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、纖毛蟲是原生動物中高度進化的類群，其皮層細胞骨架結構具有進一步的分化。纖毛蟲微管胞器是皮層細胞骨架的主要組分。微管作為與細胞生命活動緊密聯(lián)系的基本構架，成為原生動物學和細胞生物學領域研究的重要對象。目前，對進化程度較低的纖毛蟲其皮層細胞骨架組成及纖毛器微管裝配的了解較深入，而對于細胞結構高度特化的腹毛類纖毛蟲，對其微管結構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理對揭示真核細胞結構的復雜性、細胞結構的遺

2、傳及細胞調控等具有重要科學價值。
　　 除具有真核細胞中常見的細胞器外，腹毛類纖毛蟲皮層細胞質中還存在著一類由膜性囊泡圍著的特殊細胞器--射出胞器，該胞器可能在纖毛蟲細胞生命活動中行使多種功能。目前對腹毛目纖毛蟲的射出胞器，僅局限于對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，對胞器的細微結構及其在細胞質中的發(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構與功能等對進一步認識纖毛蟲細胞中胞器結構的多樣性及功能、胞器

3、的發(fā)生、遺傳及與細胞生命活動的關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，應用熒光紫杉醇(FLUTAX)直接熒光標記、掃描電鏡術、透射電鏡術及電鏡酶細胞化學等方法，以纖毛蟲的皮層微管胞器和細胞質射出胞器為主對象進行了相關研究。所得結果分兩部分報告如下：
　　 1.新偽尾柱蟲皮層微管胞器和其他胞質胞器的研究
　　 1.1應用熒光紫杉醇直接熒光標記法顯示

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，波動膜和中腹棘毛瓦解時伴隨著波動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、后仔蟲相應緣棘毛的發(fā)生；各類棘毛原基發(fā)生中，老結構瓦解產生的部分毛基體參與原基的形成，非原基區(qū)的老結構在新棘毛形成過程中逐漸退化瓦解，被新細胞吸收為胞質成分。結果表明,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貢獻作用。并且，鑒于對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，對該纖毛蟲提供了進一步的形態(tài)學證據(jù)；纖毛蟲細胞皮層中不同種纖毛器基部附屬微管建構特征的差異對形態(tài)相似及位置相近的纖毛器的區(qū)分等也具有結構分類價值；所得結果也為揭示腹毛目纖毛蟲皮層微管胞器的分化及建構的多樣性提供了基礎資料。
　　 1.2皮層微管胞器及其他胞質胞器的超微結構應用透射電鏡術顯示了腹毛目纖毛蟲新偽尾柱蟲的皮層表膜及表膜下細胞質、皮層微管胞器和其他細胞質胞器。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動狀態(tài)下易彎曲及其細胞體柔軟的形態(tài)學特征有關。并且，與進化程度較高、皮層纖毛器結構進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，加之細胞表膜下成束排列的微管結構與進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，作者認為，腹毛目纖毛蟲棘毛基部微管的發(fā)達程度是與其各類群細胞的分化程度密切聯(lián)系的，本文的結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資料，也為纖毛蟲的系統(tǒng)分類提供了相關的依據(jù)。
　　 2.新偽尾柱蟲射出胞器的研究
　　 2.1射出胞器的超微結構應用掃描電鏡術和透射電鏡術，顯示了腹毛目纖毛蟲新偽尾柱

9、蟲細胞質射出胞器的形態(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纖毛蟲細胞質中，成熟的射出胞器在細胞內呈紡錘形，含體部、電子密度較高的軸桿部和多層膜的帽部；胞器射出時運動并接近細胞表膜，其前端與表膜融合，隨即帽狀結構連同軸桿樣結構共同發(fā)射出細胞外，胞器射出物質位于細胞體纖毛區(qū)皮層表面，胞內的胞器殘留物被細胞質吸收；由于胞器結構發(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，囊泡內包裹物質不斷聚集，形成纖維狀結構物，類似射出胞器中的低密度物質，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，但與細胞捕食無關。
　　 2.2射出胞器的電鏡酶細胞化學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胞質內的命運，應用酶細胞化學技術結合透射電鏡術，顯示了處于不同階段的射出胞器結構及其酶細胞化學反應特征。在未成熟射出胞器內的低電子密度區(qū)酸性磷酸酶反應顆粒均勻分布，推測酸性磷酸酶水解產生的能量可能與射出胞器的成熟及向表膜遷移運動有關；據(jù)射出胞器成熟時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位于表膜下細胞質中，相應位置產生許多小囊泡，在小囊泡的膜上和膜內均有酸性磷酸酶反應顆粒的現(xiàn)象推測，射出胞器發(fā)射后在