金龜累枝蟲游泳體形成初期細胞體和表膜下纖維系的形態學研究

齊桂蘭，吳永勝，施心路

(1．成都市農林科學院畜牧研究所，四川成都611130;2．杭州師范大學生命科學學院，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，是淡水環境中的常見重要指示生物之一［1］。因為它個體明顯較一般的累枝蟲大，取材方便，是揭示動物細胞細微結構的良好材料。目前，關于累枝蟲正常個員及形成游泳體之后的形態學和表膜下纖維系的研究取得了一定的進展［2-5］，但迄今為止關于緣毛類纖毛蟲游泳體形成過程中細胞形態、細胞器結構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在該類群生物無性生活周期的特定時期，是應對不良環境條件和擴大生存領域的重要方式之一。筆者對游泳體形成過程中細胞形態、細胞器和表膜下纖維系進行研究，可填補纖毛蟲無性生活史中游泳體形成機制和形成過程研究領域的空白，并為防治該類群對水環境和養殖業的危害提供一定的理論依據。

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。樣本采回后在實體解剖鏡下將蟲體分離，然后放入過濾后的原環境水中加麥粒進行培養，倒置顯微鏡下進行活體觀察，將有游泳體形成的群體與固著基質分離后進行蛋白銀制片，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。文中術語參照施心路［6］和 Corliss［8］。

2 結果與分析

2．1 游泳體形成初期細胞形態和細胞核的變化 金龜累枝蟲形成游泳體時細胞體收縮呈盤狀(圖1A～B)，細胞在后端1/3，反口纖毛環處縊縮，細胞質在反口纖毛環處有明顯的縊痕(圖1B)。在縊痕形成的胞質突起區域并無縱長纖維存在(圖1C)。然后，細胞進一步收縮變圓、變短，長/寬為0．8～1．2;蛋白銀染色后反口纖毛環位于蟲體后部1/4處;反口纖毛環明顯變粗(圖1E)，寬度可達5．5～6．0μm，變為正常個員的15～20倍，并在該處長出纖毛(圖1D)，纖毛長度可達6～7μm，該處蛋白銀染色后顏色發紅，在游泳體形成過程中大核呈橫向的“J”字形(圖1A～B)，位于細胞上部1/3處，小核1個，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，單毛基索和復毛基索的下方。

2．2 游泳體形成初期細胞核與表膜下纖維系的變化 游泳體形成過程中，環狀纖維位于細胞上部1/3處，在細胞的頂部內凹形成相互套疊的內外2層。外層的環狀纖維，上端較下端致密，各環狀纖維之間有連接纖維相連，整體呈現網狀(圖1F)。內層的環狀纖維呈致密網狀(圖1G)。縱長纖維起始于復毛基索的下方，終止于帚胚。起始端為不連續的粗壯爪狀分支，在前庭入口處有明顯的間斷(圖1H)。在蟲體中部纖細而致密，各縱長纖維之間有連接纖維相連，呈網狀均勻分布于細胞表膜下(圖1K)。反口纖毛環生成纖毛處的縱長纖維有斷裂(圖1I、K)，反口纖毛環之后匯聚趨勢明顯，呈粗網狀，在靠近帚胚處進一步匯聚，最終匯合成16～20條，終止于帚胚處(圖1J)。單毛基索(HK)與復毛基索(PK)旋轉兩圈半后進入前庭，第二咽膜(P2)起始端最外側一列毛基索有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側一列毛基索與之相連，在胞口處第二咽膜的3列毛基索最內側一列毛基索最先終止，靠近第三咽膜(P3)一側的一列最后終止，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彎曲。

3 討論

目前，關于緣毛類固著亞目纖毛蟲游泳體的研究尚處于初步階段，關于游泳體蛋白銀染色后形態學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員在表膜下肌纖維、口纖毛器和反口纖毛環均有較顯著差異。固著生活的個員在特定條件下變為能自由生活的游泳體，對于原生動物逃避不良刺激、擴大生活領域和保持種的延續有著重要的意義，揭示寄生生活的原生動物正常個員與自由生活的游泳體之間的轉變機制對于有效控制該類群對養殖業的危害有著重要的價值，但目前該領域的研究仍屬空白。緣毛類纖毛蟲的游泳體常見的有圓筒形和盤狀，多數累枝蟲的游泳體為盤狀，在水中旋轉前進［2］，金龜累枝蟲的游泳體是盤狀之中典型的代表，對于其轉變機制的研究對于探索累枝蟲的游泳體的形成機制具有重要的意義。金龜累枝蟲游泳體和鐘形鐘蟲游泳體的運動方式、形態學和表膜下纖維系有著顯著差異，其游泳體無反口纖毛環存在，在蟲體的底部無表膜下肌纖維系的存在。該研究結果表明金龜累枝蟲在游泳體形成初期，其環狀纖維和反口纖毛環以上的縱長纖維和正常個員相似，而與其游泳體存在顯著差異。其最顯著的變化出現在反口纖毛環，寬度可達變為正常個員的15～20倍，并在該處長出長纖毛，細胞在該處出現明顯的縊縮，表膜下的縱長纖維也出現較明顯的斷裂，繼而細胞在該處逐漸出現斷裂帶，縱向纖維也從該處分割為兩個部分。由此可見，在金龜累枝蟲游泳體從正常個員分離的過程中除了反口纖毛環所形成纖毛的作用外，肌纖維系也起著很重要的協同作用。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，到達反口纖毛環處的縱長纖維多達40余條。金龜累枝蟲游泳體環狀纖維，圍繞較發達的支撐纖維平行排列，而在形成初期的環裝纖維較發達，由相互套疊相連續的2層組成，沒有發現支撐纖維的存在。據此推斷，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生較為深刻的變化，其快速旋轉的運動方式和其細胞結構深刻變化的聯系還需要進一步研究。金龜累枝蟲游泳體的口纖毛器和細胞核與正常個員相似。另外，筆者還發現游泳體形成初期在P2起始端最外側一列毛基索有7列長度不等、呈分散狀向外排列的毛基粒小片段出現，可能與適應金龜累枝蟲游泳體快速旋轉運動過程中的攝食有關。金龜累枝蟲與其游泳體之間依靠反口纖毛環和表膜下纖維系的協同作用來完成固著群體生活的個體和快速自由運動的游泳體之間的轉變，研究其反口纖毛環處纖毛形成的抑制措施可以有效遏制該類群對養殖業造成的危害。

［1］沈蘊芬，章宗涉，龔循矩，等．微型生物檢測新技術［M］．北京:中國建筑工業出版社，1990:155-160

［2］FOISSNER W， BERGER H， KOHMANN F． Taxonomische und?kologischeRevision der Ciliaten des Saprobiensystems．Band Ⅱ:Pertrichia，Heterotrichida Odontostomatida ［M］．München:Informationsberichte BayerLandesamt für Wasserwirtschaft，1992:198-202．

［3］QI G L，SHIX L，LIUG J，et al．A new freshwater peritrichous ciliate from Harbin，China，Epistylis lalinensis n．sp．(Sessilida:Epistylididae)［J］．Zootaxa 2009，1980:53-60．

［4］齊桂蘭，施心路，劉桂杰．鐘形鐘蟲游泳體的形態學和表膜下纖維系的研究［J］．安徽農業科學，2008，36(21):9081-9082．

［5］齊桂蘭，張麗，施心路．金龜累枝蟲游泳體表膜下纖維系的研究［J］．安徽農業科學，2012，40(2):832-833，835．

［6］施心路，余育和，沈韞芬．鐘形鐘蟲形態學及表膜下纖維系統的研究［J］．水生生物學報，2003，47(1):64-68．

［7］SHI X，FRANKEL J．Morphology and development of mirror-image doublets of Stylonychia mytilus［J］．Protozool，1990，37:1-13．

［8］CORLISS JO．The ciliated protozoa:Charterization，classifation，and guide to the litetature［M］．New York:Pergamon Press，1979．