透透明杜拉蚓(Drawida pellucida)蚯蚓(Moniligastridae科)卵巢微形态与卵子发生洞察

《Micron》:Insights into ovary micromorphology and oogenesis in Drawida pellucida earthworm (Moniligastridae)

【字体: 时间:2026年07月18日 来源:Micron 2.7

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  Moniligastridae科被视为蚯蚓中最原始的类群;与Crassiclitellata不同,其缺乏多层环带(clitellum)并产生富含卵黄的中黄卵(mesolecithal eggs),其生殖系统存在一些在其他蚯蚓或Clitellata中未见的特征。

  
Moniligastridae科被视为蚯蚓中最原始的类群;与Crassiclitellata不同,其缺乏多层环带(clitellum)并产生富含卵黄的中黄卵(mesolecithal eggs),其生殖系统存在一些在其他蚯蚓或Clitellata中未见的特征。尽管Moniligastridae在生殖器官定位和大体形态方面已有经典形态学研究,但尚未有报道详细描述卵巢组织学与超微结构。本研究利用光学显微镜与电子显微镜、组织化学及DNA条形码技术,分析了采自印度的Drawida pellucida以描述其卵巢微形态并追踪卵子发生过程。在所研究物种中,成对卵巢呈羽毛状,具多个伸长叶包围第XI体节的肠管,不存在卵巢腔(ovarian chamber)。叶近端连接隔膜,容纳卵原细胞及早期减数分裂细胞(至双线期),联合形成小型生殖细胞囊(germline cysts)(≤10个细胞)。这些囊具有类似Crassiclitellata的架构:少数细胞通过环管(ring canals)连接至薄的网状细胞滋养质(cytophore)。远端区域包含看似独立的生长中卵母细胞,缺乏环管或细胞滋养质。值得注意的是,未观察到营养细胞(nurse cells),这令人惊讶,因为迄今为止在所有研究的Clitellata中均存在此类细胞。研究人员提议将这些卵巢称为“Drawida”型,因其与其他蚯蚓在形态与组织上存在显著差异。随着卵子发生进展,卵母细胞从卵巢叶脱离并聚集于大型囊状且不规则增厚的储卵囊(ovisacs)中,在此完成卵黄摄取。卵母细胞较小(直径约100 μm),为中黄卵,富含蛋白质卵黄与脂质。研究人员还提供了所研究物种的分子标记,并将卵巢/卵子发生与Crassiclitellata进行比较,有助于Moniligastridae系统发育争议。
研究背景方面,Moniligastridae科的系统发育地位尚不明确,部分分析认为其为Crassiclitellata的姐妹群,部分将其归入Crassiclitellata内。该科具有单层细胞环带、产富含卵黄卵、无后孔雄性孔等原始特征,其生殖器官排列存在特殊性,如体节丢失、具睾丸囊、部分种融合隔膜包裹卵巢形成卵巢腔及具显著储卵囊等,引发关于其起源的多种假说。既往对Drawida属的形态描述集中于外部解剖特征,缺乏卵巢显微解剖与超微结构细节,而近年Clitellata卵巢多样性研究表明卵巢形态在科或亚科水平高度保守,可作为系统发育依据,且Crassiclitellata地球worm卵巢研究仍不充分,因此开展本研究以分析Drawida pellucida雌生殖系统大体形态、卵巢与储卵囊微形态及超微结构、卵子发生关键方面,为发育生物学及蚯蚓类群卵巢特征比较提供数据。
研究人员采集2023年印度中央邦Nauradehi森林保护区Khari Deori与Jhalon的Dry deciduous forests标本,经形态鉴定为Drawida属,取体前约20节(含生殖节)以2.5%戊二醛固定用于显微分析,体后段96%乙醇固定用于DNA条形码;以立体显微镜观察分离雌生殖系统元件,经戊二醛后固定、锇酸后固定、梯度乙醇脱水、丙酮置换、环氧树脂包埋,制半薄(0.8 μm)与超薄(80 nm)切片分别作光镜与透射电镜(TEM,75 kV)观察;组织化学以Bonhag法检蛋白、PAS法检多糖、苏丹黑B检脂质及甲烯蓝-天青II-碱性品红复染区分成分;DNA条形码取体壁组织以DNeasy试剂盒提DNA,扩增线粒体COI、12S rRNA、16S rRNA及核18S rRNA、28S rRNA基因,双向测序后以BLAST与BOLD比对确认物种。
结果部分保留小标题如下:
3.1. Molecular analyses。研究人员扩增所有目标遗传标记,形态鉴定为Drawida sp.的标本均确认为Drawida pellucida,大部分COI序列与BOLD中D. pellucida记录完全匹配,1个标本COI Folmer区分歧6.9%且12S、16S有差异,新序列集存入GenBank。
3.3. Localization and general morphology of ovaries and ovisacs。成对卵巢位于第XI体节前部,以短宽基部附于10/11节间隔膜,长约14 mm,羽毛状,由多数伸长叶组成包围肠管似半环,无卵黄串(egg strings)及卵巢腔;储卵囊长(40 mm),囊状,始于第XII节延伸至第XVIII节,性成熟个体储卵囊紧密填充卵母细胞。
3.4. Internal morphology and ultrastructural details of the ovary and ovisac。每卵巢叶含生殖细胞与伴行体细胞,沿长轴分两区:区I近侧含卵原细胞及减数分裂前期I细胞(细线期、偶线-粗线期花束期、双线期),形成生殖细胞囊(≤10细胞),细胞经环管(直径约1.2 μm,卵原细胞0.8 μm至双线期1.8 μm)连薄网状细胞滋养质,细胞滋养质初期电子透亮少细胞器,后期含线粒体与微管;区II远侧含生长中卵母细胞(前卵黄发生期直径~75 μm及卵黄发生期),无环管与细胞滋养质,卵母细胞独立;储卵囊内主要为晚期卵黄发生卵母细胞(平均直径~100 μm,切面90–175 μm),仍处减数分裂前期I,伴少量早期卵黄发生卵母细胞与退化卵母细胞;体细胞小而细长,构成卵巢叶表面薄被及储卵囊壁,伴小血管;退化卵母细胞胞质电子致密、内质网膨大、细胞器退化。
3.5. Oocyte formation。前卵黄与卵黄发生期卵母细胞体积增大,积线粒体、高尔基复合体、内质网,卵膜褶皱具微绒毛(microvilli)与微饮泡;早期卵黄发生卵母细胞积异质电子致密卵黄球,晚期转入储卵囊完成卵子发生,卵黄含蛋白-多糖球(内层电子致密、外层低电子密度)、脂滴、糖原颗粒,组化证实卵黄球含蛋白、多糖,脂滴为脂质;卵母细胞具大生发泡(germinal vesicle),核偏位近卵膜,未观察到减数分裂重启动,最终卵径未知。
讨论部分总结:研究人员讨论D. pellucida卵巢定位与形态区别于Crassiclitellata(多位于XIII节),卵巢羽毛状无卵黄串、具两区极化及小型生殖细胞囊(寡细胞囊,oligocellular cysts)与Crassiclitellata相似,提议“Drawida”型卵巢;储卵囊为Moniligastridae常见特征,部分Drawida与Moniligaster具卵巢腔而本研究种无;卵巢内部极化与生殖细胞囊形成为Clitellata保守特征,D. pellucida囊为寡细胞、网状细胞滋养质,支持其为Metagynophora及相关类群共衍征;早期囊解体(双线期前)且无形态营养细胞,为Clitellata首例,提示有限胞质转移与同步进入减数分裂;卵母细胞小(~100 μm)但中黄(mesolecithal),兼具微蚓类与巨蚓类特征,反映生殖策略过渡;卵巢微形态与卵子发生特征为Clitellata生殖演化提供见解。
研究结论部分翻译:D. pellucida卵巢具独特羽毛状,多伸长叶包围第XI体节肠管,远端含大量生长卵母细胞,无卵巢腔,形态组织学异于他种,定为“Drawida”型,可能见于Drawida与Moniligaster部分种;卵原细胞与早期减数分裂细胞(至双线期)形成囊,囊含≤10细胞,各经环管连薄网状细胞滋养质,双线期囊解体,细胞独立生长,无形态营养细胞,提示卵子发生胞质转移有限;卵母细胞较小但富卵黄(中黄),为微蚓类与Crassiclitellata地球worm未见之策略;储卵囊发达跨多体节,紧密填塞大量卵黄发生卵母细胞,示高繁殖力;D. pellucida卵巢与卵子发生特征为Clitellata环节动物生殖系统多样性与演化提供重要见解。论文发表于《Micron》。
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