金龜累枝蟲游泳體形成初期細(xì)胞體和表膜下纖維系的形態(tài)學(xué)研究

齊桂蘭，吳永勝，施心路

(1．成都市農(nóng)林科學(xué)院畜牧研究所，四川成都611130;2．杭州師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，浙江杭州310036)

金龜累枝蟲喜附著于中污性水域中的枯葉、水生植物的莖枝及沙礫草叢中，是淡水環(huán)境中的常見重要指示生物之一［1］。因?yàn)樗鼈€(gè)體明顯較一般的累枝蟲大，取材方便，是揭示動(dòng)物細(xì)胞細(xì)微結(jié)構(gòu)的良好材料。目前，關(guān)于累枝蟲正常個(gè)員及形成游泳體之后的形態(tài)學(xué)和表膜下纖維系的研究取得了一定的進(jìn)展［2-5］，但迄今為止關(guān)于緣毛類纖毛蟲游泳體形成過程中細(xì)胞形態(tài)、細(xì)胞器結(jié)構(gòu)及表膜下纖維系變化過程的研究仍屬空白。緣毛類固著亞目的游泳體出現(xiàn)在該類群生物無性生活周期的特定時(shí)期，是應(yīng)對(duì)不良環(huán)境條件和擴(kuò)大生存領(lǐng)域的重要方式之一。筆者對(duì)游泳體形成過程中細(xì)胞形態(tài)、細(xì)胞器和表膜下纖維系進(jìn)行研究，可填補(bǔ)纖毛蟲無性生活史中游泳體形成機(jī)制和形成過程研究領(lǐng)域的空白，并為防治該類群對(duì)水環(huán)境和養(yǎng)殖業(yè)的危害提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

金龜累枝蟲于2014年12月至2015年2月采自四川省成都市崇州某小型池塘。樣本采回后在實(shí)體解剖鏡下將蟲體分離，然后放入過濾后的原環(huán)境水中加麥粒進(jìn)行培養(yǎng)，倒置顯微鏡下進(jìn)行活體觀察，將有游泳體形成的群體與固著基質(zhì)分離后進(jìn)行蛋白銀制片，具體方法參考施心路等［6］。種類鑒別和制片后的顯微觀察在明視場、暗視場和微分干涉差顯微鏡下完成。蛋白銀制片法采用Shi等［7］的方法。文中術(shù)語參照施心路［6］和 Corliss［8］。

2 結(jié)果與分析

2．1 游泳體形成初期細(xì)胞形態(tài)和細(xì)胞核的變化 金龜累枝蟲形成游泳體時(shí)細(xì)胞體收縮呈盤狀(圖1A～B)，細(xì)胞在后端1/3，反口纖毛環(huán)處縊縮，細(xì)胞質(zhì)在反口纖毛環(huán)處有明顯的縊痕(圖1B)。在縊痕形成的胞質(zhì)突起區(qū)域并無縱長纖維存在(圖1C)。然后，細(xì)胞進(jìn)一步收縮變圓、變短，長/寬為0．8～1．2;蛋白銀染色后反口纖毛環(huán)位于蟲體后部1/4處;反口纖毛環(huán)明顯變粗(圖1E)，寬度可達(dá)5．5～6．0μm，變?yōu)檎€(gè)員的15～20倍，并在該處長出纖毛(圖1D)，纖毛長度可達(dá)6～7μm，該處蛋白銀染色后顏色發(fā)紅，在游泳體形成過程中大核呈橫向的“J”字形(圖1A～B)，位于細(xì)胞上部1/3處，小核1個(gè)，呈橢圓形(圖1B)，長徑6～8μm，較大核染色淺，位于蟲體上部1/3近中央處，單毛基索和復(fù)毛基索的下方。

2．2 游泳體形成初期細(xì)胞核與表膜下纖維系的變化 游泳體形成過程中，環(huán)狀纖維位于細(xì)胞上部1/3處，在細(xì)胞的頂部內(nèi)凹形成相互套疊的內(nèi)外2層。外層的環(huán)狀纖維，上端較下端致密，各環(huán)狀纖維之間有連接纖維相連，整體呈現(xiàn)網(wǎng)狀(圖1F)。內(nèi)層的環(huán)狀纖維呈致密網(wǎng)狀(圖1G)。縱長纖維起始于復(fù)毛基索的下方，終止于帚胚。起始端為不連續(xù)的粗壯爪狀分支，在前庭入口處有明顯的間斷(圖1H)。在蟲體中部纖細(xì)而致密，各縱長纖維之間有連接纖維相連，呈網(wǎng)狀均勻分布于細(xì)胞表膜下(圖1K)。反口纖毛環(huán)生成纖毛處的縱長纖維有斷裂(圖1I、K)，反口纖毛環(huán)之后匯聚趨勢明顯，呈粗網(wǎng)狀，在靠近帚胚處進(jìn)一步匯聚，最終匯合成16～20條，終止于帚胚處(圖1J)。單毛基索(HK)與復(fù)毛基索(PK)旋轉(zhuǎn)兩圈半后進(jìn)入前庭，第二咽膜(P2)起始端最外側(cè)一列毛基索有7列呈分散狀向外排列的毛基粒小片段組成(圖1L)，長度1．2～2．8 μm，第二咽膜起始端只有最內(nèi)側(cè)一列毛基索與之相連，在胞口處第二咽膜的3列毛基索最內(nèi)側(cè)一列毛基索最先終止，靠近第三咽膜(P3)一側(cè)的一列最后終止，第二咽膜終止后，第一咽膜(P1)和第三咽膜合并后向胞口一側(cè)彎曲。

3 討論

目前，關(guān)于緣毛類固著亞目纖毛蟲游泳體的研究尚處于初步階段，關(guān)于游泳體蛋白銀染色后形態(tài)學(xué)和表膜下纖維系的研究僅有鐘形鐘蟲和金龜累枝蟲2種［4-5］。然而，2種累枝蟲的游泳體和正常個(gè)員在表膜下肌纖維、口纖毛器和反口纖毛環(huán)均有較顯著差異。固著生活的個(gè)員在特定條件下變?yōu)槟茏杂缮畹挠斡倔w，對(duì)于原生動(dòng)物逃避不良刺激、擴(kuò)大生活領(lǐng)域和保持種的延續(xù)有著重要的意義，揭示寄生生活的原生動(dòng)物正常個(gè)員與自由生活的游泳體之間的轉(zhuǎn)變機(jī)制對(duì)于有效控制該類群對(duì)養(yǎng)殖業(yè)的危害有著重要的價(jià)值，但目前該領(lǐng)域的研究仍屬空白。緣毛類纖毛蟲的游泳體常見的有圓筒形和盤狀，多數(shù)累枝蟲的游泳體為盤狀，在水中旋轉(zhuǎn)前進(jìn)［2］，金龜累枝蟲的游泳體是盤狀之中典型的代表，對(duì)于其轉(zhuǎn)變機(jī)制的研究對(duì)于探索累枝蟲的游泳體的形成機(jī)制具有重要的意義。金龜累枝蟲游泳體和鐘形鐘蟲游泳體的運(yùn)動(dòng)方式、形態(tài)學(xué)和表膜下纖維系有著顯著差異，其游泳體無反口纖毛環(huán)存在，在蟲體的底部無表膜下肌纖維系的存在。該研究結(jié)果表明金龜累枝蟲在游泳體形成初期，其環(huán)狀纖維和反口纖毛環(huán)以上的縱長纖維和正常個(gè)員相似，而與其游泳體存在顯著差異。其最顯著的變化出現(xiàn)在反口纖毛環(huán)，寬度可達(dá)變?yōu)檎€(gè)員的15～20倍，并在該處長出長纖毛，細(xì)胞在該處出現(xiàn)明顯的縊縮，表膜下的縱長纖維也出現(xiàn)較明顯的斷裂，繼而細(xì)胞在該處逐漸出現(xiàn)斷裂帶，縱向纖維也從該處分割為兩個(gè)部分。由此可見，在金龜累枝蟲游泳體從正常個(gè)員分離的過程中除了反口纖毛環(huán)所形成纖毛的作用外，肌纖維系也起著很重要的協(xié)同作用。但是，金龜累枝蟲游泳體匯聚后的縱長纖維只有20條左右，而游泳體形成初期，到達(dá)反口纖毛環(huán)處的縱長纖維多達(dá)40余條。金龜累枝蟲游泳體環(huán)狀纖維，圍繞較發(fā)達(dá)的支撐纖維平行排列，而在形成初期的環(huán)裝纖維較發(fā)達(dá)，由相互套疊相連續(xù)的2層組成，沒有發(fā)現(xiàn)支撐纖維的存在。據(jù)此推斷，在從群體上分離后金龜累枝蟲游泳體表膜下纖維系還要發(fā)生較為深刻的變化，其快速旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)方式和其細(xì)胞結(jié)構(gòu)深刻變化的聯(lián)系還需要進(jìn)一步研究。金龜累枝蟲游泳體的口纖毛器和細(xì)胞核與正常個(gè)員相似。另外，筆者還發(fā)現(xiàn)游泳體形成初期在P2起始端最外側(cè)一列毛基索有7列長度不等、呈分散狀向外排列的毛基粒小片段出現(xiàn)，可能與適應(yīng)金龜累枝蟲游泳體快速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程中的攝食有關(guān)。金龜累枝蟲與其游泳體之間依靠反口纖毛環(huán)和表膜下纖維系的協(xié)同作用來完成固著群體生活的個(gè)體和快速自由運(yùn)動(dòng)的游泳體之間的轉(zhuǎn)變，研究其反口纖毛環(huán)處纖毛形成的抑制措施可以有效遏制該類群對(duì)養(yǎng)殖業(yè)造成的危害。

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