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为解决短尾派(Brachyura)许多蟹类家族基于精子形态的系统发育关系不明问题,研究人员对多个异孔亚派(Heterotremata)蟹类家族精子超微结构展开研究。结果揭示了多个家族精子的特征,这为系统发育研究提供了补充支持。
在神秘的海洋世界里,螃蟹家族庞大而多样。长久以来,短尾派蟹类的分类和系统发育关系一直是生物学家们热衷探索的谜题。过去,虽然电子显微镜技术的发展让人们对短尾派蟹精子的形态和功能有了一定了解,也知道精子超微结构在解决其他生物类群分类问题上效果显著,可在短尾派蟹这里,很多家族基于精子形态的系统发育关系依旧模糊不清。这是因为蟹类精子形态多样,部分家族相关研究还十分有限,比如馒头蟹科(Parthenopidae)、玉蟹科(Leucosiidae)以及黄道蟹科(Cancridae)的某些属。为了攻克这一难题,来自国外的研究人员开展了一项针对异孔亚派蟹精子超微结构的研究。这项研究成果发表在《Arthropod Structure 》上,为解开蟹类系统发育的谜团带来了新曙光。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先是样本采集技术,他们从巴西沿海、智利等地,通过拖网捕捞等方式获取了多个蟹种,像巴西圣保罗州沿海的 Hepatus pudibundus,智利瓦尔迪维亚的 Metacarcinus edwardsii 和 Romaleon setosum 等。其次是电子显微镜技术,利用该技术对精子的超微结构进行观察和分析,从而获取精子各部分的详细特征。
精子形态测量(Morphometry of the spermatozoa)
研究人员对不同蟹种精子的顶体囊进行测量发现,Hepatus pudibundus 和 Persephona mediterranea 的顶体囊比例最小,其顶体囊宽度和长度也相对较小,前者顶体囊近乎球形,后者则长于宽,而其他研究的蟹种顶体囊更大。
讨论(Discussion)
研究发现,所有研究物种的精荚都是多核的,且具有电子致密的壁或包膜,这种精荚类型是异孔亚派蟹的特征。在精子特征方面,指纹状的顶体射线区是所研究的几个关系密切家族(包括蜘蛛蟹科 Menippidae )的共有衍征;平行的顶体射线区是梭子蟹科(Portunidae)的自衍征 。此外,亚盖膜物质中的条纹是所有研究家族的共有衍征,而在馒头蟹科和黄道蟹科中不存在则是同塑性状和衍征。在一些蟹科间还存在特殊的精子特征共享现象,如艾氏蟹科(Aethridae)和梭子蟹科,以及蜘蛛蟹科的 Menippe nodifrons 。在黄道蟹科和馒头蟹科中,穿孔盖是同塑性状,而穿透盖的穿孔室是黄道蟹科的主要共有衍征。在蝉蟹科(Calappidae)和梭子蟹科中,内顶体区缺失是衍征。馒头蟹科具有宽阔、薄且三层、充满颗粒基质的盖是其共有衍征。玉蟹科中,内顶体区位于顶体囊中点以及特殊类型的围盖缘的存在是该科的共有衍征。
结论(Conclusion)
研究表明,顶体囊比例和盖的形态测量因变异性高,不适合作为短尾派蟹精子研究的关键特征。细胞核的后中突在其他密切相关的异孔亚派分支中已消失。指纹状的顶体射线区结构似乎是所研究分支内的共有衍征,而平行射线则是自衍征。
总的来说,这项研究意义重大。它首次详细描述了多个蟹种的精子超微结构,填补了相关研究的空白。通过对精子特征的分析,为异孔亚派蟹类的系统发育研究提供了有力的证据,进一步支持了之前基于分子分析的系统发育关系。同时也再次证明,精子超微结构在解决分类学问题上具有重要价值,有助于人们更深入地理解蟹类的演化历程和分类地位。