多节核棘尾虫无小核系虫体的初步研究

纤毛虫细胞具有大核和小核之分。多年来认为大核控制当代无性系细胞的全部代谢活动,小核只在有性生殖时起产生两性原核和受精的作用,从而更新无性系。近年来的研究证明,小核对当代无性系细胞的皮层形态及形态发生也起相当重要的作用。这此工作是在草履虫上(Ng等,1981,1984,1987)和贻贝棘尾虫上(史新柏等,1983,1990;Lu等,1989)完成的。但小核对大核的影响在任何纤毛虫上尚未见报道。笔者用所获得的新种多节核棘尾虫     

纤毛虫两型核之间的基因组重组

纤毛虫原生动物是一大类结构高度特化、多样性极高的单细胞真核生物。该类群的主要特征是具有高度分化的细胞器、分司不同功能(负责生殖的小核和营养的大核)的两型细胞核以及特有的接合生殖方式。纤毛虫独特的两型核结构为有性生殖过程中全基因组范围的DNA重组提供了可能:包括染色体的断裂、序列的删除、基因组的重排、染色体多倍化等。新近的研究显示,这一过程由RNA介导的表观遗传学控制。现就纤毛虫的基因组重组过程及其RNA相关的分子机理进行概述,并简要介绍作为其基础的大小核结构特点和有性生殖行为。     

草履虫的核和生殖

草履虫有两种核,即大核和小核,小核是二倍体,含 DNA 而不含 RNA,它参与有性生殖过程,具有传递遗传信息的功能,但不为蛋白质合成提供模板,因此它不产生RNA。大该为多倍体,既含 DNA 又含 RNA,因为大核是由小核形成的(有性生殖时,大核消失,并被合子的小核形成的一个新大核所代替),所以它不能携带比小核更多的基因信息,然而它含有更多的 DNA,至少是小核的8倍,大核中的 RNA 能为蛋白质的合成提供模板。草履虫借无性生殖(二裂法)和有性生殖(接合法)进行生殖,无性生殖时,小核     

常见的纤毛虫

教师们在进行草履虫的实验课时,常常会看到许多其他的纤毛虫,学生们也要请老师替自己认一认显微镜下面看到的原生动物,因此一个动物学教师很有必要能够认识一些常见的纤毛虫。纤毛虫类(Ciliata)是原生动物门中的一纲。它们的身体表面生有许多短而细的纤毛,用以游动和摄取食物。纤毛虫是比较大的原生动物,身体结构复杂,体形多种多样,运动相当迅速灵敏。身体最外面有一层薄的坚固的表膜,所以体形是比较固定的。细胞质分化为外质与内质。外质比较透明,纤毛即由之生出。外质里常有丝囊(trichocysts)。内质是颗粒状,比较流动,里面有细胞核、食物泡、收缩泡等。一般纤毛虫的细胞核分化成大核与小核:大核主司营养机能,又称为营养核;小核与生殖过程有较密切的关系,又称为生殖核。纤毛     

纤毛虫大核分化过程中DNA的重组

纤毛虫大核分化过程中DNA的重组,包括小核染色体的断裂、间隙片段的删除、大核特定序列的扩增以及在大核基因的两端加上端粒。本文重点介绍和讨论了DNA片段删除与重排的类型、间隙DNA片段的序列特点,以及DNA删除与重排的机理。     

易动瘦尾虫的形态和核器二分裂过程

研究发现了易动瘦尾虫体腹面边缘各有缘棘毛一排,在各排缘棘毛的边上,又各有两排排列比缘棘毛疏松的棘毛,及它背面中央尚有一列背触毛。该虫是腹毛类纤毛虫中一种进化比较低等的类型,但其大、小核已明显分化。大核共进行了4次无丝分裂,小核共进行了3次分裂。     

双小核草履虫在遗传学研究中的应用

双小核草履虫(Paraecium aurelia)比尾草履虫(P.caudatum)较为小些(长约135微米,宽35—40微米),细胞内含有一个多倍体的大核和两个双倍体的小核(尾草履虫则含有一个大核和一个小核)。双小核草履虫的有性生殖及其遗传学双小核草履虫的接合生殖开始时,两个草履虫先在近前端的无纤毛区附着,以后,附着区逐渐扩大,咽道区的膜发生融合,两个接合体之间产生了细胞质通道。随着每个接合体内的大核渐趋瓦解,而所含的两个小核均发生减数分裂,经过连续二次分裂后,每个细胞内的小核数变为8个。接着每个细胞的8个小核有7个瓦解,剩下的各一个单倍体小核经有丝分裂产生两个配子核,其中一个是动核,另一个是静核。两个接合体中的动核经过细胞质通道各自移到对方细胞中,与对方的静核结合成合子核。两     

银染法在猪脾可提取性核抗原的小核RNA分析中的应用

可提取性核抗原(extractable nuclear antigens,ENA)是哺乳动物细胞核的生理盐水抽提物,它包括Sm、RNP、La(SS-B)和Ro(SS-A)等四种主要抗原成分。它们是由核内核糖核酸和蛋白质组成的复合物(snRNPs),其核糖核酸组分属于核内小RNA类,称为snRNAs。近几年来,小核RNA的研究愈来愈受到广泛重视。但是,由于含量极少,给分析带来困难。     

筛选冠突伪尾柱虫有小核细胞系和无小核细胞系饥饿期差异表达的ESTs

利用显微切割的方法建立大型腹毛目纤毛虫---冠突伪尾柱虫(Pseudourostyla cristata)的无小核细胞系,分别提取有小核和无小核细胞系的总RNA,用SMART-PCR方法直接合成dscDNA,进而运用抑制性消减杂交技术(Sup-pression subtractive hybridization,SSH)对冠突伪尾柱虫去小核前后的差异表达基因进行研究,构建了有与无小核细胞系在饥饿期差异表达基因的消减文库,随机挑取了284个克隆,应用cDNA阵列技术鉴定阳性克隆。将鉴定出的17个阳性克隆进行Blastx分析,结果表明17个EST(Expressed sequence tag)均可能与小核体功能密切相关,此为进一步阐明小核的遗传机理奠定了基础。       

冠突伪尾柱虫有性生殖期间皮膜发育的核控制

通过显微手术去小核建立多个冠突伪尾柱虫（Pseudourostyla cristata)无小细胞系,并诱导它们与有小核细胞进行接合生殖,以评估小核及其衍生的大核原基在有性生殖期间对皮膜形态发生的影响,当无小核接合体从有小核配偶获得1枚配子核后,接合双方不仅能平行地继续核器演化,而且使第1次皮膜改组能够同步进行和正常发育,说明小核在有性周期中除了生殖功能外仍保留着某些控制皮膜发育的体功能,虽然大部分接合后体的大核原基在DNA贫乏期停止发育,但少数接合后体能够超越这一时期,并启动第2次皮膜改组和顺利完成其后续的有性发育全程,表明指令发动第2次皮膜发育的信号来自DNA贫乏期后以排出一核物质团块为标志的大核原基。     

四膜虫大核基质中含有NuMA类似蛋白

NuMA (Nuclear mitotic apparatus protein)是细胞核基质中的一种高分子量蛋白质,具有一个特殊的细胞周期依赖性(cell cycle- dependent distribution)。在多细胞动物中有关NuMA的研究已经很深入,但是目前尚未见原生动物中NuMA蛋白的报道。四膜虫(Tetrahymena)是一种单细胞真核生物,属原生动物(Protozoa)纤毛虫纲(Ciliata),具有较特殊的分类地位和分子生物学研究背景。本实验结果表明,四膜虫大核基质中含有NuMA类似蛋白,不仅进一步验证了NuMA蛋白存在的普遍性,而且是对四膜虫中大核基质成分研究的补充。     

瘦尾虫的小核在无性繁殖周期中对细胞形态结构的影响

通过显微切割建立瘦尾虫无小核细胞系,并与原细胞系及切割后再生的有小核细胞系进行对照观察。结果表明,无小核细胞的形态结构,尤其是口器出现高比率的畸形。在生长静止期,无小核细胞系群体中约23 % (36/155)的细胞完全失去了波动膜。与此同时,这些细胞的口围带也显出异常。一些无小核细胞的大核也出现异常,有的细胞仅含有1枚大核,有的则含有4枚,而不是通常的2枚;还有少数细胞的大核在非细胞分裂期进行分裂。上述结果提示,在无性繁殖周期中,瘦尾虫的小核对于维持正常的细胞形态结构、尤其是保持胞口结构的稳定性和大核数的恒定起着重要的作用[动物学报52 (2) : 383 -388 , 2006]。     

八肋游仆虫γ—微管蛋白及其基因的研究

γ－微管蛋白是一种新发现的与微管形成有关的蛋白质。利用ＰＣＲ技术从一种下毛类纤毛虫－八肋游仆虫大核ＤＮＡ中扩增出γ－微管蛋白基因并对其核苷酸序列进行了分析。另外,在有些分裂间期及有丝分裂期的小核内以及部分大核内也发现有γ－微管蛋白存在。     

伪尖毛虫Oxytricha fallax的形态学研究

伪尖毛虫Oxytricha fallax系原生动物门、纤毛虫纲、腹毛目、尖毛虫科的一种常见的单细胞动物。一般认为分裂间期的伪尖毛虫具有两个长圆形大核和两个圆球形小核。虫体腹面生有八根额棘毛、五根腹棘毛及五根肛棘毛,周缘左右两侧还生有缘棘毛,背面则有五列背触毛。 伪尖毛虫是原生动物中高度进化的类型,大、小核有显著的分化,细胞表面的纤毛小器官复杂而又明显,因此它是用以进行研究的一种良好材料。对它的核器与纤毛小器官以及它们在无性分裂过程中的发生和变化进行认真的探讨,可以使我们较详细地掌握该虫的形态特征,同时也能为进一步的研究提供一些资料。     

关于一种含两种核的涡鞭毛虫(光簿甲藻)的真核型小核的分裂

涡鞭毛虫（甲藻）类（Dinoflagellate）由于其细胞周期的任何时候核中都含有致密的染色体结构,且其化学组成上缺乏通常真核生物所含的几种组蛋白组份,因而在进化上具有独特的地位。1971年Dodge首次发现波罗底海多甲藻（Peridinium balticum）含有两种不同类型的核,其中大核为涡鞭毛虫类所固有的核,小核却属于真核类型。以后别人又陆续有所发现,但迄今含有两种类型的核的涡鞭毛虫已报道的还是不多的。除上     

西藏温泉两种中国新记录纤毛虫第一双小核草履虫和明布雷斯四膜虫的形态学和系统发育学研究

研究利用活体观察、蛋白银和氨银染色技术对采自西藏温泉的寡膜纲咽膜类纤毛虫第一双小核草履虫(Paramecium primaurelia)和膜口类纤毛虫明布雷斯四膜虫(Tetrahymena mimbres)进行了形态学研究, 首次描述了这两种纤毛虫细胞核器的形态和位置、纤毛图式和口膜的排布模式; 并且测定了SSU rDNA和COXⅠ标记基因序列, 基于这两种基因的系统发育树均支持P. primaurelia聚在草履虫P. aurelia复合种中, T. mimbres聚在四膜虫T. borealis类群中。两种纤毛虫均为中国新记录种, 且首次在高原温泉中发现, 不仅为西藏地区温泉原生动物生物资源的发掘提供新的方法和思路, 也为原生动物环境适应性研究提供基础资料。     

棘尾虫接合生殖期间核对形态发生的影响

本文完成了四项实验,即1.促成棘尾虫无小核系与有小核系接合;2.诱导无小核系自系接合;3.在正常接合对上摘除全部大核或一个接合体的大核及小核;4.在正常接合后体上对老大核碎块和新大核胚基进行损伤实验。以改进过的黑色素法显示这些实验的结果,发现第一次接合形态发生和小核的有性过程都主要是由大核支持的,小核在第一次形态发生中也起重要作用。这些核产物可从一个有核接合体穿过细胞质桥去支持另一无核接合体的发育。本文还发现接合第二次形态发生由新大核胚基控制。损伤染色体和多线染色体时期的大核胚基,第二次形态发生消失或不正带。越过第二次形态发生的大核胚基显著增强耐受损伤的能力,这些结果符合Prescott等(1973)对棘尾虫大核遗传装置的设想。     

棘尾虫无小核镜像骈体的获得及其生殖行为的实验观察

用在分裂期进行显微手术的方法和在陈旧培养中诱导的方法,从贻贝棘尾虫天然无小核系S_(10)中获得了无小核镜像骈体。对骈体的各种生殖行为进行了观察,并用孚尔根和改进的黑色素染色技术揭示了它们的细胞学细节。发现在本文描述的无小核骈体和过去报告的有小核骈体之间,在二分裂和生理再生上没有显著区别。无小核骈体和正常单体S_7之间的接合命运则是多样化的。在630个这样的接合对中,有257对发生了真正的接合并形成接合后体;有153对接合不久包囊化;在其余的220对中,一个接合体吸收了另一个,变成营养型的单体和有小核的骈体。前者占总吸收者的96.8％,后者只占3.2％。对接合和吸收两种情况的细胞学事件进行了详细观察。无小核骈体中的两组细胞质和双套大核能吸引其配偶中的小核,形成自己新的双套大核胚基及小核胚基,在本文的讨论中受到充分注意。     

棘尾虫接合生殖期间大核功能的研究

为了澄清棘尾虫接合期间大核对小核发育和皮层形态发生的作用,完成了大核摘除,放线菌素D处理,H~3-尿嘧啶核苷标记等实验。摘核实验证明,一个接合体的大核可以通过细胞质桥支持另一除去大核的接合体发育。即使保留接合对大核总数的1/8,这种支持作用仍然存在。还发现来自大核的支持物作用于形态发生更易于作用于小核发育,并对两个接合体的形态发生作用相等,对两个接合体小核发育的作用不等。摘除四分之三大核的实验证明,小核发育和皮层更新在接合后15小时内都不能脱离对残留大核的依赖。放线菌素D处理实验证明,接合后RNA的合成需积累到8.5小时,才可满足核与皮层发育的需要。H~3-尿嘧啶核苷标记实验也支持接合后前9小时内RNA都在持续合成的结论。本文对摘核实验和放线菌素D处理实验结果的差别、以及本文结果与前人结果的差别都做了讨论。     

冠突伪尾柱虫(Pseudourostyla cristata)接合生殖的研究 Ⅰ.核器演化

在25℃条件下,冠突伪尾柱虫接合生殖全程历时10天左右。接合生殖过程中的核器演化包括:①数十枚老的大核逐步瓦解。电镜观察表明,老的大核是以一种类似于食物泡消化的方式被吸收的,并在此过程中伴有大量溶酶体出现。②仅8枚左右小核中的一枚参与新核器的发生。首先,位于胞口后部的一枚小核膨大并进行一次预备分裂,接着发生三次成熟分裂。每一接合体内形成一枚雄原核和一枚雌原核。雄原核互向对方迁移并与其雌原核融合成为合子核。合子核分裂两次,四枚子核之一发育为大核原基,另一枚发育为小核原基,其余两枚退化。预备分裂和前两次成熟分裂各自产生的两枚子核中,仅一枚进入下一次分裂,另一枚解体消失。在第一次成熟分裂前期,“降落伞”的形成和发展经历着复杂的结构变化,持续一小时以上。③大核原基经过长时间的发育,伴有多线染色体的形成和解体等一系列变化,方达成熟状态。成熟的大核原基以伸长断裂、分叉断裂和哑铃形缢缩三种方式进行分裂,小核原基亦随之分裂,逐步形成具60枚左右大核、8枚左右小核的正常营养体。其后,大核融合,开始配后第一次无性分裂。值得注意的是,大核原基发育到将成熟时,最初的迹象是染色质向大核原基中央集结成团,染色质团与核膜之间充满着匀质的核液。当中央染色质团伸长时,又将