不同生理状态下草丛土毛虫的超微结构观察及大核DNA多态性研究

摘要

土壤原生动物作为原生动物中的一个特殊类群，在土壤生态系统中起着重要的作用，其与水生原生动物之间既有联系又有区别。尤其土壤纤毛虫，其特有的生活状态，适应于土壤生活的形态结构和生理机能，特别是其随着土壤结构及干湿度的变化发生形成包囊和脱包囊的生活史，对其在特殊环境条件下的生命活动起着重要的作用。目前对水生纤毛虫形态结构及其包囊形成已有较多的研究，但对土壤纤毛虫的研究多停留在生态功能、群落特征和物种分布等方面，仅对少数小型纤毛虫进行了外部形态及其内部结构的观察。作者在对国内外关于土壤纤毛虫的相关研究进行调研的基础上，采用一种大型的腹毛类土壤纤毛虫——草丛土毛虫(Territricha stramenticola)为材料，对处于正常生理状态的营养期细胞和经人工诱导形成的处于休眠阶段的包囊，应用透射电镜术，比较观察了其营养细胞与休眠包囊的形态、皮层细胞质及其各种胞器的结构;应用RAPD方法，对其营养细胞与休眠细胞的大核DNA进行了比较研究。结果如下：
　　 1.营养细胞和休眠包囊的透射电镜观察
　　 透射电镜观察显示，草丛土毛虫营养细胞中，除纤毛器结构外，皮层表面由表膜和表膜下表质层组成，表质层由一微管层加固；口皮层纤毛器和腹面棘毛区皮层表膜下含有微管聚集形成的微管束或者微管带；细胞质内含有丰富的线粒体、食物泡等细胞质胞器；细胞大核中，核膜显示虚线状的核孔，核膜外附着阿米巴形囊泡，核仁和染色质以大、小不等的团块或颗粒状散布在整个大核，部分染色质紧贴在核内膜。结果表明，营养期纤毛虫具有适应于在土壤环境中运动和取食的细胞结构，其细胞质胞器及核器显示出细胞新陈代谢生命活动的明显特正。
　　 纤毛虫形成包囊后，细胞皮层纤毛器及其相联系的微管类骨架完全消失，其休眠包囊包囊壁为两层，其中外层壁由许多大小相近的方形小室聚集排列在一起组成，经电镜切片后形似一个竹节层，内层壁较厚、透明，紧贴于细胞表膜，为休眠包囊的表膜与包囊壁的过渡层；休眠包囊内含有线粒体和处于不同消化阶段的自噬泡，许多细胞器处于自噬泡内；大核核膜与核外细胞质形成明显的分界，其核内染色质成均匀分布，核仁以低电子密度的巨大型中央核仁位于大核中央。据所得结果认为，与尖毛科纤毛虫类似，由于纤毛虫形成包囊过程中皮层纤毛结构及微管结构全部瓦解或被细胞吸收，因此该纤毛虫形成的是“毛基体吸收型包囊”；与水生纤毛虫休眠包囊的壁结构比较，草丛土毛虫休眠包囊具有特殊的包囊壁结构，例如其竹节层外壁可容纳更多的水分，其内层壁成为休眠细胞的过渡层，这为细胞形成包囊后在较长时间内于干燥环境下储备较多的水分、维持其特殊生理状态下的生命活动提供了条件；值得注意的是，在休眠包囊内常见自噬泡类细胞器，但其他细胞器明显减少，并且与调节细胞代谢活动相关的营养期大核的结构形态在休眠细胞中也已发生明显的变化，这表明细胞处于不同于营养细胞的特殊生命活动过程中，其自噬泡是一类特殊的食物泡，自噬泡消化作用可能是休眠细胞生命活动中基本的营养和能量的来源。
　　 2.营养细胞和休眠包囊的大核DNA多态性研究
　　 对草丛土毛虫营养细胞和休眠细胞的大核DNA进行RAPD比较分析，在所选用的32条随机引物中，有30条引物共扩增出134条片段，其中以营养细胞大核DNA为模板扩增出54条片段，以休眠细胞大核DNA为模板扩增出80条片段，两者之间有20条共享片段，共享度为30％。结果表明，同种纤毛虫的营养细胞大核DNA和休眠细胞大核DNA之间差异十分显著。因此认为，在纤毛虫形成包囊过程中，大核DNA的结构可能发生了较大的变化，这些变化可能与其在包囊形成过程中形态结构和代谢活动的改变以及休眠状态下生理活动的改变密切相关。
　　 总结形态学的观察结果，与营养细胞比较，土壤纤毛虫形成包囊时其细胞结构可能经历了进一步的脱分化过程。将草丛土毛虫的RAPD结果与两种淡水纤毛虫(游仆虫和急纤虫)的相关数据作对比，其中前者营养细胞与休眠细胞的共享度较形成“毛基体吸收型包囊”的水生纤毛虫低得多，这可能与该土壤纤毛虫形成包囊时细胞对纤毛器和其他微管类胞器的的吸收更为彻底、细胞分泌物质形成特殊的包囊壁等有关，或可能是细胞形成包囊时的调控机制与淡水纤毛虫不完全一样;此外，其营养细胞与休眠细胞的共享片段的强弱也有不同，这表明即使是共有的DNA片段，在营养状态与休眠状态下的含量也是不一样的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章草丛土毛虫营养细胞和休眠包囊的透射电镜观察

1材料和方法

2结果

3讨论

参考文献

图版说明

图版

第二章不同生理状态下草丛毛虫大核DNA多态性比较

1材料和方法

2结果

3讨论

参考文献

第三章土壤原生动物及纤毛虫包囊现象的研究(综述)

1土壤原生动物

2纤毛虫的包囊现象

3结语

参考文献

附录 攻读硕士期间撰写的相关论文

致谢