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热带海洋学报 >

2022 , Vol. 41 >Issue 5: 161 - 169

DOI: https://doi.org/10.11978/2021143

海洋生物学

海南澳洲管体星虫卵细胞发育及生殖周期研究

  • 乔立君 , 1, 2 ,
  • 姚雪梅 , 1, 2 ,
  • 余巧驰 1, 2
展开
  • 1.南海海洋资源利用国家重点实验室(海南大学), 海南 海口 570228
  • 2.海南大学海洋学院, 海南 海口 570228
姚雪梅。email:

乔立君(1998—), 男, 山东省济宁市人, 在读硕士研究生, 从事海洋生物学方面研究。email:

Copy editor: 殷波

收稿日期: 2021-10-25

  修回日期: 2021-12-28

  网络出版日期: 2021-12-31

基金资助

海南省自然科学基金(319MS013)

收起

Development of oocytes and reproductive cycle of Siphonosoma australe in Hainan

  • QIAO Lijun , 1, 2 ,
  • YAO Xuemei , 1, 2 ,
  • YU Qiaochi 1, 2
Expand
  • 1. State Key Laboratory of Marine Resource Utilization in South China Sea, Hainan University, Haikou 570228, China
  • 2. College of Ocean, Hainan University, Haikou 570228, China
YAO Xuemei. email:

Copy editor: YIN Bo

Received date: 2021-10-25

  Revised date: 2021-12-28

  Online published: 2021-12-31

Supported by

Hainan Provincial Natural Science Foundation of China(319MS013)

Fold

摘要

澳洲管体星虫(Siphonosoma australe)是海南当地极具特色的星虫资源, 经济价值高。近年来该资源急剧衰竭, 开展星虫资源恢复与保护十分重要。文章对海南澳洲管体星虫卵细胞的显微与超微结构进行研究。结果显示: 1) 卵细胞发育经历4个阶段: 生长前期, 体腔液中大量光滑的凹饼状红细胞出现表面凹凸不平的褶皱(直径小于30μm), 暗示这些红细胞是卵原细胞; 生长后期, 30~40μm的卵细胞表面褶皱消失, 变成光滑的圆厚饼状, 并出现厚度1μm的卵黄膜, 卵黄颗粒开始积累; 成熟前期, 卵细胞球状, 直径60~120μm, 卵黄膜增厚至5~11μm, 卵黄颗粒增多, 细胞核增大, 部分染色质形成高电子密度的团块散布于核内; 成熟后期, 直径120μm, 卵黄膜厚11~12μm, 卵黄颗粒充满整个卵细胞, 膜孔外露于膜表层。2) 成熟期澳洲管体星虫卵黄膜仅分为两层: 有一定厚度的均质内层和多层重叠膜结构组成的外层, 同时外层上覆盖有粒状突。膜孔结构简单, 主要是膜凹陷折叠形成。3) 卵黄颗粒分为Ⅰ型和Ⅱ型, 其发生途径主要由线粒体、内质网、高尔基体和溶酶体等细胞器演变而成, 亦可由卵母细胞吞饮而成。最为常见的是高尔基体包裹形成的Ⅱ型卵黄颗粒。4) 海南文昌海域澳洲管体星虫的繁殖季节为4—8月, 其中5—7月是繁殖高峰期。3月初卵母细胞开始出现, 4—8月成熟卵细胞在体腔中保持一定密度, 9月份卵细胞密度降至极低, 10月份后消失。澳洲管体星虫作为一种新的具有热带特色的水产种质资源, 其卵细胞发育及生殖周期研究将极大推动其繁育及保护的相关技术探索。

关键词： 澳洲管体星虫; 卵细胞发育; 生殖周期; 海南; 显微观察; 超微观察

本文引用格式

乔立君 , 姚雪梅 , 余巧驰 . 海南澳洲管体星虫卵细胞发育及生殖周期研究[J]. 热带海洋学报, 2022 , 41(5) : 161 -169 . DOI: 10.11978/2021143

Abstract

Siphonosoma australe is an important sipuculan species and a typical local resource in Hainan with medicinal and edible value, it is distributed in tropical and subtropical coastal waters, mainly in surrounding waters of Hainan island. Due to overfishing and habitat destruction, the population size of S. australe rapidly declined in recent years. So the recovery and protection of the sipuculan resource is very important. The structures of oocytes of S. australe were observed by optical microscope and electron microscope. The results are shown as follows: 1) The oogenesis of S. australe could be divided into four stages: In the early growth stage, concave disk-shaped coelomocytes (less than 30 μm in diameter) changed from the smooth cells to lumpy and corrugated cells, which suggested that concave coelomocytes were the oogonia; in the late growth stage, the surface of 30 ~ 40 μm oocytes became smooth and unfolded, and the vitelline membrane of 1 μm in thickness appeared with the accumulation of yolk granules; in the early mature stage, oocytes were 60 ~ 120 μm in diameter and transformed into spherical shape. The yolk granules increased. The nucleus was enlarged. Some of the chromatin formed clumps with high electron density and dispersed in the nucleus; in the late mature stage, oocytes were 120 μm in diameter with the yolk granules filling the whole cells, and the membrane pores were exposed on the membrane surface. 2) The vitelline membrane of mature oocyte can be divided into two layers: the homogeneous inner layer with a thin thickness and the multi-folded outer layer with granular protuberances. The structure of membrane micropore was simple and formed by the invagination of the folded membranes. 3) During oogenesis, a variety of organelles increased and the yolk granules (type Ⅰ and Ⅱ) were combined with organelles, e.g. mitochondria, endoplasmic reticulum, Golgi apparatus, lysosome, evenly transformed by phagocytic vesicle. The type Ⅱ yolk-granules enveloped by Golgiosomes were common. 4) The reproductive season of S. australe in Wenchang, Hainan is from April to August and the reproductive peak is in May and July. Oocytes begin to appear in early March, quantitatively drop to a very low level in September and disappear in October. The mature oocytes keep a certain density in the coelom from April to August. It is speculated that the reproduction period is related to the monthly water-temperature and the season of highest water-temperature is the period of reproductive peak. As a new Hainan fishery resource with tropical characteristics, this research on oocyte development and reproductive cycle of S. australe is expected to greatly promote the development on related technologies for reproduction and protection.

Key words： Siphonosoma australe; Hainan; oogenesis; microstructural observation; ultrastructural observation; reproductive cycle

澳洲管体星虫(Siphonosoma australe Keferstein, 1865)隶属方格星虫纲(Sipunculidea Haschek, 1883)、方格星虫目(Sipunculiformes Cutler et Gibbs, 1985)、方格星虫科(Sipunculidae Rafinesque, 1814)、管体星虫属(Siphonosoma Spengel, 1912)。已知管体星虫属内有10种管体星虫, 而我国有4种, 在海南均有分布, 包括: 澳洲管体星虫(S. australe)、罗岛管体星虫(S. rotumanum)、库岛管体星虫(S. cumanense)和富岛管体星虫(S. funafuti)(李凤鲁 等, 1992)。澳洲管体星虫, 一般分布在热带及亚热带海域, 目前在我国海南、广东、广西和台湾有采样记录, 多栖息于海湾或泥砂底, 穴深50cm以上, 潮间带至水深600m (周红 等, 2007)。其在海南主要分布于三亚至文昌海域, 在文昌地区被誉为文昌十大美食之一, 又名“东阁沙虫”, 其活体价格也显著高于光裸方格星虫(Sipunculus nudus)和可口革囊星虫(Phascolosoma esculenta)这两种常见食用种。近年来, 由于掠夺式采掘、海区自然环境恶化等原因, 其自然资源急剧衰竭。而由于其资源保护及开发的相关技术支持不足, 导致现今澳洲管体星虫的获得方式均为野生采集, 资源量严重下降。目前关于澳洲管体星虫的研究很少, 仅有基于线粒体基因部分序列的进化研究(陈子安 等, 2007), 对于澳洲管体星虫生殖方面的研究未见报道, 着力开展该星虫的种质资源与生殖繁育研究变得尤为重要。
国内关于星虫动物卵子发生的研究都围绕光裸方格星虫和可口革囊星虫进行。兰国宝等(2002)依据光镜显微观察光裸方格星虫的卵细胞大小及形态结构变化, 将其发育分为5个时期(细胞增殖期、细胞质生长期、滤泡膜形成期、胶质膜形成期和成熟期)。而王庆恒等(2005, 2017)依据光祼方格星虫卵膜的形成和卵黄积累情况, 利用显微观察将其发育分为4个时期(小生长期、大生长期、成熟前期和成熟期), 利用超微观察又将其发育分为卵黄形成前期、卵黄形成初期、卵黄旺盛合成期和成熟期4个阶段。而可口革囊星虫卵细胞发育分期通过显微(陈慧 等, 2009)和超微观察(顾晓英 等, 2009; Ying et al, 2009; 竺俊全 等, 2012)也进行了研究。各个研究者对这两种星虫的卵细胞发育主要依据为卵细胞大小、形态和结构, 卵黄膜的形成过程及卵黄的积累情况, 虽各期命名不尽相同, 但两种星虫卵细胞发育分期结果基本一致。国外学者也对多种星虫卵子发育进行了显微和超微观察研究(Gonse, 1956; Sawada et al, 1975)。Rice (1974, 1988, 1989)和Sawada (1975)发现不同星虫卵子的形态、大小、卵膜结构存在差异。
对于光裸方格星虫和可口革囊星虫的生殖周期, 有国内学者进行过大量研究。郭学武等(1993)曾观察到厦门及其附近海区光裸方格星虫的产卵季节为5—9月。王庆恒等(2005)根据观察和数据统计, 认为湛江地区光裸星虫为多次产卵类型, 繁殖季节为5—9月, 其中7、8月为生殖高峰期。刘懂等(2014)详细研究了浙江温岭可口革囊星虫卵细胞的年变化过程, 认为其繁殖期在7—9月。国外学者对其他不同星虫的生殖周期进行过研究, Amor (1993)认为阿根廷乌斯怀亚地区的珠光戈芬星虫(Golfingia margaritacea)产卵发生在2月底到4月。Catalan等(1994)发现日本海域库岛管体星虫(Siphonosoma cumanense)和厥目革囊星虫(Phascolsoma scolops)产卵发生在7月至8月。
本文对海南文昌澳洲管体星虫不同发育时期的卵细胞结构进行显微与超微观察, 对其发育过程及生殖周期进行研究, 以期对澳洲管体星虫的人工繁育和资源保护开发提供一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

澳洲管体星虫样品采自海南文昌东阁镇, 采集后使用干燥的细沙将沙虫表面覆盖, 常温条件下运输至实验室。

1.2 试验方法

1.2.1 卵细胞发育的显微观察

沙虫解剖后取体腔液10µL用无菌海水稀释50倍后, 取稀释液100µL于凹玻片上, 使用倒置光学显微镜观察体腔内卵细胞并测量直径。

1.2.2 卵细胞发育的超微观察

取0.5mL体腔液, 800r∙min-1离心30s后去除上层血清, 加入1mL的2.5%戊二醛固定液混合均匀, 再次离心去除血清后加入2.5%的戊二醛固定1h, 用0.1mol∙L-1磷酸盐缓冲液(PBS缓冲液)洗涤3次, 用1%锇酸固定3h, 再用0.1 mol∙L-1 PBS缓冲液洗涤3次, 30%~90%乙醇逐级脱水, 100%乙醇脱水3次, 然后将样品分为两份。扫描电镜样品叔丁醇替换3次, 干燥镀膜后使用Hitachi TM4000 Plus扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)观察; 透射电镜样品100%丙酮脱水3次, 然后用丙酮:树脂比例分别3:1、1:1、1:3各渗透3h, 树脂渗透包埋, 切片后使用LEICA EM AC20自动切片染色机染色1h, 烤干后使用日立HT-7700透射电子显微镜(transmission electron microscope, TEM)观察。

1.2.3 卵细胞密度的观察与记录

从2020年7月至2021年7月, 海南文昌海域连续采样。每月将采集的澳洲管体星虫8~10条进行解剖, 取体腔液100µL, 用无菌海水稀释20倍。再从中取10µL稀释液放入凹玻片或者浮游生物计数框中, 进行卵细胞直径测量和计数。卵细胞按直径分为30~60μm、60~100μm、>100μm分别进行计数, 将各样品相应卵径范围的卵细胞数取均值后, 计算每毫升体腔液中卵细胞密度, 并将所得数据绘图。

2 结果与分析

2.1 澳洲管体星虫卵细胞发育分期

2.1.1 卵细胞生长前期

由红细胞向卵母细胞发育, 可称为卵母细胞的发生。体腔液中表面光滑红细胞(smooth erythrocyte, 图1a中的SE型细胞)一般为凹饼状, 大小约10~ 15μm (图1b、1c)。在卵细胞开始发育的生长前期, 发现大量的红细胞表面开始出现较深的褶皱, 形成表面凹凸不平的饼状细胞(uneven surface erythrocyte, USE,图1d、1f), 中间单面或双面向内凹陷(图1d), 从而增加细胞表面积, 直径增加至15~25μm。细胞内容物增多, 核周围出现囊泡, 由内向外填充细胞。
图1 澳洲管体星虫卵细胞生长前期

a. 表面光滑的红细胞(smooth erythrocyte, SE)和表面凹凸不平的饼状卵母细胞(uneven surface erythrocyte, USE); b和c. 表面光滑的红细胞(SEM/TEM); d. 表面凹凸不平的饼状细胞(SEM); e. 双面凹陷的表面凹凸不平的卵母细胞(TEM); f. 表面凹凸不平的卵母细胞(TEM), V表示囊泡

Fig. 1 The oocytes in the early growth stage of Siphonosoma australe. (a) smooth erythrocyte (SE) and uneven surface erythrocyte (USE); (b) and (c) red blood cell with a smooth surface (SEM/TEM); (d) disk-like cells with the uneven surfaces (SEM); (e) double-side concave oocyte with vesiculose, lumpy and corrugated surface (TEM); (f) oocyte with an uneven surface (TEM). V: vesicle

2.1.2 卵细胞生长后期

当卵细胞增大到30μm左右时, 褶皱结构消失, 细胞变为表面光滑的厚饼状(图2a)。细胞膜开始增厚形成厚度1μm的卵黄膜, 同时卵细胞合成卵黄颗粒, 直径逐渐增大至40μm (图2b、2c)。
图2 澳洲管体星虫卵细胞生长后期

a. 30μm卵细胞; b. 形成卵黄膜的卵细胞; c. 厚饼状40μm卵细胞, 可见卵黄颗粒(SEM)

Fig. 2 The oocytes in the late growth stage of Siphonosoma australe. (a) 30μm oocyte; (b) oocyte beginning to form vitelline membrane; (c) 40μm cookie oocyte with the intracellular yolk granules (SEM)

2.1.3 卵细胞成熟前期

卵细胞发育为球形(图3a), 直径60~120μm, 卵黄膜增厚至5~11μm, 凹陷的膜孔逐渐形成, 但被膜孔外部的表层膜所覆盖。细胞膜分为有多层重叠膜结构组成的外层(V1)和一定厚度的均质内层(V2), 膜外表层有粒状突结构(图3b)。细胞膜上无内外连接的通道, 营养物质通过胞吞作用进入细胞, 在细胞内形成吞噬小泡(图3b)。细胞质逐渐被电子密度不同、大小不一的卵黄颗粒(Ⅰ型和Ⅱ型)填充, 细胞质内溶酶体、线粒体、高尔基体和内质网等细胞器均增多, 也有髓样小体生成(图3c、3e)。刚通过细胞膜运输进入胞内的卵黄颗粒, 可被高尔基体包围并运送至核周围(图3d), 或者被溶酶体包裹形成Ⅰ型卵黄颗粒和髓样小体(图3e)。此期的卵细胞近核区形成大量内质(图3f)和高尔基体包围的Ⅱ型卵黄颗粒(图3g、3h)。随着细胞的发育, 细胞核部分染色质形成高电子密度的团块散布于核内(图3h)
图3 澳洲管体星虫卵细胞成熟前期

a. 卵细胞球形, 膜孔被表面膜覆盖(SEM); b. 凹陷的膜孔被表面膜覆盖和卵黄膜的内外两层(TEM); c~e. 各种卵黄颗粒形态和大量细胞器(TEM); f. 核膜周围大量出现的内质网(TEM); g. 被高尔基体包围的Ⅱ型卵黄颗粒(TEM); h. 染色质形成高电子密度团块(TEM)。图中V1表示卵黄膜外层, V2表示卵黄膜内层, P表示粒状突, MPV表示胞饮泡, L表示溶酶体, G表示高尔基体, M表示线粒体, ER表示内质网, Y1表示Ⅰ型卵黄颗粒, Y2表示Ⅱ型卵黄颗粒, MB表示髓样小体, N表示细胞核, Ch表示染色质

Fig. 3 The oocytes in the early mature stage of Siphonosoma australe. (a) spherical oocyte, membrane pores masked by a superficial vitelline membrane (SEM); (b) sunken membrane-pores and two layers (V1 and V2) forming the vitelline membrane; (c) ~ (e) morphology of a variety of yolk particles and numerous organelles (TEM); (f) numerous endoplasmic reticulum appearing around the nuclear membrane (TEM); (g) yolk particles surrounded by the Golgi (TEM); (h) chromatin forming clumps with high electron density (TEM). V1: outer layer of vitelline membrane; V2: inner layer of vitelline membrane; P: granular protuberance; MPV: micropinocytotic vesicle; L: lysosome; G: Golgi body; M: mitochondria; ER: endoplasmic reticulum; Y1: type I yolk granule; Y2: type II yolk granule; MB: myeloid body; Ch: chromatin

2.1.4 卵细胞成熟后期

细胞直径120μm (图4a), 卵黄膜上的膜孔凹陷加深, 表层所覆盖的外膜逐渐剥落(图4b), 到完全成熟时膜孔外露于膜表层(图4c), 细胞外物质通过胞吞作用穿过细胞膜进入卵细胞(图4d)。被高尔基体包裹完整的Ⅱ型卵黄颗粒合成增多, 卵黄颗粒呈现比较明显的颗粒感(图4e), 从胞膜区至核区逐渐填充整个卵细胞(图4f)。
图4 澳洲管体星虫卵细胞成熟后期

a. 成熟卵细胞(直径120μm); b. 外膜部分剥落(SEM); c. 破膜后可见膜孔(SEM); d. 卵黄膜上的胞饮泡(TEM); e. 大量的Ⅱ型卵黄颗粒, 主要由大量的高尔基体包裹的(TEM); f. 卵黄颗粒填满整个卵细胞(TEM)。图中PM表示放大的膜孔结构, Y2表示高尔基体包裹形成的卵黄颗粒, N表示细胞核

Fig. 4 The oocytes in the late mature stage of Siphonosoma australe. (a) mature oocytes (120 μm in diameter); (b) exfoliation of the outer-layer membrane (SEM); (c) clear visible micropores after peeling of outermost membrane; (d) micropinocytotic vesicles in the vitelline membrane; (e) large number of yolk particles, mainly contained by the Golgi bodies; (f) yolk granules filling to the cytoplasm of a mature oocyte. PM: magnified membrane-pore structure, Y2: type II yolk particles formed by Golgi wrapping, N: nucleus

2.2 海南文昌海域的澳洲管体星虫生殖周期

试验结果表明海南文昌海域的澳洲管体星虫各月份体腔液内卵细胞密度和组成差异明显(图5)。3月份时体腔中开始出现30~60μm和60~100μm的卵细胞, 密度极低, 视野内仅1~2个。4月份时体腔中120μm的卵细胞开始增多, 5—7月时密度变大, 体腔液中密布直径120μm左右的卵细胞, 6月份时直径>100μm的卵细胞密度为最大, 达到1.18×105个∙mL-1。9月份不同直径的卵细胞密度均明显减小, 体腔中剩余极少量30~60μm的卵细胞。进入10月, 有明显特征的卵细胞均消失, 体腔内仅剩大小在30μm左右表面凹凸不平的饼状细胞和表面平滑的红细胞, 这种状态一直持续到次年2月, 3月份再次开始发育。
图5 澳洲管体星虫体腔内卵细胞组成及密度的月变化

Fig. 5 Monthly changes of composition and density of oocyte in the coelom of Siphonosoma australe

3 讨论

3.1 澳洲管体星虫卵细胞起源

关于星虫类生殖细胞起源, 目前知之甚少。但澳洲管体星虫的卵原细胞增殖发育为卵母细胞的过程中, 其体腔中出现大量表面凹凸不平的凹饼状红细胞, 数量与表面光滑的凹饼状红细胞相等或更多,而且发现红细胞内常会出现囊泡, 其功能可能是富集或包裹脂类等营养物质。由于在解剖中全年肉眼未能观察到性腺, 因此无法确定卵原细胞的来源。但发现成熟卵细胞大量出现前, 体腔中单凹或者双凹的表面光滑饼状红细胞大量转化为凹凸不平的凹饼状红细胞, 暗示这些红细胞是生殖细胞的原细胞,也就是卵原细胞, 此时期我们定为卵细胞生长前期, 是卵母细胞的产生阶段。与此类似的是光裸方格星虫的性腺也全年肉眼观察不到(王庆恒 等, 2005)。Andrews (1889)首次提出生殖细胞起源于收缩肌基部的腹膜细胞, 但兰国宝等(2002)和王庆恒等(2005)对光裸方格星虫收缩肌基部附近的腹膜细胞做过解剖学及组织切片观察研究, 均未得到支持Andrews观点的证据。而吴斌(1999)、郭学武等(1993)对我国光裸方格星虫进行研究, 指出其雄性生殖细胞是以精细胞团的形式存在于体腔中, 全年都有精细胞团存在, 在非繁殖季节精细胞团较小。故本文推测澳洲管体星虫全年可能以红细胞作为卵原细胞存在于体腔中, 在繁殖季节发育为卵母细胞并成熟。

3.2 澳洲管体星虫卵细胞发育分期

在卵原细胞和卵母细胞大量共存于体腔液的生长前期后, 根据澳洲管体星虫的卵母细胞大小形态、卵膜的形成和卵黄的积累, 继续将其发育分为生长后期(卵径30μm左右, 圆饼状, 卵黄膜厚1μm, 卵黄颗粒开始积累), 成熟前期(60~120μm, 球状, 卵黄膜厚5~11μm, 卵黄颗粒积累增多)和成熟后期(120μm, 卵黄膜厚11~12μm, 卵黄颗粒充满整个卵细胞)。
而对于光裸方格星虫卵细胞发育分期, 王庆恒等(2005)根据显微观察卵膜的形成、卵黄积累情况将光裸方格星虫卵细胞发育分为小生长期、大生长期、成熟前期和成熟期, 后来又根据电镜超微观察将其分为卵黄形成前期、卵黄形成初期、卵黄旺盛合成期和成熟期(王庆恒 等, 2017)。澳洲管体星虫卵细胞发育分为4个时期, 虽然与光裸方格星虫卵细胞发育过程中形态结构变化有差异, 但发育分期仍基本一致: 比较显微观察结果, 发现其生长前期和后期分别对应光裸方格星虫卵细胞发育分期的小生长期和大生长期, 成熟前期和成熟(后)期均具有; 比较超微观察结果, 发现其生长前期、生长后期类似光裸方格星虫卵细胞的卵黄形成前期、卵黄形成初期, 而其成熟前期和后期对应着后者的卵黄旺盛合成期和成熟期。而且这个发育分期的特征与可口革囊星虫也有类似之处。这暗示不同星虫卵细胞发育形态结构等均表现出自身的独特性, 但也存在共性。

3.3 澳洲管体星虫卵细胞超微结构

澳洲管体星虫卵黄膜仅分为两层: 有一定厚度的均质内层和多层重叠膜组成的外层, 同时外层上覆盖有粒状突。发育过程中卵黄膜结构中没有类似于光裸方格星虫的胶质膜和滤泡膜作为外膜, 也未见类似于可口革囊星虫卵细胞上一直具有的膜孔。在成熟期, 卵黄膜的最外层脱落显露出膜孔, 意味着卵母细胞发育为成熟的可以由肾管排放的卵细胞。
光裸方格星虫的卵细胞结构在发育过程中卵黄膜结构和组成变化比较大(王庆恒 等, 2017): 由卵黄形成初期的2层(外层厚实的颗粒层和内层薄的均质层), 到卵黄旺盛合成期的3层(薄的颗粒外层、均质层增厚为中层纤维层、内层为致密层), 而成熟期又只有2层(厚的纤维层和薄的内层)。可口革囊星虫卵黄膜也随卵黄合成过程发生较明显的变化, 至成熟期卵黄膜从内向外存在纤维层、致密层、粒状突层及外膜4层膜结构(竺俊全 等, 2012)。而澳洲管体星虫的膜结构在发育过程中始终不发生明显的变化: 生长前期由质膜不断内陷折叠形成的外层与增厚的均质内层组成, 这种特点一直延续至成熟期。
澳洲管体星虫膜孔结构简单, 主要是膜凹陷折叠形成, 成熟后期才裸露可见。光裸方格星虫卵细胞也是发育至成熟期胶质膜脱落, 呈现出漏斗状膜孔, 有明显向内凹陷的空间结构, 并深入细胞内侧(顾晓英 等, 2009); 可口革囊星虫外膜下致密层与纤维层上也一直存在明显的通道状微孔, 是外膜胞吞形成的吞饮泡运输入胞内的位置(竺俊全 等, 2012)。
总之, 3种星虫卵细胞结构存在明显区别, 这些区别也可以作为3种星虫在分类上的一种依据。

3.4 卵黄颗粒的形成

随着澳洲管体星虫卵细胞的发育, 卵细胞形态与卵黄膜结构发生变化, 相应的卵黄颗粒形成也有明显的变化。从卵母细胞至成熟卵细胞发育过程中, 细胞器不断增加, 卵母细胞中明显的胞饮泡的出现, 以及卵黄颗粒的形态推测, 澳洲管体星虫卵黄颗粒卵内发生途径主要为线粒体、内质网、高尔基体和溶酶体等细胞器演变合成, 或由卵母细胞吞饮形成。这与其他星虫卵黄颗粒的合成途径(顾晓英 等, 2009; 竺俊全 等, 2012)是基本一致的。
在靠近细胞膜最近处, 溶酶体易和卵黄物质结合形成Ⅰ型卵黄颗粒, 这种卵黄颗粒的电子密度较高; 随其往细胞核位置移动, 不断被卵黄物质填充, 形成髓样小体。而高尔基体和内质网可包裹吞饮形成的食物泡或者Ⅰ型卵黄颗粒, 形成电子密度较低的Ⅱ型卵黄颗粒, 并将其从细胞膜附近运送至核区周围。线粒体合成的卵黄颗粒中间的嵴状结构明显。在卵细胞发育过程中卵黄颗粒数量由少增多, 逐步填充整个卵细胞。而在这些细胞器中, 最为常见的是高尔基体包裹形成的Ⅱ型卵黄颗粒。徐海娇(2012)利用高分辨原位原子力显微镜成像了高尔基体囊膜的内外膜结构, 确定了脂筏结构存在于高尔基体膜上, 更加进一步肯定了高尔基体不仅加工来自内质网运输来的蛋白, 也可以贮存和加工脂类。
与澳洲管体星虫相比, 光裸方格星虫卵细胞内部也存在Ⅰ型和Ⅱ型卵黄颗粒, 也观察到有髓样小体, 王庆恒等(2015)认为卵黄颗粒分为Ⅰ型(内源性卵黄)和Ⅱ型(外源性卵黄)。而我们认为澳洲管体星虫中不论是Ⅰ型还是Ⅱ型卵黄颗粒, 均为外源性。卵细胞从细胞外吸收营养物质合成细胞器, 再由这些细胞器去消化或结合外吞饮小泡中的物质从而合成不同电子密度的卵黄颗粒。

3.5 海南文昌地区澳洲管体星虫的生殖周期

澳洲管体星虫生殖周期与成熟卵细胞在体腔液中的密度呈正相关。据澳洲管体星虫卵细胞在体腔中的密度变化可以推测其生殖周期。试验结果表明, 海南文昌海域澳洲管体星虫的繁殖期为4—8月。其中5—7月是繁殖高峰期, 这段时间内成熟期卵细胞在体腔中维持较高的密度。有研究表明, 湛江、北海、厦门地区的光裸方格星虫繁殖期为5—9月, 7、8月为高峰期(郭学武 等, 1993; 兰国宝 等, 2002; 刘懂 等, 2014), 这些地区的纬度与海南相比更偏北, 而海南每年文昌海域水温升高的时间略早于这些地区, 因此繁育高峰期也比这些地区早一个月。
因此我们推测, 澳洲管体星虫的繁殖期与当地不同月份的海水水温相关, 水温最高的季节为其繁殖高峰期, 在这个时期对其进行人工催产能够最大程度获得可正常发育的幼体, 最终达到人工繁育的目的。

4 结论

通过显微和超微观察澳洲管体星虫卵细胞大小及结构、卵黄颗粒的形成过程, 卵细胞发育经历4个阶段: 生长前期、生长后期、成熟前期、成熟后期。成熟期澳洲管体星虫卵黄膜仅分为两层: 均质的内层和多层重叠膜组成的外层。卵黄颗粒分为Ⅰ型和Ⅱ型, 其发生途径主要由多种细胞器演变而成, 亦可由卵母细胞吞饮而成。最为常见的是高尔基体包裹形成的Ⅱ型卵黄颗粒。海南文昌地区澳洲管体星虫的繁殖季节为4—8月, 其中5—7月是繁殖高峰期。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
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