鱼类原生殖细胞的研究进展_苏敏

第27卷第8期2008年8月

水产科学

F IS HER IES SC I EN CE

V o.l 27No .8

Aug .2008

鱼类原生殖细胞的研究进展

苏 敏,林丹军,尤永隆,唐良华

(福建师范大学生命科学学院,福建 福州 350108))

摘 要关键词

:原生殖细胞;鱼类;进展中图分类号:Q 959.4

文献标识码:C

文章编号:1003-1111(2008)08-0427-03

收稿日期:2008-01-10; 修回日期:2008-02-29.

基金项目:福建省自然科学基金资助项目(X0650044,2006J 0334,B0710023).作者简介:苏敏(1979-),女,讲师,博士研究生,研究方向:发育生物学;E-m ai:l s um in @fj .cn .通讯作者:唐良华(1974-),

男,副教授,研究方向:生物技术;E-m ai:l b i otl h @163.co m.

除单细胞动物外,动物体由两部分细胞组成:体细胞和

生殖细胞,二者均由同一个受精卵发育而成。现在学术界通常认为:对于大多数动物来说,生殖细胞并非是在胚胎发育的后期才在生殖腺中产生的,而是在胚胎发育的一开始就与体细胞分开了,那时它被称为原生殖细胞(PGCs)。随着胚胎发育的进行,PGCs 通过不同的途径逐渐迁入正在发育的生殖腺中,随后与其共同分化成为精巢或卵巢[1]。

PGC s 研究的取材对象主要集中于两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类等,对于鱼类这方面的研究则相对较少,所得意见也不太统一[2]。研究主要围绕PG Cs 的起源、迁移和分化的路线进行;此外,PGC s 的形态特征、数目、迁移的机制、增殖的机制以及对PGCs 产生影响的一些生长因子或外源理化因子等均属于其研究的范围。在国内,20世纪80年代前,对鱼类的PG Cs 的研究还是一个空白;80年代以来,在这方面的研究开始有所报道,如刘少军、张杨宗等[3-4]对革胡子鲶(C lar i as l azera )、草鱼(C tenophary ngodon i dellus )的PGC s 的研究,开始揭示了鱼类的PGC s 的一些超微结构;但是,迄今为止,国内鱼类PGCs 的研究仍鲜见报道,并且研究手段迟滞不前。近年来,斑马鱼(D anio rerio )生殖细胞中特有的V asa 基因在国外克隆成功[5-7],开创了以分子生物学技术研究鱼类PGCs 的新纪元。PG Cs 的发生是性腺发育和成熟的基础,对鱼类的PGCs 的研究无论在理论上还是在生产中均具有重要的意义。

1 鱼类PGCs 均的特征

要了解PG Cs 的数目、起源、迁移和分化,首先要掌握PGC s 的特征。迄今为止,主要还是通过结合细胞的显微结构和亚显微特征来进行辨认。

N edelea 等[8]最早在鲤(Cyp rinus carp io )PGC s 胞质中发现了电子致密体(E l ectro dense bod i es )。Satoh [9]以青鳉(O riz i as l ati p es )为材料对电子致密体作了较为详细的描述:电子致密体直径为1.0 m,无膜包被,由非常纤细的原纤维交织成网,常与线粒体群紧密相连并直接接触线粒体外膜。H og an [10]在青鳉预定内胚层细胞中也发现了类似的细胞质标志性结构。此外,H a m aguchi [11]在日本阔尾鳉(ti p es ),B illard [12]在网纹食纹鱼(P oecilla reticulata ),刘少军[3]在革胡子鲶PG Cs 的超微结构中也发现这种与线粒体相联系的电子致密体。鱼类PGCs 中的这种结构与两栖类爪蟾(X enopus laevis )中PGCs 的生殖质在结构上十分相似,而两栖类爪蟾PGC s 的生殖质中含有RNA,可能与蛋白质的合成有关。Hogan [10]认为鱼类PGCs 的超微结构除了有与线粒体相联系的电子致密物这一特征外,还有另一个特征是与细胞核膜相联系的弯曲的内质网结构[10]。

G amo [13]证实,鱼类局部卵裂胚胎中PGC s 中含有卵黄块,其含量少于完全卵裂的胚胎。这表明,真口类(真骨鱼类)(T eleosto m i )PGC s 的结构与营养资源或表胚层(Per-i

blast)有关。M aschko w zeff [14]也在鲟(A ci p enser st urio )早期胚胎的PGC s 细胞质中也发现有卵黄块,并且随着胚胎发育,其卵黄块逐渐减少,直致消失。刘少军[3]在革胡子鲶中有同样发现,由于此时的PGCs 靠近卵黄囊,他认为这可能与PGCs 在迁移过程中需要消耗卵黄作为营养物质有关。

一般认为鱼类PGC s 与普通细胞相比,具有较大的体积和核质比例较低的特点。PGCs 比普通细胞体积大的主要原因是它们很少发生有丝分裂。但是在发育过程中,有卵黄块的PGC s 会因其细胞质内的卵黄物质被吸收而使体积有所减小,PG Cs 的核质比也会随着细胞质的减小和卵黄物质的被吸收而增大。不同鱼类PG Cs 的大小与它们卵子的大小之间无明显的相关,但是一般认为较大的PGCs 存在于较原始的鱼类中,如:大马哈鱼(O ncorhynchus keta )、鲟、弓

鳍鱼(Am i a clava )的PGC s 的体积均较大[15]

。

鱼类PGC s 具有以下共同的特征:(1)鱼类PG Cs 周围的细胞大,呈圆形、卵圆形或梨形,细胞界线明显,细胞直径因其形状、发育期和种属的不同而异;(2)鱼类PG Cs 的细胞核很大且明亮,呈圆形、卵圆形或分叶状,核膜清晰,核常位于细胞一侧。核仁明显,1~2个;(3)鱼类PGC s 的超微结构中,区别于其他细胞,具有与线粒体相联系的电子致密体;(4)鱼类PGCs 在迁移期可见叶状伪足和丝状伪足。

2 鱼类PGC s 的起源、迁移和分化

2.1 鱼类PG Cs 的起源

根据已有的资料分析,对于鱼类PGCs 的起源,虽然意见不一,但是主要有两种观点:一种认为起源于中胚层,另一种认为起源于内胚层。

O kke l berg [16]研究普氏七鳃鳗(E ntosphennus w ilderi )PGCs 起源时发现,PGC s 最早来自早期尾芽期躯干尾区的侧板中胚层,稍后汇集在吴尔夫管(W o lffi an duct)附近;N ede lea 等[8]发现,鲤(Cyp rinus )属PGCs 始见于卵黄外包完成不久前的胚盾中胚层;高书堂等[17]对泥鳅(M isgurnus an -gu illicaudatus )的观察结果则是,泥鳅PGC s 最先出现在原肠晚期的预定中胚层区域。这些试验结果均提示鱼类PG Cs 起源于中胚层;此外,中胚层起源说的另一个强有力的试验依据是:Oppenhe i m er [18]在底鳉属(Fundulus heteroclit us )原肠中期,将取自后1/3胚盾的随机重组片断植入宿主胚外区后,结果可在无任何内胚层结构中形成带有PGCs 的生殖腺。

然而,持内胚层起源说的学者也不在少数。A ll en [19]在雀鳝属(L e p isos teus )发现,其PGCs 位于单层肠内胚层的腹部和侧部;M aschkowzeff [14]也在鲟属的肠内胚层中发现PGCs ;刘少军、林光华等[3,20]在研究革胡子鲶后得出的结论是,革胡子鲶PGCs 起源于原肠期胚胎内胚层。

还有一点要提及的是,一些研究发现,在某些鱼类的PGCs 似乎与多核表胚层(Syncytial pe ri b l ast)有关。R e i n -