научная статья по теме Ультраструктурные особенности эмбриогенеза офиуры amphipholis kochii (l?tken, 1872) Биология

Текст научной статьи на тему «Ультраструктурные особенности эмбриогенеза офиуры amphipholis kochii (l?tken, 1872)»

БИОЛОГИЯ МОРЯ, 2005, том 31, № 3, с. 194-201

УДК 591.463.11 БИОЛОГИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ

УЛЬТРАСТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЭМБРИОГЕНЕЗА ОФИУРЫ AMPHIPHOLIS KOCHII (LUTKEN, 1872)1

© 2005 г. Л. А. Глизнуца, С. Ш. Даутов

Институт биологии моря ДВО РАН, Владивосток 690041 e-mail: inmarbio@mail.primorye.ru

Статья принята к печати 27.09.2004 г.

На ультраструктурном уровне рассмотрены морфогенетические процессы и клеточная дифференцировка во время эмбриогенеза офиуры Amphipholis kochii. Радиальный характер дробления у A. kochii не строго детерминирован. Эмбрионы покрыты толстой гиалиновой оболочкой, содержат многочисленные желточные гранулы и мелкие липидные капли. Бластулы имеют высокую бластодерму с обширными межклеточными пространствами, сохраняющимися в эпителии гребня поздней гаструлы. У эмбрионов обнаружены только моноцилиарные клетки, реснички которых имеют длинные поперечно-исчерченные корешки, ассоциированные с аппаратом Гольджи. Деполяризованные клетки первичной мезенхимы с хорошо развитым шероховатым эндоплазматическим ретику-люмом дифференцируются в синцитиальную склеренхиму, формирующую спикулы. Гаструляция происходит путем инвагинации. С кончика архентерона выселяются клетки вторичной мезенхимы, которые дифференцируются в амебоциты с развитым аппаратом Гольджи и многочисленными митохондриями. Энтодерма представлена кубическими клетками с многочисленными желточными гранулами и редкими микроворсинками. Уплощенные клетки дорсальной и вентральной эктодермы отличаются небольшим содержанием желтка. Утилизация желтка во время эмбриогенеза происходит посредством внутриклеточного лизосомального переваривания с избирательным экзоцитозом топосом.

Ключевые слова: офиуры, эмбриогенез, клеточная дифференцировка.

Ultrastructural features of embryogenesis of the ophiuroid Amphipholis kochii (Lutken, 1872). L. A. Gliznutsa, S. Sh. Dautov (Institute of Marine Biology, Far East Branch, Russian Academy of Sciences, Vladivostok 690041)

Morphogenetic processes and cell differentiation during embryogenesis of the ophiuroid Amphipholis kochii are examined on the ultrastructural level. Radial cleavage in this species is not strictly determined. Embryos have a thick hyaline layer, considerable amount of yolk, and small lipid drops. Blastulas have a thick blastoderm with large intercellular cavities, which are retained in the crest epithelium of late gastrula. Only monociliated cells were found in embryo. Cell cilium has a long striated rootlet associated with the Golgi complex. Depolarized cells of the primary mesenchyme having a well-developed RER differentiate into skeletogenic mesenchyme syncytium. Gastrulation occurs by invagination. Cells of the secondary mesenchyme migrate from the archenteron top and differentiate into amebocytes containing a well-developed Golgi apparatus and numerous mitochondria. Cubic cells of the endoderm have numerous yolk granules and rare microvilli. Flatted cells of the dorsal and ventral ectoderm contain small amounts of yolk. During embryogenesis, yolk is utilized through intracellular lysosomal digestion, in which selective exocytosis of toposomes occurs. (Bi-ologiya Morya, Vladivostok, 2005, vol. 31, no. 3, pp. 194-201).

Key words: ophiuroids, embryogenesis, cell differentiation.

Работы по развитию офиур, в том числе эмбриональному, немногочисленны (McBride, 1907; Mortensen, 1921; Hendler, 1977; Mladenov, 1985; Yamashita, 1985; Крючкова, 1988). В последнее время с развитием эволюционной эмбриологии и филогении эмбриологические данные наряду с молекулярными, морфологическими и биохимическими с успехом используются при построении филогенетических деревьев (Young, George, 2000; McEdward, Miner, 2001). Прослежена постепенная лецитотрофизация у личинок рода Ophione-reis (Selvakumaraswamy, Byrne, 2000). Описано строение желудочно-кишечного тракта и нервной системы у личинок офиур - офиоплутеусов (Kungurtzeva, Dautov, 2001; Cisternas, Byrne, 2003). Цель нашей работы - изучение ультраструктурных аспектов развития личинок Amphipholis kochii - массового вида офиур Японского моря. Строение личинок A. kochii в лабораторной куль-

туре описано на светооптическом уровне (УатавКйа, 1985; Крючкова, 1988), выполнен также ряд работ по исследованию годового репродуктивного цикла, ооге-неза, сперматогенеза и процессов оплодотворения у представителей этого вида (^а1а, УатавИка, 1982; УатавИка, 1983; УатавИка, 1984).

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

Половозрелою, готовых к нересту особей офиуры АтрЫркоИз коскИ (Ophiuroideа: ОрЫигае) собирали в корнях морской травы Рку11озра<Их iwatensis в зал. Восток Японского моря. Личиночную культуру получали методом искусственного оплодотворения. Для этого оральную сторону самок, помещенных в стаканы с морской водой, освещали светом, затем в стаканы добавляли опалесцирующую взвесь сперматозоидов. Это стимулировало вымет ооцитов, одновременно происходило их оплодотворение. Полученную личиночную

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (НШ № 1219.2003.04).

культуру содержали при температуре 20-21°С в 6-литровых емкостях с фильтрованной морской водой по методике Ка-шенко (1992).

Для трансмиссионной электронной микроскопии эмбрионы фиксировали в 2.5% растворе глутаральдегида на 0.05 М какодилатном буфере с добавлением 21.4 мг/мл NaCl в течение 2-3 ч с последующей постфиксацией в течение 1.5 ч в 1% растворе 0s04 на том же буфере с добавлением 27.25 мг/мл NaCl. Материал контрастировали в 4% водном растворе ура-нилацетата в течение 1 ч, а затем обезвоживали в растворах этилового спирта с концентрацией, повышающейся до абсолютного спирта. Пропитывали и заключали материал в смолу Аралдит. Полу- и ультратонкие срезы получали на ультрамикротоме Ultracut-E (Reichert). Полутонкие срезы окрашивали метиленовым синим и изучали под световым микроскопом Polyvar (Reichert). Ультратонкие срезы контрастировали ура-нилацетатом и цитратом свинца, просматривали и фотографировали под электронным микроскопом JEM-100B.

Фиксированные эмбрионы изучали и фотографировали с использованием интерференционного контраста (оптика Номарского) под микроскопом Polyvar.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Дробление. Для Amphipholis kochii характерны олиголецитальные яйца темно-бордового цвета с равномерным распределением желтка. Средний диаметр ооцитов составляет 100 мкм, что на 10 мкм больше размера ооцитов, приводимого в работе Ямашиты (Yamashita, 1985) для этого вида офиур. Снаружи яйца покрыты студенистой оболочкой, без микропиле. Маркером состоявшегося оплодотворения является выделение на поверхности яйца оболочки оплодотворения и гиалиновой оболочки толщиной 7 мкм (рис. 1А). Первое деление происходит в меридиональном направлении примерно через 60 мин после оплодотворения. Дальнейшие деления происходят каждые 10-15 мин. Дробление радиальное, синхронное, голобластическое (рис. 1 Б-Д), но у некоторых эмбрионов отмечено нарушение радиальности при втором делении, и это вносит черты тетраэдрического дробления (рис. 1Г).

Бластула (7-15 ч после оплодотворения). К 7-му ч развития образуется целобластула, равномерно покрытая ресничками (рис. 1 Е). Она прорывает оболочку оплодотворения и начинает свободно плавать, вращаясь вокруг своей оси. В течение следующих 8 ч зародыш, вытягиваясь в анимально-вегетативном направлении, достигает стадии поздней бластулы, на которой происходит выселение клеток первичной мезенхимы (рис. 1Ж, 2А). Из-за большого запаса эмбрионального желтка у бластулы A. kochii формируются высокая бластодерма и небольшой бластоцель.

После выселения первичной мезенхимы с вегетативного полюса первоначально единый пласт бласто-цитов распадается на два различающихся цитоморфо-логическими признаками типа клеток: клетки бластодермы и клетки первичной мезенхимы (рис. 2А).

Клетки бластодермы имеют цилиндрическую форму и ярко выраженную полярность. Они сильно вытянуты и соединены посредством апикальных септиро-ванных десмосом. В средней части соседние клетки, как правило, не контактируют, в результате образуются

значительные межклеточные пространства и эпителий выглядит рыхлым (рис. 2 А, ЗА). Ядра клеток с редкими глыбками гетерохроматина и ядрышком занимают апикальное положение, а в базальной области концентрируются крупные, электронно-плотные желточные гранулы и мелкие электронно-светлые липидные капли (рис. 2 А, ЗА). Каждая клетка бластодермы имеет одну ресничку с длинным поперечно-исчерченным корешком, ассоциированным с аппаратом Гольджи. Корешок берет начало от модифицированной в базальное тело центриоли, перпендикулярно к которой располагается сестринская центриоль. Реснички прободают гиалиновую оболочку, при этом апикальная цитоплазма с ресничным аппаратом подтягивается к оболочке. На остальном протяжении бластодерма прилегает к оболочке неплотно, и образуется перигиалиновое пространство. Апикальная плазмалемма образует микровыросты, а в апикальной цитоплазме встречаются мелкие вакуоли с электронно-плотными частицами, которые экзоцити-руются (рис. ЗА, Б).

При выселении из бластодермы мезенхимные клетки утрачивают полярность и округляются с образованием немногочисленных филоподиальных выростов (рис. 2А, ЗВ). Ресничек у клеток мезенхимы мы не обнаружили. Эти клетки содержат центрально расположенное большое ядро с диспергированным хроматином и ядрышком. Цитоплазма наполнена многочисленными желточными гранулами, а в околоядерной области располагаются митохондрии. Встречаются цистерны шероховатого эндоплазматического ретикулюма (ШЭР) (рис. ЗВ).

Гаструла (16-22 ч после оплодотворения). Вслед за иммиграцией клеток первичной мезенхимы происходит гаструляция путем инвагинации. Постепенно эмбрионы уплощаются в вентродорсальном направлении и достигают стадии поздней гаструлы с заостренным апикальным концом - гребнем (рис. 1Ж, 3). Скорость движения гаструлы на этой стадии резко возрастает. Клетки вентральной и дорсальной стенок тела начинают уплощаться (рис. 2Б). Хорошо видно (рис. 4А), что обширные полости в эпителии апикального гребня являются межклеточными пространствами, а не внутриклеточными

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.

Показать целиком