斑马鱼品系及斑马鱼鱼房的自动化管理

doi:10.12300/j.issn.1674-5817.2025.136

实验动物与比较医学 ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (3): 416-425.DOI: 10.12300/j.issn.1674-5817.2025.136

斑马鱼品系及斑马鱼鱼房的自动化管理

卜纪雯¹()(), 华叶², 金仕容², 任宁欣¹, 李福宁¹, 杜久林¹

^1.中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心感觉整合与行为研究组, 上海 200031
^2.中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心全脑介观神经联接图谱研究平台(斑马鱼), 上海 200031

收稿日期:2025-08-19 修回日期:2025-12-05 出版日期:2026-06-25 发布日期:2026-06-19
通讯作者:
卜纪雯（1982—），女，硕士，高级实验师，研究方向：分子发育生物学。E-mail： jwbu@ion.ac.cn。ORCID：0009-0006-0933-7314。
作者简介:华叶（1983—），女，硕士，助理研究员，研究方向：斑马鱼早胚发育与精子发生。E-mail： ye.hua@ion.ac.cn
金仕容（1994—），女，硕士，实验师，研究方向：水产养殖。E-mail：18817772747@163.com
基金资助:
国家自然科学基金创新研究群体项目“全脑尺度感觉-运动转导的神经机制”(32321003)

Automated Management of Zebrafish Strains and Zebrafish Facilities

BU Jiwen¹()(), HUA Ye², JIN Shirong², REN Ningxin¹, LI Funing¹, DU Jiulin¹

^1.Laboratory of Sensory Integration & Behavior, Center for Excellence in Brain Science and Intelligence Technology, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200031, China
^2.Research Platform of Whole Brain Mesoscopic Neural Junction Map (Zebrafish), Center for Excellence in Brain Science and Intelligence Technology, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200031, China

Received:2025-08-19 Revised:2025-12-05 Published:2026-06-25 Online:2026-06-19
Contact: BU Jiwen (ORCID: 0009-0006-0933-7314), E-mail: jwbu@ion.ac.cn

摘要/Abstract

摘要：

目的通过提升斑马鱼品系及斑马鱼鱼房管理效率，变革依赖人力的传统管理范式，推动管理模式从传统人工操作向标准化、数字化、自动化与精细化全面转型，从而显著提升管理质量与工作效率。方法中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心感觉整合与行为研究组自主开发了斑马鱼房及品系自动化管理系统V1.0（软著登记号：2021SR0236837），该系统完整记录了斑马鱼鱼房全部运行数据及斑马鱼品系完整数据。基于以上数据的深度挖掘成果并结合管理经验，将管理规定转化为可执行的系统指令集，构建了“监测―分析―预警―任务派发―执行―记录”的全流程自动化管理闭环。结果本管理系统已稳定运行5年，成功应用于3个斑马鱼鱼房，累计支持78名科研人员，高效管理了1 108个质粒和1 123个斑马鱼品系，其中291个品系已纳入斑马鱼精子库。采用利克特量表（Likert scale）对28名核心用户进行使用调研，4个大类共计14个评估维度的平均分为4.46～4.89分，均远高于中间值（3分），表明用户对系统的各维度均给予高度评价。同时，大多数维度的标准差处于较低水平（s ≤ 0.44），反映出用户评价具有良好的一致性。结论本研究融合信息技术、大数据分析和现代管理理念，实现了斑马鱼鱼房管理中“数据采集―分析执行―系统优化”的良性循环，显著提升了斑马鱼鱼房的管理效率与精细化水平，推动了管理模式向自动化转型发展。

关键词: 斑马鱼, 斑马鱼鱼房, 信息化管理系统, 大数据分析, 自动化管理

Abstract:

Objective This study aims to improve the management efficiency of zebrafish strains and zebrafish facilities and to transform the traditional management model that relies on manual labor. The goal is to promote a comprehensive transition from traditional manual operation to standardized, digitalized, automated, and refined management, thereby significantly improving management quality and work efficiency. Methods The research group independently developed the "Zebrafish Facility and Zebrafish Strain Automation Management System V1.0" (Software Copyright Registration No. 2021SR0236837), which comprehensively recorded all operational data of the zebrafish facilities and completed data on zebrafish strains. By combining in-depth mining of these data with management experience, management regulations were transformed into executable system instruction sets, and a full-process automated closed-loop management framework of "Monitoring–Analysis–Early Warning–Task Assignment–Execution–Recording" was established. Results This management system has been operating stably for 5 years and has been successfully applied in 3 zebrafish facilities, cumulatively supporting 78 researchers and efficiently managing 1 108 plasmids and 1 123 zebrafish strains, among which 291 strains has been incorporated into zebrafish sperm bank management. A Likert scale survey of 28 core users covering 14 evaluation dimensions across 4 major categories showed average scores of 4.46–4.89, all far above the midpoint (3 points) of the scale, indicating that users gave high evaluations to all dimensions of the system. Meanwhile, the standard deviations of most dimensions were low (s ≤ 0.44), reflecting good consistency in user evaluations. Conclusion This study integrates information technology, big data analysis, and modern management concepts to achieve a virtuous cycle of "data collection–analysis and execution–system optimization" in zebrafish facility management. It significantly improves management efficiency and refinement and promotes the development of management models toward automation.

Key words: Zebrafish, Zebrafish facility, Information management system, Big data analysis, Automated management

中图分类号:

Q95-33
TP31

卜纪雯,华叶,金仕容,等. 斑马鱼品系及斑马鱼鱼房的自动化管理[J]. 实验动物与比较医学, 2026, 46(3): 416-425. DOI: 10.12300/j.issn.1674-5817.2025.136.

BU Jiwen,HUA Ye,JIN Shirong,et al. Automated Management of Zebrafish Strains and Zebrafish Facilities[J]. Laboratory Animal and Comparative Medicine, 2026, 46(3): 416-425. DOI: 10.12300/j.issn.1674-5817.2025.136.

图/表 8

参考文献 17

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指令大类 Major categories of command	指令小类 Sub-categories of command	监测目标 Monitoring target	预警触发条件 Alert trigger condition	系统响应与操作 System response and action	执行要求与流程 System execution requirements and procedure
资源库监控指令 Resource repository monitoring command	质粒库监控	质粒库存量	<5 µL	自动发送预警提醒	需及时补充库存，系统追踪补充进度，直至恢复安全库存
	精子库监控	品系冻存精子总数	<3管	自动发送预警提醒	需立即进行精子采集与冻存，系统追踪补充进度，直至恢复安全库存
	鱼群库监控	同一品系下活体鱼总数及月龄	鱼总数<10条，或所有鱼月龄≥14月	自动发送传代繁殖指令，挂载传代电子标签	需立即启动繁殖计划，系统追踪进度，直至恢复安全水平
信息录入规范指令 Data entry standardization command	新建品系	自构建品系	构建品系用质粒未入库	系统提示无法创建新品系	需提前将该未入库质粒录入质粒库
	新建品系	外部引入品系（已发表）	未上传参考文献	系统提示无法创建新品系	需完善论文发表信息
	新建鱼群	新建鱼群所属的品系	没有建立品系；未填父母本信息	系统提示品系未建立；系统提示父母本信息缺失	需提前创建品系；需选择父母本
	新建质粒	质粒信息	已发表质粒缺失参考文献	系统提示无参考文献无法新建质粒	需补充文献信息
交配用鱼指导指令 Mating fish command	交配间隔	品系交配记录	交配间隔<7 d	系统禁止使用，提示繁殖间隔不足	需等待≥7 d后才可再次交配
交配用鱼指导指令 Mating fish command	定期交配鱼	品系交配记录	3～4个月内无交配使用记录	自动发送交配鱼指令	需完成交配鱼并提交使用记录
品系传代指令 Fish line propagation command	常规传代	品系最年轻鱼群月龄	≥14月龄	自动发送传代指令，挂载传代电子标签	30 d内完成新增鱼群登记，系统每日监测进度直至完成
品系传代指令 Fish line propagation command	应急传代	新引入或濒危品系	由管理员手动启动	挂载传代电子标签	30 d内完成新增鱼群登记，系统每日监测进度直至完成
空间轮转指令 Space rotation command	小鱼属性鱼架	小鱼月龄	≥2月龄	自动发送挪缸指令，挂载挪缸电子标签	5 d内挪至普通鱼架，按成鱼方案喂养
空间轮转指令 Space rotation command	筛鱼小缸鱼架	单条鱼放置时长	放置时间≥10 d	自动发送挪缸指令，挂载挪缸电子标签	14 d内完成筛选，严禁长时间占用筛鱼小缸

指令大类 Major categories of command	指令小类 Sub-categories of command	监测目标 Monitoring target	预警触发条件 Alert trigger condition	系统响应与操作 System response and action	执行要求与流程 System execution requirements and procedure
资源库监控指令 Resource repository monitoring command	质粒库监控	质粒库存量	<5 µL	自动发送预警提醒	需及时补充库存，系统追踪补充进度，直至恢复安全库存
	精子库监控	品系冻存精子总数	<3管	自动发送预警提醒	需立即进行精子采集与冻存，系统追踪补充进度，直至恢复安全库存
	鱼群库监控	同一品系下活体鱼总数及月龄	鱼总数<10条，或所有鱼月龄≥14月	自动发送传代繁殖指令，挂载传代电子标签	需立即启动繁殖计划，系统追踪进度，直至恢复安全水平
信息录入规范指令 Data entry standardization command	新建品系	自构建品系	构建品系用质粒未入库	系统提示无法创建新品系	需提前将该未入库质粒录入质粒库
	新建品系	外部引入品系（已发表）	未上传参考文献	系统提示无法创建新品系	需完善论文发表信息
	新建鱼群	新建鱼群所属的品系	没有建立品系；未填父母本信息	系统提示品系未建立；系统提示父母本信息缺失	需提前创建品系；需选择父母本
	新建质粒	质粒信息	已发表质粒缺失参考文献	系统提示无参考文献无法新建质粒	需补充文献信息
交配用鱼指导指令 Mating fish command	交配间隔	品系交配记录	交配间隔<7 d	系统禁止使用，提示繁殖间隔不足	需等待≥7 d后才可再次交配
交配用鱼指导指令 Mating fish command	定期交配鱼	品系交配记录	3～4个月内无交配使用记录	自动发送交配鱼指令	需完成交配鱼并提交使用记录
品系传代指令 Fish line propagation command	常规传代	品系最年轻鱼群月龄	≥14月龄	自动发送传代指令，挂载传代电子标签	30 d内完成新增鱼群登记，系统每日监测进度直至完成
品系传代指令 Fish line propagation command	应急传代	新引入或濒危品系	由管理员手动启动	挂载传代电子标签	30 d内完成新增鱼群登记，系统每日监测进度直至完成
空间轮转指令 Space rotation command	小鱼属性鱼架	小鱼月龄	≥2月龄	自动发送挪缸指令，挂载挪缸电子标签	5 d内挪至普通鱼架，按成鱼方案喂养
空间轮转指令 Space rotation command	筛鱼小缸鱼架	单条鱼放置时长	放置时间≥10 d	自动发送挪缸指令，挂载挪缸电子标签	14 d内完成筛选，严禁长时间占用筛鱼小缸

维度 Category	评估问题描述 Assessment item	平均分/分 Average score/score	标准差 Standard deviation
数据系统性和完整性维度 Data systematicity and integrity dimension	数据录入完整性——系统的强制填写项保证了记录数据的完整性	4.79	0.42
	数据录入规范性——系统的标准化选项保证了数据录入的规范性	4.89	0.31
	数据录入准确性——系统关键字段的“一键导入”功能避免了手动输入的错误，确保数据准确	4.86	0.36
	数据可追溯性——系统中每个品系和每缸鱼都建立了完整的“终身档案”，可随时查看全部历史记录	4.89	0.31
效率维度 Efficiency dimension	数据录入效率——系统关键字段“一键导入”和“一键操作”等功能减少了手动输入的时间，操作简易直观，极大地提高了效率	4.86	0.36
	数据查询效率——所有功能模块深度互相关联，可任意点击快速导航至相关信息	4.86	0.36
	库存盘点和计划效率——所有鱼系、质粒、精子的库存和数量动态自动统计，进行全资源盘点可以减少人力投入，帮助我更容易地制定和跟踪品系的繁殖计划	4.71	0.53
	现场效率——可以在鱼房工作现场使用手持设备完成信息的查询和录入	4.68	0.61
安全和稳定性维度 Safety and stability dimension	实时预警——系统的预警功能（如需要传代、小鱼挪缸、定期交配鱼、清理、精子库存不足等）能及时、有效地提醒我避免出现潜在问题和失误，保障资源安全	4.46	0.69
安全和稳定性维度 Safety and stability dimension	预见性决策——系统自动统计循环系统的pH值参数，电导率，水压参数，温度等详情，可以实时观测变化曲线，支持我做出更好的日常管理决策，确保养殖系统稳定	4.89	0.31
整体印象与接受度 Overall impression and acceptance	整体效率——总体而言，该系统提高了使用者在斑马鱼鱼房工作的效率	4.89	0.31
	整体信任——使用者信任该系统中所记录数据的准确性	4.75	0.44
	整体满意——总的来说，使用者对该系统的体验感到满意	4.86	0.36
	整体推荐——使用者会毫不犹豫地向其他斑马鱼研究人员推荐该系统	4.89	0.32

维度 Category	评估问题描述 Assessment item	平均分/分 Average score/score	标准差 Standard deviation
数据系统性和完整性维度 Data systematicity and integrity dimension	数据录入完整性——系统的强制填写项保证了记录数据的完整性	4.79	0.42
	数据录入规范性——系统的标准化选项保证了数据录入的规范性	4.89	0.31
	数据录入准确性——系统关键字段的“一键导入”功能避免了手动输入的错误，确保数据准确	4.86	0.36
	数据可追溯性——系统中每个品系和每缸鱼都建立了完整的“终身档案”，可随时查看全部历史记录	4.89	0.31
效率维度 Efficiency dimension	数据录入效率——系统关键字段“一键导入”和“一键操作”等功能减少了手动输入的时间，操作简易直观，极大地提高了效率	4.86	0.36
	数据查询效率——所有功能模块深度互相关联，可任意点击快速导航至相关信息	4.86	0.36
	库存盘点和计划效率——所有鱼系、质粒、精子的库存和数量动态自动统计，进行全资源盘点可以减少人力投入，帮助我更容易地制定和跟踪品系的繁殖计划	4.71	0.53
	现场效率——可以在鱼房工作现场使用手持设备完成信息的查询和录入	4.68	0.61
安全和稳定性维度 Safety and stability dimension	实时预警——系统的预警功能（如需要传代、小鱼挪缸、定期交配鱼、清理、精子库存不足等）能及时、有效地提醒我避免出现潜在问题和失误，保障资源安全	4.46	0.69
安全和稳定性维度 Safety and stability dimension	预见性决策——系统自动统计循环系统的pH值参数，电导率，水压参数，温度等详情，可以实时观测变化曲线，支持我做出更好的日常管理决策，确保养殖系统稳定	4.89	0.31
整体印象与接受度 Overall impression and acceptance	整体效率——总体而言，该系统提高了使用者在斑马鱼鱼房工作的效率	4.89	0.31
	整体信任——使用者信任该系统中所记录数据的准确性	4.75	0.44
	整体满意——总的来说，使用者对该系统的体验感到满意	4.86	0.36
	整体推荐——使用者会毫不犹豫地向其他斑马鱼研究人员推荐该系统	4.89	0.32

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