金龟累枝虫游泳体形成初期细胞体和表膜下纤维系的形态学研究

齐桂兰，吴永胜，施心路

(1．成都市农林科学院畜牧研究所，四川成都611130;2．杭州师范大学生命科学学院，浙江杭州310036)

金龟累枝虫喜附着于中污性水域中的枯叶、水生植物的茎枝及沙砾草丛中，是淡水环境中的常见重要指示生物之一［1］。因为它个体明显较一般的累枝虫大，取材方便，是揭示动物细胞细微结构的良好材料。目前，关于累枝虫正常个员及形成游泳体之后的形态学和表膜下纤维系的研究取得了一定的进展［2-5］，但迄今为止关于缘毛类纤毛虫游泳体形成过程中细胞形态、细胞器结构及表膜下纤维系变化过程的研究仍属空白。缘毛类固着亚目的游泳体出现在该类群生物无性生活周期的特定时期，是应对不良环境条件和扩大生存领域的重要方式之一。笔者对游泳体形成过程中细胞形态、细胞器和表膜下纤维系进行研究，可填补纤毛虫无性生活史中游泳体形成机制和形成过程研究领域的空白，并为防治该类群对水环境和养殖业的危害提供一定的理论依据。

1 材料与方法

金龟累枝虫于2014年12月至2015年2月采自四川省成都市崇州某小型池塘。样本采回后在实体解剖镜下将虫体分离，然后放入过滤后的原环境水中加麦粒进行培养，倒置显微镜下进行活体观察，将有游泳体形成的群体与固着基质分离后进行蛋白银制片，具体方法参考施心路等［6］。种类鉴别和制片后的显微观察在明视场、暗视场和微分干涉差显微镜下完成。蛋白银制片法采用Shi等［7］的方法。文中术语参照施心路［6］和 Corliss［8］。

2 结果与分析

2．1 游泳体形成初期细胞形态和细胞核的变化 金龟累枝虫形成游泳体时细胞体收缩呈盘状(图1A～B)，细胞在后端1/3，反口纤毛环处缢缩，细胞质在反口纤毛环处有明显的缢痕(图1B)。在缢痕形成的胞质突起区域并无纵长纤维存在(图1C)。然后，细胞进一步收缩变圆、变短，长/宽为0．8～1．2;蛋白银染色后反口纤毛环位于虫体后部1/4处;反口纤毛环明显变粗(图1E)，宽度可达5．5～6．0μm，变为正常个员的15～20倍，并在该处长出纤毛(图1D)，纤毛长度可达6～7μm，该处蛋白银染色后颜色发红，在游泳体形成过程中大核呈横向的“J”字形(图1A～B)，位于细胞上部1/3处，小核1个，呈椭圆形(图1B)，长径6～8μm，较大核染色浅，位于虫体上部1/3近中央处，单毛基索和复毛基索的下方。

2．2 游泳体形成初期细胞核与表膜下纤维系的变化 游泳体形成过程中，环状纤维位于细胞上部1/3处，在细胞的顶部内凹形成相互套叠的内外2层。外层的环状纤维，上端较下端致密，各环状纤维之间有连接纤维相连，整体呈现网状(图1F)。内层的环状纤维呈致密网状(图1G)。纵长纤维起始于复毛基索的下方，终止于帚胚。起始端为不连续的粗壮爪状分支，在前庭入口处有明显的间断(图1H)。在虫体中部纤细而致密，各纵长纤维之间有连接纤维相连，呈网状均匀分布于细胞表膜下(图1K)。反口纤毛环生成纤毛处的纵长纤维有断裂(图1I、K)，反口纤毛环之后汇聚趋势明显，呈粗网状，在靠近帚胚处进一步汇聚，最终汇合成16～20条，终止于帚胚处(图1J)。单毛基索(HK)与复毛基索(PK)旋转两圈半后进入前庭，第二咽膜(P2)起始端最外侧一列毛基索有7列呈分散状向外排列的毛基粒小片段组成(图1L)，长度1．2～2．8 μm，第二咽膜起始端只有最内侧一列毛基索与之相连，在胞口处第二咽膜的3列毛基索最内侧一列毛基索最先终止，靠近第三咽膜(P3)一侧的一列最后终止，第二咽膜终止后，第一咽膜(P1)和第三咽膜合并后向胞口一侧弯曲。

3 讨论

目前，关于缘毛类固着亚目纤毛虫游泳体的研究尚处于初步阶段，关于游泳体蛋白银染色后形态学和表膜下纤维系的研究仅有钟形钟虫和金龟累枝虫2种［4-5］。然而，2种累枝虫的游泳体和正常个员在表膜下肌纤维、口纤毛器和反口纤毛环均有较显著差异。固着生活的个员在特定条件下变为能自由生活的游泳体，对于原生动物逃避不良刺激、扩大生活领域和保持种的延续有着重要的意义，揭示寄生生活的原生动物正常个员与自由生活的游泳体之间的转变机制对于有效控制该类群对养殖业的危害有着重要的价值，但目前该领域的研究仍属空白。缘毛类纤毛虫的游泳体常见的有圆筒形和盘状，多数累枝虫的游泳体为盘状，在水中旋转前进［2］，金龟累枝虫的游泳体是盘状之中典型的代表，对于其转变机制的研究对于探索累枝虫的游泳体的形成机制具有重要的意义。金龟累枝虫游泳体和钟形钟虫游泳体的运动方式、形态学和表膜下纤维系有着显著差异，其游泳体无反口纤毛环存在，在虫体的底部无表膜下肌纤维系的存在。该研究结果表明金龟累枝虫在游泳体形成初期，其环状纤维和反口纤毛环以上的纵长纤维和正常个员相似，而与其游泳体存在显著差异。其最显著的变化出现在反口纤毛环，宽度可达变为正常个员的15～20倍，并在该处长出长纤毛，细胞在该处出现明显的缢缩，表膜下的纵长纤维也出现较明显的断裂，继而细胞在该处逐渐出现断裂带，纵向纤维也从该处分割为两个部分。由此可见，在金龟累枝虫游泳体从正常个员分离的过程中除了反口纤毛环所形成纤毛的作用外，肌纤维系也起着很重要的协同作用。但是，金龟累枝虫游泳体汇聚后的纵长纤维只有20条左右，而游泳体形成初期，到达反口纤毛环处的纵长纤维多达40余条。金龟累枝虫游泳体环状纤维，围绕较发达的支撑纤维平行排列，而在形成初期的环装纤维较发达，由相互套叠相连续的2层组成，没有发现支撑纤维的存在。据此推断，在从群体上分离后金龟累枝虫游泳体表膜下纤维系还要发生较为深刻的变化，其快速旋转的运动方式和其细胞结构深刻变化的联系还需要进一步研究。金龟累枝虫游泳体的口纤毛器和细胞核与正常个员相似。另外，笔者还发现游泳体形成初期在P2起始端最外侧一列毛基索有7列长度不等、呈分散状向外排列的毛基粒小片段出现，可能与适应金龟累枝虫游泳体快速旋转运动过程中的摄食有关。金龟累枝虫与其游泳体之间依靠反口纤毛环和表膜下纤维系的协同作用来完成固着群体生活的个体和快速自由运动的游泳体之间的转变，研究其反口纤毛环处纤毛形成的抑制措施可以有效遏制该类群对养殖业造成的危害。

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