钵水母水螅体横裂诱发条件及调控机制研究进展

横裂是水螅体世代向水母体世代转变的重要阶段.对水螅体横裂诱发条件及调控分子机制的研究不仅对水母爆发生态学和水母人工繁育具有重要意义,而且对比较研究两栖类、昆虫以及刺胞动物等具有复杂生活史生物的变态分子机制起源也具有很好的理论价值.现有研究表明,诱发水螅体横裂的自然环境因素有温度、光照、盐度和共生虫黄藻等,不同门类水母的横裂方式以及环境诱导因素各不相同.能够诱导水螅体横裂的化学因素有吲哚类化合物、9-顺式维甲酸、碘元素和过氧化氢等,其中吲哚类化合物对绝大多数水母水螅体都有诱导作用.尽管水螅体横裂的分子机制尚未明晰,但对海月水母的研究表明,RxR信号通路以及一种横裂诱导激素前体假定蛋白CL390在水母横裂过程中起着重要的作用,提示水母变态分子机制与两栖类和昆虫在分子水平上存在一定程度的共性.     

《生命科学研究》2015年封面插图说明

<正>2015年《生命科学研究》封面左上角的插图是"2013国际科学与工程可视化挑战赛"的冠军作品《看不见的珊瑚流》,表现的是由两个珊瑚水螅体引起的水流活动。这张图片叠加了两张分别耗时90分钟的图片,图中金色和蓝色的条纹表示水流,粉红色和紫色的部分是珊瑚水螅体,后者的来回运动可以将生物体的排泄物清除,并将食物带到触手附近。     

基于线粒体COI和16S片段序列的北部湾北部水螅水母DNA条形码分析

水螅水母类是浮游动物群落的重要组成部分,在近岸海洋生态系统物质循环和能量流动中扮演着重要角色。水螅水母类形态结构简单,但其物种的准确鉴定一直是分类工作中的难点。DNA条形码极大地促进了水螅水母物种的快速、准确鉴定。本研究扩增了北部湾北部28种水螅水母的线粒体COI和16S序列,分别为92条和116条;比较了2个基因片段的种内、种间K2P(Kimura 2-parameter)遗传距离;构建了基于这2个基因片段的系统发育邻接树(neighbor-joining phylogenetic tree);并结合矢量分析构建了Klee-diagram图。结果显示:COI序列的种内遗传距离为0.008±0.005(0–0.033),种间遗传距离为0.298±0.128(0.092–0.597);16S序列的种内遗传距离为0.006±0.010(0–0.047),种间遗传距离为0.394±0.195(0.068–0.898)。2个基因序列在所调查种类中,种内遗传差异均小于种间遗传差异,存在明显的条形码间隔(barcoding gap)。基于2个基因片段的NJ树均显示,单种所有个体都位于同一独立分枝。研究结果表明,以COI和16S作为DNA条形码均能对北部湾北部常见水螅水母类进行物种鉴定。     

敌百虫对水丝蚓的毒害

采用急性毒性方法测定了被不同浓度敌百虫毒害的水丝蚓(Limnodilus hoffineisteri)半致死浓度(LC50),利用测定酶活性方法检测了水丝蚓超氧化物歧化酶(SOD)的变化及中毒后水丝蚓喂饲的强壮水螅(Hydra robusta)SOD的改变。(1)敌百虫对水丝蚓48 h LC50为3.29 mg/L。敌百虫对水丝蚓SOD活性影响显著(P<0.05):在低浓度1~4 mg/L时,SOD活性呈上升趋势,但随浓度增加至5 mg/L,SOD活性开始下降。(2)用1~8 mg/L中毒后的水丝蚓依次喂饲水螅,SOD活性呈上升趋势。实验结果表明,敌百虫作为重要的杀虫剂或作为防治鱼病的药物,对水丝蚓造成胁迫,并在一定浓度范围内直接或间接地影响以其为食的动物的生存,以至危害生命。     

半控生态系统培养箱

我们通过细心观察、多次实验,用“高温、多食、勤换水”的方法,快速繁殖水螅,多年来为本市的许多中学提供了实验动物：但快速繁殖水螅的管理费时费力,稍一疏忽还会因疏于管理而使其中某种或某几种生物全部死亡,尤其是教学实验期过后,只需保留螅种,所以简化管理更显得必要。为解决这个问题,我们利用生态系统原理,经多次实验在“定向食物链的培养箱”的基础上又提高发展成“半控生态系统培养箱”,这是一种在实验室里模拟自然生态系统的装置。     

铜、铅、镉、锌、汞和银离子复合污染对水螅的急性毒性效应

以水螅(Hydrasp)为例,通过单因子静态急性毒性试验方法和等毒性溶液法,分别研究Hg2 、Cu2 、Cd2 、Ag 、Zn2 和Pb2 对其单一和复合毒性效应。单一实验结果表明,它们对水螅毒性大小顺序为Hg2 >Cu2 >Cd2 >Ag >Zn2 >Pb2 。复合毒性实验表明,Zn2 与Cu2 、Hg2 、Pb2 、Ag ;Pb2 与Cu2 ;Hg2 与Ag ;Pb2 与Ag 这些组合对水螅联合急性毒性总体上表现出拮抗作用,Cd2 与Cu2 、Hg2 、Pb2 、Ag 组合总体上则是协同作用,Zn2 与Cd2 、Pb2与Hg2 、Cu2 与Hg2 ,Ag 在不同的浓度水平组合下明显表现出不同的毒性效应。     

碳酸氢钠对强壮水螅的急性毒性实验

采用不同浓度的碳酸氢钠溶液对强壮水螅进行急性毒性实验。结果表明,48h水螅的半致死浓度（LC50）为1．88g／L。说明流失到自然界水域中的碳酸氢钠对水螅等淡水生存的动物造成胁迫,并可致动物死亡。     

污染对拟寡水螅形态损伤的扫描电镜观察

运用扫描电镜技术对不同浓度梯度的Pb²⁺和Cd²⁺重金属离子处理下的拟寡水螅（Hydra pseudoligactis）形态学变化进行了观察。结果表明：水螅形态变化主要表现为与Pb²⁺和Cd²⁺浓度、水螅世代数目以及离子种类的相关性。与空白对照相比,处理组在Cd²⁺≥0.04 mg·L^-1,Pb²⁺≥0.25 mg·L^-1浓度下时,随着培养世代数目的增加,水螅体表逐渐发生一些不可逆的变化,皮层腐蚀,结构裂解;体壁胚层结构模糊,组织松散,刺丝囊肿胀裸露甚至破裂;上皮肌肉细胞、间细胞、刺细胞等数目减少并变形。同时,Cd²⁺处理组对其形态学的损伤和致畸作用均明显强于相对应世代数的Pb²⁺处理组。     

Cd2+和Pb2+污染对拟寡水螅形态损伤的扫描电镜观察

运用扫描电镜技术对不同浓度梯度的Pb2 和Cd2 重金属离子处理下的拟寡水螅(Hydrapseudoligactis)形态学变化进行了观察。结果表明:水螅形态变化主要表现为与Pb2 和Cd2 浓度、水螅世代数目以及离子种类的相关性。与空白对照相比,处理组在Cd2 ≥0.04mg.L-1,Pb2 ≥0.25mg.L-1浓度下时,随着培养世代数目的增加,水螅体表逐渐发生一些不可逆的变化,皮层腐蚀,结构裂解;体壁胚层结构模糊,组织松散,刺丝囊肿胀裸露甚至破裂;上皮肌肉细胞、间细胞、刺细胞等数目减少并变形。同时,Cd2 处理组对其形态学的损伤和致畸作用均明显强于相对应世代数的Pb2 处理组。     

水螅觸手數目之觀察

水螅(Hydra oligactus Pallus)之觸手數目,在天然環境中,可以有自十個至五個之差異。早期之研究皆以為觸手數目之决定皆由于水螅之大小及年齡。但實際觀察中有二點,顯示觸手數目似與水螅之大小無關:(1)此二者之間之相關係數極低,(2)水螅在生長條件最優時,可以增加其體積之大小,而觸手之數目不增多。但在某種環境下,水螅之觸手確能增加。此種環境之一即為華氏五十五度左右之温度。在該情形下,出芽生殖率降低,而觸手可以長出。此一情形,在自然間,即為晚晚春及早秋之温度。故水螅經年後,可以增加觸手之數目,亦可謂,觸手數目舆水螅之年齡有關。觸手增多無一定之規則。平常皆增加一至二觸手。但有時亦可增加一圈觸手(四個至五個)。水螅觸手數目正常或係六個,最少為三個,最多為十二個。但此二情形之水螅曾不能存在長久。三個觸手之水螅不久即長出第四個觸手,十二個觸手之水螅則不久即縱裂為二個水螅。