腹毛目纖毛蟲新偽尾柱蟲微管胞器和射出胞器的研究.pdf

1、纖毛蟲是原生動(dòng)物中高度進(jìn)化的類群，其皮層細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)具有進(jìn)一步的分化。纖毛蟲微管胞器是皮層細(xì)胞骨架的主要組分。微管作為與細(xì)胞生命活動(dòng)緊密聯(lián)系的基本構(gòu)架，成為原生動(dòng)物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域研究的重要對(duì)象。目前，對(duì)進(jìn)化程度較低的纖毛蟲其皮層細(xì)胞骨架組成及纖毛器微管裝配的了解較深入，而對(duì)于細(xì)胞結(jié)構(gòu)高度特化的腹毛類纖毛蟲，對(duì)其微管結(jié)構(gòu)的研究尚處于初始階段。探索腹毛類纖毛蟲皮層微管胞器及其微管基本單元的組裝機(jī)理對(duì)揭示真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、細(xì)胞結(jié)構(gòu)的遺

2、傳及細(xì)胞調(diào)控等具有重要科學(xué)價(jià)值。
　　 除具有真核細(xì)胞中常見的細(xì)胞器外，腹毛類纖毛蟲皮層細(xì)胞質(zhì)中還存在著一類由膜性囊泡圍著的特殊細(xì)胞器--射出胞器，該胞器可能在纖毛蟲細(xì)胞生命活動(dòng)中行使多種功能。目前對(duì)腹毛目纖毛蟲的射出胞器，僅局限于對(duì)一二種纖毛蟲其胞器的形態(tài)與形態(tài)發(fā)育的初步觀察，對(duì)胞器的細(xì)微結(jié)構(gòu)及其在細(xì)胞質(zhì)中的發(fā)生和演化等方面尚待深入了解。探索腹毛類纖毛蟲射出胞器的結(jié)構(gòu)與功能等對(duì)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)纖毛蟲細(xì)胞中胞器結(jié)構(gòu)的多樣性及功能、胞器

3、的發(fā)生、遺傳及與細(xì)胞生命活動(dòng)的關(guān)系等方面是有意義的。
　　 本文以腹毛目纖毛蟲新偽尾柱蟲(Pseudourostyla nova)為材料，應(yīng)用熒光紫杉醇(FLUTAX)直接熒光標(biāo)記、掃描電鏡術(shù)、透射電鏡術(shù)及電鏡酶細(xì)胞化學(xué)等方法，以纖毛蟲的皮層微管胞器和細(xì)胞質(zhì)射出胞器為主對(duì)象進(jìn)行了相關(guān)研究。所得結(jié)果分兩部分報(bào)告如下：
　　 1.新偽尾柱蟲皮層微管胞器和其他胞質(zhì)胞器的研究
　　 1.1應(yīng)用熒光紫杉醇直接熒光標(biāo)記法顯示

4、，腹毛目纖毛蟲新偽尾柱蟲腹皮層纖毛器微管胞器由口圍帶、波動(dòng)膜、額腹橫棘毛和左右緣棘毛等纖毛器微管、纖毛器基部附屬微管組成。口圍帶基部含小膜托架及與托架相聯(lián)系的肋壁微管；額腹橫棘毛及緣棘毛基部含前縱微管束、后縱微管束、橫微管束和周圍微管束，其微管在不同棘毛基部的發(fā)達(dá)程度不一。纖毛器微管胞器的形態(tài)發(fā)生中，中腹棘毛瓦解時(shí)伴隨著后仔蟲口圍帶原基的發(fā)生及前仔蟲口圍帶的更新，波動(dòng)膜和中腹棘毛瓦解時(shí)伴隨著波動(dòng)膜和額腹橫棘毛的發(fā)生，左、右緣棘毛的各1列

5、緣棘毛前部和中部瓦解是伴隨著前、后仔蟲相應(yīng)緣棘毛的發(fā)生；各類棘毛原基發(fā)生中，老結(jié)構(gòu)瓦解產(chǎn)生的部分毛基體參與原基的形成，非原基區(qū)的老結(jié)構(gòu)在新棘毛形成過程中逐漸退化瓦解，被新細(xì)胞吸收為胞質(zhì)成分。結(jié)果表明,該纖毛蟲的纖毛器基部微管與同屬纖毛蟲的同種微管胞器有差異，具有其種的特異性；在新纖毛器微管分化過程中，老纖毛器具有定位和物質(zhì)貢獻(xiàn)作用。并且，鑒于對(duì)新偽尾柱蟲的皮層纖毛模式尚未正確描述的情況，本文將形態(tài)相似及位置相近的部分額棘毛和中腹棘毛等纖

6、毛器區(qū)分開來，對(duì)該纖毛蟲提供了進(jìn)一步的形態(tài)學(xué)證據(jù)；纖毛蟲細(xì)胞皮層中不同種纖毛器基部附屬微管建構(gòu)特征的差異對(duì)形態(tài)相似及位置相近的纖毛器的區(qū)分等也具有結(jié)構(gòu)分類價(jià)值；所得結(jié)果也為揭示腹毛目纖毛蟲皮層微管胞器的分化及建構(gòu)的多樣性提供了基礎(chǔ)資料。
　　 1.2皮層微管胞器及其他胞質(zhì)胞器的超微結(jié)構(gòu)應(yīng)用透射電鏡術(shù)顯示了腹毛目纖毛蟲新偽尾柱蟲的皮層表膜及表膜下細(xì)胞質(zhì)、皮層微管胞器和其他細(xì)胞質(zhì)胞器。與游仆蟲類纖毛蟲相比較，前者的腹、背皮層表膜下均

7、含有規(guī)則排列的微管層，本種纖毛蟲表膜下微管層厚度不一，且部分皮層表膜下無微管層，這也可能與尾柱蟲類纖毛蟲在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下易彎曲及其細(xì)胞體柔軟的形態(tài)學(xué)特征有關(guān)。并且，與進(jìn)化程度較高、皮層纖毛器結(jié)構(gòu)進(jìn)一步分化的散毛亞目尖毛科、游仆亞目纖毛蟲相比較，例如前兩者的纖毛蟲中，除皮層口纖毛器外，額腹橫棘毛、左右緣棘毛較粗大，且棘毛是可數(shù)的，但新偽尾柱蟲的額腹橫棘毛、左右緣棘毛其棘毛較細(xì)小、棘毛數(shù)量多，且數(shù)目不穩(wěn)定等，存在較明顯的不同特征。據(jù)新偽尾柱蟲纖

8、毛器基部附屬微管較為短小，加之細(xì)胞表膜下成束排列的微管結(jié)構(gòu)與進(jìn)化程度較高的纖毛蟲的同種微管胞器表現(xiàn)出諸多差異的情況，作者認(rèn)為，腹毛目纖毛蟲棘毛基部微管的發(fā)達(dá)程度是與其各類群細(xì)胞的分化程度密切聯(lián)系的，本文的結(jié)果不僅為說明不同類群纖毛器微管胞器的多樣性提供了基礎(chǔ)資料，也為纖毛蟲的系統(tǒng)分類提供了相關(guān)的依據(jù)。
　　 2.新偽尾柱蟲射出胞器的研究
　　 2.1射出胞器的超微結(jié)構(gòu)應(yīng)用掃描電鏡術(shù)和透射電鏡術(shù)，顯示了腹毛目纖毛蟲新偽尾柱

9、蟲細(xì)胞質(zhì)射出胞器的形態(tài)、發(fā)生及射出過程，分析了射出胞器的起源及功能。結(jié)果表明該纖毛蟲的射出胞器不同于草履蟲的刺絲泡射出胞器，其胞器分散分布在整個(gè)纖毛蟲細(xì)胞質(zhì)中，成熟的射出胞器在細(xì)胞內(nèi)呈紡錘形，含體部、電子密度較高的軸桿部和多層膜的帽部；胞器射出時(shí)運(yùn)動(dòng)并接近細(xì)胞表膜，其前端與表膜融合，隨即帽狀結(jié)構(gòu)連同軸桿樣結(jié)構(gòu)共同發(fā)射出細(xì)胞外，胞器射出物質(zhì)位于細(xì)胞體纖毛區(qū)皮層表面，胞內(nèi)的胞器殘留物被細(xì)胞質(zhì)吸收；由于胞器結(jié)構(gòu)發(fā)育中伴隨著高爾基體的發(fā)生，在高

10、爾基體的周圍存在大量的小囊泡，囊泡內(nèi)包裹物質(zhì)不斷聚集，形成纖維狀結(jié)構(gòu)物，類似射出胞器中的低密度物質(zhì)，因此推測該纖毛蟲的射出胞器是由高爾基體附近膨大的小囊泡發(fā)育而來的；據(jù)在不同條件刺激下，細(xì)胞皮層表面顯示出不同發(fā)射狀態(tài)的胞器射出物形態(tài)，但胞器發(fā)射后在細(xì)胞腹皮層口纖毛器及其鄰近位置則未見胞器射出物分布的跡象推斷，新偽尾柱蟲射出胞器可能具有一定的防御作用，但與細(xì)胞捕食無關(guān)。
　　 2.2射出胞器的電鏡酶細(xì)胞化學(xué)為追蹤新偽尾柱蟲射出胞器

11、發(fā)射后胞器殘存物在纖毛蟲細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的命運(yùn)，應(yīng)用酶細(xì)胞化學(xué)技術(shù)結(jié)合透射電鏡術(shù)，顯示了處于不同階段的射出胞器結(jié)構(gòu)及其酶細(xì)胞化學(xué)反應(yīng)特征。在未成熟射出胞器內(nèi)的低電子密度區(qū)酸性磷酸酶反應(yīng)顆粒均勻分布，推測酸性磷酸酶水解產(chǎn)生的能量可能與射出胞器的成熟及向表膜遷移運(yùn)動(dòng)有關(guān)；據(jù)射出胞器成熟時(shí)胞器中央的桿狀體發(fā)射到胞外后，殘存的部分低密度物質(zhì)位于表膜下細(xì)胞質(zhì)中，相應(yīng)位置產(chǎn)生許多小囊泡，在小囊泡的膜上和膜內(nèi)均有酸性磷酸酶反應(yīng)顆粒的現(xiàn)象推測，射出胞器發(fā)射后在