不同生理狀態(tài)下草叢土毛蟲(chóng)的超微結(jié)構(gòu)觀察及大核DNA多態(tài)性研究.pdf

1、土壤原生動(dòng)物作為原生動(dòng)物中的一個(gè)特殊類群，在土壤生態(tài)系統(tǒng)中起著重要的作用，其與水生原生動(dòng)物之間既有聯(lián)系又有區(qū)別。尤其土壤纖毛蟲(chóng)，其特有的生活狀態(tài)，適應(yīng)于土壤生活的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理機(jī)能，特別是其隨著土壤結(jié)構(gòu)及干濕度的變化發(fā)生形成包囊和脫包囊的生活史，對(duì)其在特殊環(huán)境條件下的生命活動(dòng)起著重要的作用。目前對(duì)水生纖毛蟲(chóng)形態(tài)結(jié)構(gòu)及其包囊形成已有較多的研究，但對(duì)土壤纖毛蟲(chóng)的研究多停留在生態(tài)功能、群落特征和物種分布等方面，僅對(duì)少數(shù)小型纖毛蟲(chóng)進(jìn)行了外部形態(tài)

2、及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的觀察。作者在對(duì)國(guó)內(nèi)外關(guān)于土壤纖毛蟲(chóng)的相關(guān)研究進(jìn)行調(diào)研的基礎(chǔ)上，采用一種大型的腹毛類土壤纖毛蟲(chóng)——草叢土毛蟲(chóng)(Territricha stramenticola)為材料，對(duì)處于正常生理狀態(tài)的營(yíng)養(yǎng)期細(xì)胞和經(jīng)人工誘導(dǎo)形成的處于休眠階段的包囊，應(yīng)用透射電鏡術(shù)，比較觀察了其營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞與休眠包囊的形態(tài)、皮層細(xì)胞質(zhì)及其各種胞器的結(jié)構(gòu);應(yīng)用RAPD方法，對(duì)其營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞與休眠細(xì)胞的大核DNA進(jìn)行了比較研究。結(jié)果如下：
　　 1.營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞

3、和休眠包囊的透射電鏡觀察
　　 透射電鏡觀察顯示，草叢土毛蟲(chóng)營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞中，除纖毛器結(jié)構(gòu)外，皮層表面由表膜和表膜下表質(zhì)層組成，表質(zhì)層由一微管層加固；口皮層纖毛器和腹面棘毛區(qū)皮層表膜下含有微管聚集形成的微管束或者微管帶；細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含有豐富的線粒體、食物泡等細(xì)胞質(zhì)胞器；細(xì)胞大核中，核膜顯示虛線狀的核孔，核膜外附著阿米巴形囊泡，核仁和染色質(zhì)以大、小不等的團(tuán)塊或顆粒狀散布在整個(gè)大核，部分染色質(zhì)緊貼在核內(nèi)膜。結(jié)果表明，營(yíng)養(yǎng)期纖毛蟲(chóng)具有適應(yīng)于在土

4、壤環(huán)境中運(yùn)動(dòng)和取食的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，其細(xì)胞質(zhì)胞器及核器顯示出細(xì)胞新陳代謝生命活動(dòng)的明顯特正。
　　 纖毛蟲(chóng)形成包囊后，細(xì)胞皮層纖毛器及其相聯(lián)系的微管類骨架完全消失，其休眠包囊包囊壁為兩層，其中外層壁由許多大小相近的方形小室聚集排列在一起組成，經(jīng)電鏡切片后形似一個(gè)竹節(jié)層，內(nèi)層壁較厚、透明，緊貼于細(xì)胞表膜，為休眠包囊的表膜與包囊壁的過(guò)渡層；休眠包囊內(nèi)含有線粒體和處于不同消化階段的自噬泡，許多細(xì)胞器處于自噬泡內(nèi)；大核核膜與核外細(xì)胞質(zhì)形成明顯

5、的分界，其核內(nèi)染色質(zhì)成均勻分布，核仁以低電子密度的巨大型中央核仁位于大核中央。據(jù)所得結(jié)果認(rèn)為，與尖毛科纖毛蟲(chóng)類似，由于纖毛蟲(chóng)形成包囊過(guò)程中皮層纖毛結(jié)構(gòu)及微管結(jié)構(gòu)全部瓦解或被細(xì)胞吸收，因此該纖毛蟲(chóng)形成的是“毛基體吸收型包囊”；與水生纖毛蟲(chóng)休眠包囊的壁結(jié)構(gòu)比較，草叢土毛蟲(chóng)休眠包囊具有特殊的包囊壁結(jié)構(gòu)，例如其竹節(jié)層外壁可容納更多的水分，其內(nèi)層壁成為休眠細(xì)胞的過(guò)渡層，這為細(xì)胞形成包囊后在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)于干燥環(huán)境下儲(chǔ)備較多的水分、維持其特殊生理狀態(tài)下

6、的生命活動(dòng)提供了條件；值得注意的是，在休眠包囊內(nèi)常見(jiàn)自噬泡類細(xì)胞器，但其他細(xì)胞器明顯減少，并且與調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝活動(dòng)相關(guān)的營(yíng)養(yǎng)期大核的結(jié)構(gòu)形態(tài)在休眠細(xì)胞中也已發(fā)生明顯的變化，這表明細(xì)胞處于不同于營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的特殊生命活動(dòng)過(guò)程中，其自噬泡是一類特殊的食物泡，自噬泡消化作用可能是休眠細(xì)胞生命活動(dòng)中基本的營(yíng)養(yǎng)和能量的來(lái)源。
　　 2.營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和休眠包囊的大核DNA多態(tài)性研究
　　 對(duì)草叢土毛蟲(chóng)營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和休眠細(xì)胞的大核DNA進(jìn)行RAPD

7、比較分析，在所選用的32條隨機(jī)引物中，有30條引物共擴(kuò)增出134條片段，其中以營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞大核DNA為模板擴(kuò)增出54條片段，以休眠細(xì)胞大核DNA為模板擴(kuò)增出80條片段，兩者之間有20條共享片段，共享度為30％。結(jié)果表明，同種纖毛蟲(chóng)的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞大核DNA和休眠細(xì)胞大核DNA之間差異十分顯著。因此認(rèn)為，在纖毛蟲(chóng)形成包囊過(guò)程中，大核DNA的結(jié)構(gòu)可能發(fā)生了較大的變化，這些變化可能與其在包囊形成過(guò)程中形態(tài)結(jié)構(gòu)和代謝活動(dòng)的改變以及休眠狀態(tài)下生理活動(dòng)的改變

8、密切相關(guān)。
　　 總結(jié)形態(tài)學(xué)的觀察結(jié)果，與營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞比較，土壤纖毛蟲(chóng)形成包囊時(shí)其細(xì)胞結(jié)構(gòu)可能經(jīng)歷了進(jìn)一步的脫分化過(guò)程。將草叢土毛蟲(chóng)的RAPD結(jié)果與兩種淡水纖毛蟲(chóng)(游仆蟲(chóng)和急纖蟲(chóng))的相關(guān)數(shù)據(jù)作對(duì)比，其中前者營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞與休眠細(xì)胞的共享度較形成“毛基體吸收型包囊”的水生纖毛蟲(chóng)低得多，這可能與該土壤纖毛蟲(chóng)形成包囊時(shí)細(xì)胞對(duì)纖毛器和其他微管類胞器的的吸收更為徹底、細(xì)胞分泌物質(zhì)形成特殊的包囊壁等有關(guān)，或可能是細(xì)胞形成包囊時(shí)的調(diào)控機(jī)制與淡水纖毛蟲(chóng)不