卜氏晶囊轮虫休眠卵全卵膜的超微结构观察

(大连海洋大学水产与生命学院农业部北方海水增养殖重点实验室,辽宁大连116023)

摘要：在扫描电镜下研究了卜氏晶囊轮虫Splanchna brightwelli休眠卵卵膜的亚显微结构,并对卵膜与休眠卵功能的关系进行了探讨。结果表明:卜氏晶囊轮虫休眠卵卵膜分三层,其中第一层卵膜(S1)包括两小层,即外表有乳状突起的第一小层(ML)和弹簧状的第二小层(SL),ML层外表乳状突起之间有的有小桥相连,有的无小桥相连,而SL层纵面观似弹簧状,外表面(与ML层卵膜接触的面)有较大的突起和较多的孔,内表面(与第二层接触的面)较光滑且突起较小;第二层卵膜(S2)纵面观均匀致密;第三层卵膜(S3)紧包胚胎,外表面光滑。从本试验结果推测,晶囊轮虫休眠卵第一层的第二小层卵膜的弹簧状结构装置,很可能是晶囊轮虫休眠卵休眠期间存放休眠卵产出气体的地方。

卜氏晶囊轮虫生活在温带、碱性富含营养的湖泊或池塘中,属于较狭盐性的淡水动物[1-4],在盐度大于8的半咸水池塘中不能生存,淤泥中也找不到它的休眠卵[3,5]。晶囊轮虫是产大型卵(大于7 mm)的淡水鱼类鱼苗的优质开口饵料,但同时又是培养小型轮虫的天敌[6],因此,鉴定池塘底泥中轮虫休眠卵的种类和数量,对培养所需轮虫致关重要。轮虫休眠卵外壳上的修饰花纹,具有种的特异性[5,7-11],利用花纹特异性鉴定轮虫休眠卵种类,已被人们所熟知。此外,有些学者对某些轮虫休眠卵卵膜进行了透射和扫描电镜观察[7-9,12-15],这为轮虫休眠卵卵膜功能的研究提供了依据。

有关卜氏晶囊轮虫Splanchna brightwelli休眠卵卵膜结构的研究,最早见于1978年Gilbert等[7]报道的扫描电镜观察,后由李永函等[5]、林里等[8]、张东升等[16]对卜氏晶囊轮虫休眠卵卵膜进行了光镜和电镜观察的报道,这些报道仅限于对卜氏晶囊轮虫休眠卵卵膜外表面的光镜和扫描电镜观察,对卜氏晶囊轮虫休眠卵全卵膜的扫描电镜观察至今尚无报道。本研究中,作者对卜氏晶囊轮虫休眠卵全卵膜进行了扫描电镜观察,并对其卵膜结构特点和潜在的功能进行了探讨。

1 材料与方法

于2007年在大连市儿童公园的水池里用浮游生物网捞取晶囊轮虫,带回实验室后挑选出抱有休眠卵的晶囊轮虫,放于冰箱(4℃)中保存。

将保存一周的休眠卵取出,反复用蒸馏水冲洗,再用磷酸缓冲液冲洗3次,经酒精梯度脱水,用丙酮置换酒精,在HITCH HCP-2临界点干燥仪上干燥,将干燥好的休眠卵粘在标本台上,用解剖针将其外壳拨开,用JFC-1100离子溅射仪喷金,于扫描电镜下观察并拍照。

2 结果

卜氏晶囊轮虫休眠卵呈球形,扫描电镜下可见三层卵膜(图1-A)。第一层卵膜(S1)由两小层构成,即第一小层(乳状突起层,ML)和第二小层(弹簧状层,SL)(图1-A):ML层外表面有大小不均的乳状突起,直径为3.3～5.6 μm,突起之间有的有小桥连结,有的无小桥连结,有的直接相接(图1-B),表面上有孔(图1-C);SL层横断面观,低倍镜下观察呈有规律的放射状排列(图1-A),高倍镜下观察呈弹簧结构(图1-D),由大的与胚胎垂直的纵肋组成,纵肋之间有小的横肋相连, SL层平面观,外表面(与第一小层ML接触的面)不平(图1-E),有较多的孔和较大的突起,内表面(与S2接触的里面)也有小的突起,比外表面光滑和孔少(图1-E、F)。第二层卵膜(S2)横断面均匀、致密,与第一层的第二小层SL相连(图1-A、D)。第三层卵膜(S3)紧包在胚胎的外面,外表光滑(图1-A)。

图1 卜氏晶囊轮虫休眠卵的扫描电镜观察
Fig.1 Scanning electron micrograph of outer shell of the resting eggs in rotifer Splanchna brightwelli

注:A示卜氏晶囊轮虫休眠卵的三层卵膜,ML为第一层卵膜的第一小层,SL为第一层卵膜的第二小层,S2为第二层卵膜,S3为第三层卵膜(×600);B示ML层外表面上的乳状突起和小桥(×2 500);C示ML层外表面上的孔(箭头)(×4 000);D示SL层、第二层(S2)和第三层卵膜(S3)(×2 000);E示SL层,OS为外表面,IS为内表面,CS为横断面(×6 000);F示SL层(×8 000)。
Note:A shows three shell layers of S.brightwelli,ML and SL are the first sublayer and the second sublayer of the first shell layer,respectively,S2 is the second shell layer,S3 is the third shell layer(×600);B shows mastoid process and ponticulus on the outside surface of ML layer(×2 500); C shows hole(arrowhead)on the outside surface of ML layer(×4 000);D shows SL layer,the second shall layer and the third shell layer(× 2 000);E shows SL layer,OS is outer surface,IS is inner surface,CS is cross section(×6 000);F shows SL layer(×8 000).

3 讨论

轮虫休眠卵卵膜由三层组成[9,12-13],三层又分别分为层数不等的小层。从现有文献可知,不同属轮虫休眠卵的同一层卵膜中的小层数量相等,但结构不同,其中第一层卵膜结构差异较大,第二和第三层卵膜结构差异较小[12];同属轮虫休眠卵的同一层卵膜中的小层结构相近[9]。萼花[12]和褶皱臂尾轮虫[9]休眠卵的第一层卵膜都分两小层,其中第一小层外表面分别为波纹状和褶皱状突起[12,15],横断面为多孔的网状结构,第二小层为同心圆的致密层,两小层紧密相连,与第二层卵膜分离。西氏晶囊轮虫[12]休眠卵的第一层卵膜也分两小层,其中第一小层外表面为杯状突起,横切面有横纹,第二小层为有孔的网状结构,透射电镜下观察两小层是分开的,且第二小层的外表面和内表面无突起[12]。

本试验结果表明:卜氏晶囊轮虫休眠卵卵膜也分三层,与同属的西氏晶囊轮虫休眠卵卵膜的结构特点相近,但第一层卵膜的第一小层呈乳状突起,与西氏晶囊轮虫不同,而与前节晶囊轮虫[7]、中型晶囊轮虫[9]相近;第二小层为弹簧结构,内外表面不光滑,有很多突起,其功能可能与第一层卵膜的第一小层和第二层连接有关,而西氏晶囊轮虫休眠卵卵膜在透射电镜下呈网状结构,第二小层没有观察到有很多突出的结构。卜氏晶囊轮虫休眠卵的第二层卵膜(S2)电子致密,与臂尾轮虫属和西氏晶囊轮虫休眠卵的第二层卵膜结构基本一样,但第二层卵膜与第一层卵膜的第二小层结合紧密,这与西氏晶囊轮虫休眠卵的第二层卵膜与第一层卵膜的第二小层接触紧密相似,但与臂尾轮虫属不同,这进一步证实同属轮虫休眠卵卵膜结构的相似性。卜氏晶囊轮虫休眠第三层卵膜(S3)外表光滑,与臂尾轮虫属和西氏晶囊轮虫休眠卵此层卵膜的结构相似。

褶皱臂尾轮虫新产休眠卵没有气室,被产出后立即沉入水底,而隔年休眠卵有气室,气室的气体推测是轮虫休眠卵休眠期间的代谢产物[3],但新产和隔年的晶囊轮虫休眠卵都沉于水底,而且未见气室。王家楫[2]曾报道,前节晶囊轮虫休眠卵第一层卵膜第一小层上的突起为气室,但李永函等[5]在实践中发现,此突起不是气室,能挤出水来。从本试验的结果推测,卜氏晶囊轮虫休眠卵第一层卵膜的第二小层弹簧状结构装置,很可能是卜氏晶囊轮虫休眠卵休眠期间存放休眠卵产出气体的地方。

[1] 刘青,周一兵,金送笛,等.盐度对卜氏晶囊轮虫存活、发育、生殖和内禀增长率的影响[J].大连水产学院学报,2002,17(1): 37-41.

[3] Oltra R,Miracle M R.Spatial-temporal variation of rotifer populations in the meromictic lake Estany de Cullera(Valencia)[J]. Limnetica,2000,19:39-52.

[4] Michael R,Indian J.Diurnal variations in physico-chemical factors and zooplankton in the surface layers of three freshwater fish ponds [J].Indian Journal of Fisheries,1966,13(1-2):48-82.

[5] 李永函,张东升,赵志壮,等.池塘习见轮虫休眠卵的形态和鉴定[J].大连水产学院学报,1999,6(1):1-11.

[6] 金送笛,刘青,周一兵,等.几个生态因子对卜氏晶囊轮虫休眠卵萌发的影响[J].大连水产学院学报,2001,16(3):168-174.

[7] Gibert J J,Wurdak E S.Species-specific morphology of resting eggs in the rotifer Asplanchna[J].Transactions of the American Microscopical Society,1978,97(3):330-339.

[8] 林里,田洁,黄祥飞.武汉东湖若干种轮虫休眠卵的形态观察[J].水生生物学报,1997,21(3):234-240.

[9] 翟宝香,李永函.用电镜对两种轮虫休眠卵膜的初步研究[J].大连水产学院学报,1987,2(1):19-28.

[10] 张东升,姜静颖.褶皱臂尾轮虫不同时期休眠卵的超微结构[J].中国水产科学,1999,6(3):21-24.

[11] Pourriot R,Benest D,Clement P,et al.Morphologie compareed' ceuls de duree brachionides(Rotiferes)[J].Bull Soe Zool Fr, 1984,109(3):231-238.

[12] 闫冬春,董双林,黄健.壶状臂尾轮虫及其休眠卵的形态学研究[J].海洋科学,2007,31(3):13-17.

[13] Wurdak E S,Gilbert J J,Jagels R.Fine structure of the resting eggs of the rotifers Branchionus calyciflorus and Asplanchna sieboldi [J].Transactions of the American Microscopical Society,1978,97 (1):49-72.

[14] Wurdak E,Gilbert J J,Jagels R.Resting egg ultrastructure and formation of the shell in Asplanchna sieboldi and Brachionus calyciflorus[J].Arch Hydrobiol Beih Ergebn Limnol,1977,8:298-302.

[15] 姜静颖.冷冻前后褶皱臂尾轮虫休眠卵的超微结构变化[J].大连水产学院学报,2002,17(4):279-285.

[16] 张东升,宋良国,姜静颖.轮虫休眠卵用不同浓度盐溶液处理后卵壳的扫描电镜观察[J].大连水产学院学报,2001,16 (2):106-111.

ZHANG Dong-sheng,ZHU Ying,SUN Jing-xian,LI Yong-han
(Key Laboratory of Mariculture&Stock Enhancement in North China's Sea,Ministry of Agriculture,College of Fisheries and Life Science,Dalian Ocean University,Dalian 116023,China)

Abstract：Ultrastructures of outer shell were observed in resting eggs of rotifer Splanchna brightwelli under electron microscope,and the relationship between the shell and function of the resting eggs was discussed.It was found that the shell of the resting egg was comprised of three layers:the first layer(S1)including two sublayers:an outer mastoid process sublayer(ML),and an inner spring-like sublayer(SL).There is ponticulus or no ponticulus between two mastoid processes on outside surface of sublayer ML.There were larger gibbosities and many holes on the outside surface of the sublayer SL,and smaller gibbosities on the inside surface,smoother comparing with the outside surface of the sublayer SL.The second shell layer(S2)was homogeneous and dense under cross-sectional view.The third shell layer(S3)was found to coat the outside of the embryos and had smooth outside surface.It is inferred that it was the spring-like second sublayer in the first shell layer that provided a storage space of gas derived from the resting eggs during dormancy period.