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三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)是中国最主要的淡水育珠蚌之一,在淡水养殖中占据重要的战略和经济地位。三角帆蚌不同蚌龄的外套膜的细胞增殖能力和形成珍珠质的能力尚未有系统的研究,研究不同蚌龄外套膜细胞的增殖及生物矿化相关因子的活性,以选择具有细胞增殖快、生物矿化能力强的蚌龄外套膜细胞作为供体,对加快育珠进程、缩短育珠周期具有重要意义。本论文首先研究了不同蚌龄三角帆蚌外套膜细胞的增殖能力和生物矿化活性,确定细胞增殖快以及生物矿化能力强的蚌作为珍珠培育的供体蚌。然后对最适蚌龄的外套膜、鳃、内脏团等组织进行离体细胞培养,探究不同组织细胞的增殖和生物矿化活性,以及氦气诱变对细胞生长的影响,确定最佳组织细胞作为供体物。最后将外套膜细胞和鳃细胞移植到活体外套膜内,探究细胞移植体内后生长状况以及活体环境对细胞增殖能力的影响,旨在为深入探讨三角帆蚌细胞增殖及人工育珠中供体蚌和最佳组织的选择提供基础性资料。本论文主要研究内容及结果如下:1、三角帆蚌不同蚌龄外套膜细胞增殖能力及其生物矿化本研究首先选择5组不同蚌龄三角帆蚌(0.5龄,1龄,2龄,3龄,4龄),通过流式细胞及实时荧光定量PCR技术分析了外套膜细胞周期的增殖指数(Proliferation Index,Pr I=(S+G2/M)/(G0/G1+S+G2/M)、胞内Ca2+浓度和生物矿化相关的碳酸酐酶(Carbonic anhydrase,CA)、碱性磷酸酶(Alkaline Phosphatase,ALP)基因表达及其蛋白酶活性。结果表明,2龄蚌的外套膜细胞Pr I及胞内Ca2+浓度显著高于其他蚌龄(P<0.05);ALP和CA等生物矿化相关因子,在不同蚌龄阶段的外套膜组织中均有表达,在低龄阶段(0.5龄和1龄)高表达,而随年龄的增长表达能力逐渐下降,2龄蚌仅次于低龄蚌呈现持续的高表达,提示了在低龄阶段矿化因子主要用于调节蚌壳的生长,2龄蚌矿化活性显著高于3龄蚌和4龄蚌(P<0.05),提示该蚌龄具有较好的珍珠质积累优势。综上所述,2龄蚌外套细胞增殖能力强,细胞内Ca2+浓度和生物矿化相关基因及酶的活性也相对较高,表明2龄蚌比较适合做为供体蚌,并合适于细胞培养。本研究将(0.5龄,1龄,2龄,3龄,4龄)三角帆蚌外套膜制成组织小片,插入育珠蚌(2龄)外套膜内外表皮间。对插片手术后5d、20d、30d珍珠囊形成过程中取样,通过石蜡切片观察珍珠囊发育过程的形态学变化。结果表明,2龄蚌做供体蚌的珍珠囊发育显著快于其他蚌龄做供片蚌(P<0.05),手术后20d时其最先出现高柱状细胞,30d珍珠囊初步形成,高柱状细胞转化成矮柱状扁平细胞。由此进一步证明了2龄蚌做供体蚌确有显著优势。2、对2龄三角帆蚌不同组织进行体外细胞培养对2龄三角帆蚌的外套膜、鳃、内脏团进行细胞培养。连续培养240 h,通过细胞形态观察、细胞活力测定、流式细胞术及实时荧光定量PCR技术分析了细胞周期的Pr I,胞内Ca2+浓度,并探讨了生物矿化相关CA、ALP基因表达和蛋白酶活性。结果表明,鳃细胞和外套细胞在细胞增殖方面和生物矿化方面具有显著的一致性,就显微观察发现鳃细胞的相比外套膜和内脏团细胞更有优势,但在相同的培养条件下尤其是在细胞体外最优培养阶段(96h-120h)内脏团的细胞增殖能力不如外套膜细胞和鳃细胞活力高(P<0.05)。实验中还引进了ARTP技术,以氦气为诱变剂对体外培养的细胞进行诱变,结果显示ARTP诱变后第24 h外套膜、鳃、内脏团细胞的活力均显著高于NC组24 h时细胞的活力(P<0.05),其次外套膜细胞120h时ARTP组细胞活力略高于NC组(P>0.05),鳃细胞120 h时ARTP组细胞活力显著性最高(P<0.05)并在140 h时细胞活力也持续呈现较高的水平(P<0.05)。表明氦气诱变可以缩短细胞恢复时间并在一定程度上增加了细胞增殖活性。本实验研究为三角帆蚌细胞培养开辟了新方向,发现鳃细胞和外套膜细胞具有类似的功能,甚至鳃细胞增殖能力和生物矿化能力比外套膜细胞强。本实验为三角帆蚌细胞建系培养奠定了基础也为大颗粒有核珠孵育时间点的选择确定了新思路。3、体外培养的外套膜细胞和鳃细胞植入活体后对细胞活力的影响取2龄蚌外套膜细胞和鳃细胞体外培养至24 h、72 h、120 h、240 h,分别移植到活体蚌的外套膜内外表皮之间,然后检测细胞移植后后第24 h、72 h、120 h、192 h、240 h细胞的活力。结果显示体外培养至24 h、72 h、120 h细胞在移植后的一段时间内其在移植体内的细胞均高于移植前的细胞活力,但是随着移植活体时间延长相应的细胞活力呈下降趋势;而体外培养至240 h时细胞移植至活体后则呈现下降趋势。实验结果表明,体外培养至24 h、72 h、120 h的鳃细胞和外套膜细胞在活体内均能存活且活体环境有明显的促进细胞增殖的作用,但对于体外培养活力较差的细胞即使植入到活体细胞活力也不能得到明显的改善。