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本文研究中国石龙子(Eumeces chinensis)季节性繁殖的生物学问题,探讨爬行动物有鳞类的繁殖生物学模式。运用显微及超微技术、放免和分子生物学等现代技术手段,观察睾丸组织结构的季节性变化过程与精子发生和形成间的相互关系,以及成熟精子的结构特征;分析繁殖期性腺形态结构变化与血浆性类固醇激素水平变化间的相互关系;研究实验性环境温度在性腺复苏和萎缩过程中的作用;观测不同的实验环境温度对母体繁殖输出和幼体特征的影响;分析不同地理居群的染色体核型,并通过Sox基因的克隆,检测雌雄个体相关基因的分化。 主要结果和结论如下: 一、雄性生殖腺的年周期变化 中国石龙子睾丸重量和体积、附睾重、输精管重和曲细精管直径有显著的季节变化。睾丸3月份最重,5~9月份最轻。睾丸体积和重量的年周期变化规律一致。附睾3月份最重,8~9月份最轻。输精管4月份最重,8~10月份最轻。生精活动始于9月下旬,翌年4月最为活跃。3月下旬曲细精管直径达全年最大值,管腔中开始出现呈穗状排列的精子,从基膜到管腔,各级生精细胞依次排列。4月份生精上皮的生精活动最为活跃,5月下旬生精活动已近停止,7~8月份曲细精管管壁仅由精原细胞(其间夹有支持细胞)构成。根据曲细精管生精上皮的年周期变化规律,中国石龙子8月份睾丸生精活动处于第Ⅰ期,9月至次年2月份为第Ⅱ期,3月上、中旬为Ⅲ期,3月底至4月为Ⅳ期,5~6月份为Ⅴ期,7月份为Ⅵ期。4月下旬附睾管腔中有大量的成熟精子,7月份附睾管腔中已不见精子。中国石龙子的繁殖周期类型属于关联型繁殖周期。 二、精子形成与成熟精子的超微结构 中国石龙子早期精细胞中有高尔基复合体和线粒体的集合,由高尔基复合体所分泌的前顶体囊泡,逐渐向核移动,以后的过程可分为四个阶段:阶段Ⅰ,前顶体囊泡移至核膜时,核膜凹陷形成封闭的顶体囊泡,囊泡底部靠近核膜处有一中文摘要电子致密的顶体颗粒,近端中心粒及鞭毛开始出现;阶段11,顶体囊泡变扁平,细胞核延长,染色质浓缩成短丝状的染色质纤维;阶段m,核进一步延长,染色质纤维变粗变长,按核纵向排列有序;阶段IV,染色质纤维浓缩至最大限度,电子透明的核质消失,核呈高电子致密,顶体复合体发育完全。 成熟精子由头部和尾组成,头部由顶体复合体和核组成,尾由颈段、中段、主段和未段组成。头部的顶体前面部分扁平,顶体囊分皮质和髓质,顶体下锥由类结晶状的顶体下物质组成,穿孔器顶端尖,穿孔器基板塞子状,细胞核延长,核内小管缺,核伸展部前端具一电子透明区,核肩圆,核陷窝锥形。颈段具片层结构,近端中心粒和远端中心粒的长轴呈直角,9束外周致密纤维与远端中心粒相应的9束三联微管相联,向后与轴丝相应的9束双联微管相联,中央纤维与2个中央单微管相联。中段短,多层膜结构缺,含有线状峭的柱状线粒体,由不连续的不规则卵状致密体组成线粒体间的环状结构,纤维鞘伸入中段,终环紧贴于细胞膜的内表面。线粒体与环状结构的模式为:rsl/mil,rsZ/miZ,rs3/mi3,rs4/mi4。主段前面部分具薄的细胞质颗粒区。纤维3和8扩大,至主段前端消失。轴丝复合体呈‘,+2’’型。与已知的石龙子科种类比较,发现中国石龙子精子超微结构与蜓晰群和胎生群的石龙子相似,而没有独自的特征。三、繁殖季节血桨类固醇激素水平波动与性腺变化间的关系 繁殖季节中血浆类固醇激素水平与性腺形态学变化密切相关。卵巢重量于4月底至5月中旬间达峰值,血浆雌二醇(17p一estradiof,EZ)水平于3月底至最高值,此后显著回落,并于排卵前再次回升。血浆孕酮(progesterone,P)水平于3月中旬至4月底间,在基础值附近波动,5月中旬,随动物的排卵,血浆P水平迅速上升,至该月底达最高值,于产卵后迅速下降。E:随P的上升而下降,两者呈反向变动。血浆肇酮(testosterone,T)水平于动物出眠后呈现显著的上升趋势,并于4月中旬达峰值。5月中旬后,随翠丸的萎缩,血浆T水平也缓慢下降,至6月底达最低值。因此,雌性中国石龙子卵黄生成需要E:的刺激。血浆P的生理功能在于输卵管卵的维持、促进胚胎发育和卵壳的形成。雄性血浆T水平与生精作用、维持攻击、求偶及交配行为密切相关。中文摘要四、环境温度对雄性性腺的影响 性腺已经开始复苏的雄性中国石龙子,在不同的环境温度(25、30和35℃)下性腺重量均能继续发育至最高水平,随后萎缩。性腺在此过程中所发生的形态结构上的变化与对该种在自然状况下相应过程中所作的研究结果相平行,环境温度的高低显著影响变化的进程。血浆攀酮水平的变化与翠丸形态结构变化相一致。五、不同温度下的繁殖输出和幼体特征 不同实验环境温度(24℃、28℃和犯℃)对母体繁殖有显著影响。24℃下不能诱导动物繁殖;犯℃致使石龙子多产未受精卵、畸形卵,甚至不产卵;28℃下石龙子繁殖状况最佳。犯℃环境中母体的产卵前时间显著短于28℃环境中的产卵前时间。28℃和犯℃下石龙子的窝卵数、窝卵重和卵重无显著性差异,且窝卵数和窝卵重均随母体SVL增加而增大,而卵大小(重)与母体SVL无关。