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裸体方格星虫(Sipunculus nudus Linnaeus)隶属于星虫动物门方格星虫属(Sipunculus),作为我国常见的经济价值较大的星虫之一,人工育苗工作一直未有较大突破,为了保护和更好的利用这种资源以及解决其是否有固定生殖腺的学术争议,本文对其胚胎发育和原始生殖细胞(PGCs)的发生和迁移在显微水平上进行了研究。
通过人工受精获得裸体方格星虫的受精卵。详细观察其胚胎发育的过程,根据外部形态以及胚胎发育的特点,将其胚胎发育划分为8个主要时期:受精卵、卵裂及囊胚期、原肠胚期、单轮幼虫、前期海球幼体、后期海球幼体、幼虫和稚虫。在水温24-28℃的条件下从受精卵到孵化出膜历时2d,一个月后长成稚虫。
裸体方格星虫的身体结构较为简单,主要包括体壁、头、肾管、收吻肌、消化系统和神经系统。体壁是裸体方格星虫身体最主要的组成部分,来自外胚层体细胞板的发育,同样来自外胚层体细胞板的还有腹部神经索,但腹部神经索的发育要晚的多。裸体方格星虫的卵膜不参与表皮的形成,而是在发育成海球幼体时脱落。在卵膜脱落之前,来自外胚层的脑和来自中胚层的收吻肌、口、食道以及来自内胚层的消化系统已经基本形成。前期和后期海球幼体是这些器官发育的最主要阶段,随着消化肠和肛门的形成幼体的消化系统逐渐完善,而脑神经节和环食道神经网也在这时候由脑板细胞发育出来。到幼虫时期的身体结构与成虫已基本无异,只是体壁较薄胃还没有消失。
裸体方格星虫PGCs起源于中胚层。最初观察到的是2日龄刚孵化出膜的海球幼体时期,位于食道末端,明显大于周围的其他细胞,细胞直径随着生长和迁移会有所减小,大约在12-20μm范围内(发生变形的除外)。H·E染色后着色较淡,细胞质呈弱嗜酸性,细胞核圆形或卵圆形,但也不尽相同,核膜明显,核内有突出的核仁,一般1-2个。ALP染色呈阳性。在海球幼体时期PGCs由腹膜包裹呈泡状位于食道两边,随着消化肠的生长和食道的相对缩短,PGCs顺着食道被动迁移到达头部。在后期海球幼体时期,这两团PGCs到达头部口下,与腹部收吻肌以及腹部神经索相邻。胚胎发育15天后到达幼虫,这个时候的PGCs位于收吻肌体壁端下面,这里PGCsALP染色弱阳性,但数量大幅增加,并逐渐分化成成体裸体方格星虫的生殖腺。
裸体方格星虫的卵巢位于两条腹部收吻肌基部,肉眼和解剖镜下难以看到。组织切片显示,腹膜覆盖在生殖腺上,中央有一段连续的结缔组织作为中间线条,中央线的一端悬挂在收吻肌的底部或者悬挂在与收吻肌相连的内侧体壁上,这一端为近端,对向一端为远端。卵巢顺着体壁和收吻肌之间的空间从近端向远端发育,形成一条窄的带状组织。这个带状组织由一些大小约0.1到0.5mm指状突起构成,这些指状突起会在非繁殖季节增厚加长,而在繁殖季节里,这些突起消失或者明显减小,这时候的卵巢形似一串葡萄。卵巢中的第一次减数分裂期的卵原细胞和双线期卵母细胞由近端到远端连续分布,细胞的核呈现一系列连续的变化,发育到远端的双线期卵母细胞即从卵巢边界脱落进入体腔中进行卵黄生成和生长。