БИОЛОГИЯ МОРЯ, 2012, том 38, № 3, с. 237-243
УДК 596.2 СРАВНИТЕЛЬНАЯ ЭМБРИОЛОГИЯ
формирование и ультраструктурная организация
гонад у OIKOPLEURA GRACILIS LoHMANN, 1896
(urochordata: appendicularia)1
© 2012 г. А. Б. Савельева, С. ш. даутов
Институт биологии моря им. А.В. Жирмунского ДВО РАН, Владивосток 690059 e-mail: an.bystrova@mail.ru
Статья принята к печати 8.11.2011 г.
Приведены первые данные о формировании и ультраструктурной организации гонад у распространенного в зал. Петра Великого вида аппендикулярии Oikopleura gracilis. По данным световой микроскопии гонады развиваются из прозрачного зачатка, расположенного в базолатеральной части гонадной полости; в процессе развития зачаток увеличивается в объеме и разделяется на семенник и яичник. Семенники покрыты однослойным фолликулярным эпителием, клетки которого не имеют ультраструктурных различий и содержат популяцию пролифе-рирующих мужских гоноцитов. Яичник содержит два типа ядер половой линии - крупные полиплоидные ядра, относящиеся к вспомогательным клеткам, и мелкие мейотические ядра ооцитов. Эти два типа ядер в совокупности с общей цитоплазмой формируют синцитий яичника, или ценоцисту. Ценоциста O. gracilis продуцирует ооциты, лишенные фолликулярной оболочки третьего типа, как и у раздельнополого вида Oikopleura dioica. Ценоциста покрыта однослойным фолликулярным эпителием, в котором на основе ультраструктурных различий выделяют два типа клеток. Сделан вывод, что синхронность созревания половых продуктов O. gracilis достигается путем формирования в семенниках синцитиев половых клеточных линий, а в яичнике - ценоцисты, служащей для производства большого числа одновременно созревающих ооцитов, готовых к последующему оплодотворению.
Ключевые слова: Appendicularia, Oikopleura gracilis, ультраструктура гонад.
Formation and ultrastructural organization of gonads in Oikopleura gracilis Lohmann, 1896 (Urochordata: Appendicularia). A. V. Savelieva, S. Sh. Dautov (A.V. Zhirmunsky Institute of Marine Biology, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences, Vladivostok 690059)
This study deals with the formation and ultrastructural organization of the gonads in a common species of appen-dicularian, Oikopleura gracilis, from Peter the Great Bay. Light microscopic observations show that the gonads develop from a transparent primordium located in the basolateral part of the gonad cavity; the primordium increases in size in the process of development and differentiates into the testis and ovary. The testis is covered by a single-layer of ultrastructur-ally uniform follicular epithelium and contains a population of proliferating male gonocytes. The ovary contains two types of germ line nuclei - large polyploid nuclei belonging to the auxiliary cells and small meiotic nuclei of the oocytes. The two nuclei types, together with a common cytoplasm, form a syncytium of the ovary, or the coenocyst. As in dioecious Oikopleura dioica, the coenocyst of O. gracilis produces naked oocytes devoid of a type III follicular membrane. The coe-nocyst is covered by a single-layered follicular epithelium, in which two cell types can be distinguished ultrastructurally. Thus, the synchronous maturation of sex products in O. gracilis is achieved by the formation of the germ line syncytium in the testis, and of the coenocyst in the ovary, which generates a large number of simultaneously ripening oocytes competent for fertilization. (Biologiya Morya, 2012, vol. 38, no. 3, pp. 237-243).
Key words: Appendicularia, Oikopleura gracilis, gonads, ultrastructure.
Аппендикулярии - один из самых массовых компонентов зоопланктона в водах Мирового океана, являющихся важной составляющей морских пелагических сообществ (Bouquet et al., 2009). К настоящему времени известно около 70 видов аппендикулярий. Они служат модельными объектами при установлении филогенетических связей среди низших хордовых животных, поскольку только аппендикулярии сохраняют хорду на протяжении жизненного цикла (Stach, 2007).
Известно, что клеточная организация гонад аппендикулярий мало изменчива. Семенник содержит пролиферирующие гоноциты, которые у Oikopleuridae и Fritillaridae синхронно созревают в отдельные спер-
матозоиды (Рузен-Ранге, 1980; Майшиса е! а1., 2005). Различают два основных типа организации яичника аппендикулярий. Яичник первого типа состоит из центрального синцития с полиплоидными ядрами половой линии, окруженного областью цитоплазмы, содержащей ядра будущих ооцитов. Такое строение яичника характерно для Friti11aridae и Kowa1ewskiidae ^апо! е! а1., 2006). Яичник второго типа представлен центральным зачатком, покрытым слоем фолликулярных клеток и содержащим полиплоидные ядра и ядра развивающихся будущих ооцитов. Подобная организация яичника характерна для Oikop1euridae. Синцитиальный яичник Гано с соавторами (Ganot е! a1., 2006) назвали ценоцистой, ко-
1 Работа выполнена при финансовой поддержке грантов ДВО РАН № 11-Ш-В-06-063 и ДВО-РФФИ № 11-04-98555-р_восток_а.
торая имеет сходство с мероистическими политрофны-ми овариолами Drosophilla. Снаружи яичник защищен однослойным эпителием (Ganot et al., 2006). У разных видов семейства Oikopleuridae второй тип организации гонад осуществляется в двух вариантах. В первом варианте яичник продуцирует ооциты, не покрытые слоем фолликулярных клеток, во втором варианте ооциты окружены слоем фолликулярных клеток (Ganot et al., 2006). Оплодотворение у аппендикулярий наружное. Сперма высвобождается через семяпровод, а ооциты -через прорыв стенки гонады. После нереста аппендику-лярии погибают (Strathmann, 1992).
Все описанные представители Appendicularia гермафродиты, за исключением раздельнополого вида Oikopleura dioica, который хорошо культивируется и является модельным объектом во многих исследованиях. У этого вида подробно изучены оплодотворение и раннее развитие, а с применением конфокальной микроскопии - строение мужской и женской гонад (Holland et al., 1988; Ganot et al., 2006, 2007a, b; Fujii et al., 2008; Nishida, 2008). У Oikopleura longicauda, O. fusiformis и O. labrodariensis исследована локализация семяпровода, описаны новый зачаток, участвующий в прорыве стенки гонады для высвобождения гамет, и фолликулярный эпителий третьего типа на поверхности растущих ооци-тов (Ganot et al., 2006). Таким образом, к настоящему времени не изучено развитие и строение гонад у гермаф-родитных видов ойкоплеурид, не описана ультраструктура фолликулярных и половых клеток.
В настоящей работе впервые приводятся сведения о закладке и формировании гонад, а также об ультраструктурной организации мужской и женской гонады у прибрежного гермафродитного вида Oikopleura gracilis Lohmann, 1896, распространенного в Японском море.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Особи Oikopleura gracilis были отобраны из планктонных проб, взятых в зал. Восток (зал. Петра Великого Японского моря) на Морской биологической станции "Восток" Института биологии моря им. А.В. Жирмунского ДВО РАН в летние ме-
сяцы (июль-август) 2009-2010 гг. Лов планктона производили в слое 5-8 м сетью Джеди. Видовую принадлежность аппендикулярий определяли по систематическим сводкам (Bukmann, 1969; Fenauxe, 1993; Shiga, 1997; Aravena, Palma, 2002).
Для электронно-микроскопических исследований аппендикулярий фиксировали в растворе 2.5% глутаральдегида на морской воде. Затем их отмывали от первого фиксатора 0.05 М какодилатным буфером (КБ) (pH 7.4) в течение 20-25 мин, постфиксировали 1% OsO4 на КБ, отмывали дистиллированной водой и контрастировали целиком в 1% водном растворе уранилацетата в течение 1.5 ч. Далее материал обезвоживали в серии растворов этилового спирта повышающейся концентрации и в изопропиловом спирте, пропитывали и заливали в смолу Dr. Spurr (SIGMA). Несколько экземпляров O. gracilis резали серийно для выяснения топографии органов. Область гонад резали в сагиттальной и поперечной плоскостях. Полутонкие срезы (350 нм) монтировали на предметные стекла и окрашивали метиленовым синим. Готовые препараты просматривали в световом микроскопе Leica DM 450. Ультратонкие срезы контрастировали уранилацетатом и цитратом свинца, просматривали в трансмиссионных электронных микроскопах JEM 100S, Libra 120, Evo 40 и фотографировали.
Стадию зрелости гонад аппендикулярий оценивали по размеру и цвету, как это показано для Oikopleura dioica и O. longicauda (Shiga, 1976; Nishino, Morisawa, 1998; Ganot et al., 2006). По аналогии с данными видами мы определили, что гонады O. gracilis, исследованной в нашей работе, находились в середине цикла развития (4.5-5 сут), так как они занимали весь объем гонадной полости и имели темно-серую окраску.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Общее строение гонад
Гонады Oikopleura gracilis локализованы в расширенной задней части туловища - репродуктивном отделе, рядом с пищеварительным трактом (рис. 1А, Б). На ранних стадиях созревания (у ювенильных особей) мужская и женская гонады выглядят как один прозрачный зачаток продолговатой формы, располагающийся базолатерально в репродуктивном отделе и занимающий незначительную часть гонадной полости (рис. 2А). По мере созревания гонада увеличивается в размерах и постепенно разделяется на две доли семенника и не-
Рис. 1. Расположение гонад у Oikopleura gracilis. А - сагиттальный срез; Б - поперечный срез. Условные обозначения: g - гонады, gt -часть пищеварительного тракта, m - рот, о - яичник, t - семенник. Масштаб: А - 3 мм, Б - 2 мм.
Рис. 2. Развитие гонад у Oikopleura gracilis. А - зачаток гонад (указан стрелкой); Б - дальнейшее развитие гонад; В - половозрелая особь с полностью дифференцированными мужской и женской гонадами. Условные обозначения: gt - желудочно-кишечный тракт, m - рот, o -яичник, t - семенник. Масштаб 3 мм.
парный яичник (рис. 2Б). Доли семенника соединяются в апикальной области суженными частями и формируют семяпровод. У половозрелых особей гонады становятся темно-коричневыми и занимают всю гонадную полость (рис. 2В).
Высвобождение спермы происходит через семяпровод, который при нересте открывается на дорсальной стороне семенника. Ооциты постепенно выходят из
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.