米蝦性腺分化時(shí)間及特點(diǎn)

時(shí)間:2022-10-04 04:25:58

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米蝦性腺分化時(shí)間及特點(diǎn)

本文作者:甄勝濤穆淑梅劉濤郭明申康現(xiàn)江作者單位:河北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院

十足目(Decapoda)甲殼動(dòng)物的生殖策略是復(fù)雜多樣的,表現(xiàn)為雌雄異體、雌雄生殖腺相繼出現(xiàn)在同一個(gè)體、雌雄同體,甚至孤雌生殖[1-2]。性反轉(zhuǎn)現(xiàn)象在這類動(dòng)物中也很普遍[3]。甲殼動(dòng)物性腺分化時(shí)伴隨其他性征的出現(xiàn),大多與生殖行為相關(guān)。

雄性第一腹肢的內(nèi)肢常常發(fā)生特化,在形狀、大小、剛毛的著生與否和其他腹肢不同,在雌雄交配的過(guò)程中發(fā)揮作用,被稱作生殖肢。雄性成熟個(gè)體第二腹肢的內(nèi)肢基部會(huì)出現(xiàn)雄性附肢[4]。這些特征使我們可以對(duì)活體進(jìn)行性別鑒定,并對(duì)性腺分化情況進(jìn)行推測(cè)[5]。

中華鋸齒米蝦是一種小型經(jīng)濟(jì)蝦類,隸屬甲殼綱十足目匙指蝦科(Atyidae)新米蝦屬,在河北省白洋淀產(chǎn)量豐富。范成功[6]與楊炎等[7]先后描述了此物種雌雄性腺分化及發(fā)育過(guò)程中生殖細(xì)胞的大小和形態(tài)的變化,且觀點(diǎn)基本一致,但是在雌雄性腺出現(xiàn)時(shí)間的確定上存在很大的差異。孫世杰等[8]描述了該物種成熟個(gè)體雄性第一腹肢內(nèi)肢卵圓形且無(wú)剛毛的特點(diǎn)

本研究旨在闡明該物種性征分化過(guò)程中生殖細(xì)胞的變化特征,確定性腺分化的時(shí)間以及雄性第一腹肢的發(fā)育特征,為深入研究?jī)?nèi)外性征發(fā)育規(guī)律奠定基礎(chǔ)。

1材料與方法

中華鋸齒米蝦于2011年4月中旬購(gòu)于河北省保定市東風(fēng)橋市場(chǎng),挑取抱卵的雌性米蝦(體長(zhǎng)3.0~3.2cm)分別單獨(dú)飼養(yǎng)于直徑15cm的圓形水缸內(nèi),室溫18~26℃,待自然孵化后移除親蝦,自幼蝦孵化發(fā)育10d后開(kāi)始取材,每?jī)商烊〔囊淮?,直至幼蝦發(fā)育40d。每次取材30只用于體長(zhǎng)測(cè)定后及時(shí)放回,取10只于顯微鏡下對(duì)幼蝦的第一腹肢進(jìn)行觀察拍照,之后將幼蝦在Bouin’s液中固定,進(jìn)行常規(guī)石蠟切片、染色和顯微拍照,切片厚度5~7μm。

2結(jié)果與分析

孵化后發(fā)育10~12d的幼體體長(zhǎng)4.5~4.8mm,生殖腺內(nèi)細(xì)胞數(shù)量少,位于腸系膜的上方,直徑5μm左右,略大于附近的腸道細(xì)胞,圓形,細(xì)胞質(zhì)與細(xì)胞核難于區(qū)分,周圍有少量的間質(zhì)細(xì)胞,這些細(xì)胞染色較深,此時(shí)的生殖細(xì)胞推測(cè)是原始生殖細(xì)胞(圖版1-A)。孵化后發(fā)育12~18d的幼體體長(zhǎng)4.8~5.6mm,性腺體積增大,生殖細(xì)胞增大,直徑6~9μm,有的細(xì)胞形狀不規(guī)則,明顯大于周圍的腸道細(xì)胞,細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)的界限逐漸清晰,核質(zhì)比小,這些特征符合卵原細(xì)胞的性質(zhì)(圖版1-B)。此時(shí)期所有幼蝦的第一腹肢的內(nèi)肢都具有剛毛,但是剛毛數(shù)量略有差異。孵化后發(fā)育18~22d的幼體體長(zhǎng)5.6~6.3mm,生殖細(xì)胞直徑(10±2)μm,此時(shí)的生殖腺出現(xiàn)兩種類型。

類型1:生殖細(xì)胞形狀不規(guī)則,細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)界限明顯,核質(zhì)比較前一時(shí)期有所增加,出現(xiàn)明顯卵原細(xì)胞的特征,間質(zhì)細(xì)胞減少直至消失,這些卵原細(xì)胞周圍出現(xiàn)少量的濾泡細(xì)胞(圖版1-C)。

類型2:生殖細(xì)胞形狀橢圓形或者不規(guī)則,但數(shù)量少,被一些間質(zhì)細(xì)胞包圍,這些細(xì)胞具有明顯的前一時(shí)期細(xì)胞的特征,細(xì)胞體積大,但是核質(zhì)界限不明顯,細(xì)胞有分裂的趨勢(shì)。類似于間質(zhì)細(xì)胞類型的細(xì)胞大量增多,有的形成球狀,染色較深。卵巢特征逐漸消失,而精巢的特征逐漸明顯(圖版1-D,E)。

此時(shí)期幼蝦的第一腹肢的內(nèi)肢有的變?yōu)槁褕A型,剛毛在其基部有一根或者沒(méi)有,可以明顯地看出為生殖肢(圖版2-A);其余的幼蝦其第一腹肢內(nèi)肢比前一時(shí)期增大,剛毛數(shù)量比生殖肢多(圖版2-B)?;蟀l(fā)育22~28d幼體,體長(zhǎng)6.3~7.2mm,連續(xù)取材并進(jìn)行組織學(xué)切片觀察發(fā)現(xiàn),兩種類型生殖腺特征差異更加明顯,類型1確定為卵巢,類型2確定為精巢。

類型1:生殖細(xì)胞形狀圓形或者橢圓形,體積繼續(xù)增大,直徑14~16μm,核質(zhì)比增大,核內(nèi)充滿空隙,遺傳物質(zhì)呈點(diǎn)狀分布。濾泡細(xì)胞增多,包圍著卵原細(xì)胞并形成2~3個(gè)卵巢腔,腔內(nèi)有1~2個(gè)卵原細(xì)胞??梢源_定該類型的性腺為卵巢(圖版1-F)。

類型2:直徑較大的類卵原細(xì)胞消失,性腺呈球形且充滿間隙,生殖細(xì)胞個(gè)體小,染色較深。推測(cè)此時(shí)的生殖細(xì)胞為早期的精原細(xì)胞,標(biāo)志精巢分化的完成[6]。可以確定該類型的性腺為精巢(圖版1-G)。

此時(shí)期雄性的生殖肢與雌性的第一腹肢內(nèi)肢都有所增大,雄性生殖肢的發(fā)育也更加成熟,呈卵圓形,上無(wú)剛毛附著,而雌性腹肢變化不大,兩者差異更加明顯。孵化后發(fā)育28~40d的幼體,體長(zhǎng)7.2~8.5mm。此時(shí)期卵巢內(nèi)卵原細(xì)胞發(fā)育為卵母細(xì)胞,核質(zhì)比減小(圖版1-H)。精巢也有了進(jìn)一步的分化,出現(xiàn)了大量的精原細(xì)胞,排列緊密,染色較深(圖版1-I)。

3討論

中華鋸齒米蝦的卵巢分化時(shí)間早于精巢,這與已有研究的結(jié)論[6-7]一致。之后,在幼體發(fā)育20d左右時(shí)出現(xiàn)兩種類型的性腺。楊炎等[7]在幼體發(fā)育10d時(shí)發(fā)現(xiàn)早期卵巢的分化,到23d時(shí)發(fā)現(xiàn)卵巢分化已經(jīng)完成,并且此時(shí)出現(xiàn)了早期的精巢,即幼體發(fā)育23d之前全部為卵巢特征的性腺。但是他們沒(méi)有觀察到卵巢向精巢轉(zhuǎn)化的過(guò)程。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)幼體發(fā)育18~22d為中華鋸齒米蝦雌雄性腺分化的關(guān)鍵時(shí)期,一部分幼蝦性腺繼續(xù)沿著卵巢方向發(fā)育,一部分出現(xiàn)了精巢的特征。可以說(shuō)在精巢分化時(shí)間上與楊炎等[7]的觀察結(jié)果接近,而范成功[6]在幼體發(fā)育50d觀察到卵巢開(kāi)始分化,90d精巢開(kāi)始分化,這種差異可能是由于取材時(shí)間不同造成的,蝦類的性腺發(fā)育成熟需要一定的有效積溫[9]。中華鋸齒米蝦在每年的4~5月和9月會(huì)出現(xiàn)較多的抱卵米蝦,盡管楊炎等[7]的取材時(shí)間為10月份,但培養(yǎng)溫度控制在26℃左右,與本實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)室溫接近,推測(cè)范成功[6]的取材時(shí)間為當(dāng)年的下半年且為自然溫度培養(yǎng),而9月份本地區(qū)的平均氣溫為20℃左右并逐漸下降,所以該時(shí)期幼蝦性腺獲得相同有效積溫所需要的時(shí)間要長(zhǎng)。

已有研究一致認(rèn)為中華鋸齒米蝦是雌雄異體、雌性先熟[6-8],本實(shí)驗(yàn)支持這一結(jié)論。甲殼動(dòng)物性分化的過(guò)程中,促雄腺起著重要作用,雄性性腺的分化是由促雄腺分泌的促雄激素介導(dǎo)的[10]。血淋巴內(nèi)促雄激素的減少會(huì)導(dǎo)致處于性腺分化關(guān)鍵時(shí)期的雄性發(fā)育為兼性個(gè)體,甚至分化為卵巢而出現(xiàn)性反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象[11-12]。由此推測(cè)中華鋸齒米蝦早期性腺都是朝卵巢方向發(fā)育的,當(dāng)幼蝦發(fā)育到18~22d時(shí),雄性個(gè)體的促雄腺發(fā)育成熟并分泌足夠的促雄激素,使卵巢樣的性腺扭轉(zhuǎn)朝精巢方向分化,于是出現(xiàn)了精巢發(fā)育過(guò)程中的類卵巢階段。本實(shí)驗(yàn)觀察到雄性生殖肢出現(xiàn)在幼體發(fā)育20d左右,其內(nèi)肢與雌性第一腹肢內(nèi)肢相比缺少剛毛且為卵圓形,與推測(cè)的精巢出現(xiàn)的時(shí)間吻合并證實(shí)了孫世杰等[8]對(duì)雌雄第一腹肢特征的觀察結(jié)果。