任興波 李 冀 張軼芬 沈海娥

(河北聯(lián)合大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，①基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 河北唐山 063000;②河北省畜牧良種工作站)

藍(lán)氏賈第鞭毛蟲(chóng)在動(dòng)物分類學(xué)中屬于原生動(dòng)物門，鞭毛蟲(chóng)綱，雙滴蟲(chóng)目，賈第蟲(chóng)屬。賈第蟲(chóng)從細(xì)胞及分子水平上來(lái)看其是真核生物中最先分支出來(lái)的類群，尚不具有線粒體和典型的高爾基氏器，核糖體為70S型，為源真核生物，屬于低等的真核生物，其繁殖方式主要是有絲分裂，在分裂過(guò)程中核膜始終不解體，為半開(kāi)放式分裂。因此關(guān)于賈第蟲(chóng)滋養(yǎng)體核分裂過(guò)程成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)，本文從細(xì)胞核結(jié)構(gòu)和細(xì)胞核分裂兩方面對(duì)賈第蟲(chóng)有絲分裂過(guò)程進(jìn)行綜述。

1 細(xì)胞核結(jié)構(gòu)

研究結(jié)果表明，賈第蟲(chóng)具有典型的真核細(xì)胞核特征，在分裂間期具有核被膜、核仁、染色質(zhì)、核纖層等結(jié)構(gòu)。

1．1 核被膜 沈劍釗等［1］在電鏡下觀察核被膜切面圖發(fā)現(xiàn)核被膜具有內(nèi)外兩層膜結(jié)構(gòu)，兩層核膜之間的核周腔很清晰，但是核膜不完整，在核一些地方存在著缺口，并且不止一個(gè)。Meredith等［2］觀察賈第蟲(chóng)發(fā)現(xiàn)，核被膜結(jié)構(gòu)接近完整，在核膜上分散著一定數(shù)量的核孔復(fù)合體。在細(xì)胞核分裂期間，核膜仍然存在，

但在細(xì)胞核的兩極存在著一些大的缺口，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的紡錘體微管通過(guò)兩極上的缺口進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)。

1．2 核纖層 在細(xì)胞核內(nèi)膜之下存在著一層纖維蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并與核內(nèi)膜結(jié)合，這層結(jié)構(gòu)就是賈第蟲(chóng)的核纖層。它起著維持細(xì)胞核形狀和大小、保持核膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用，在細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂時(shí)，核纖層還參與了核膜崩解和重建、核孔復(fù)合體的錨定、染色質(zhì)的組織及DNA的復(fù)制。

1．3 核仁 賈第蟲(chóng)作為源真核生物，其核仁的有無(wú)問(wèn)題一直受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。李靖炎等［3，4］通過(guò)對(duì)賈第蟲(chóng)的研究，結(jié)果顯示賈第蟲(chóng)并沒(méi)有核仁。陳泳宏等［5］觀察了用核銀染技術(shù)染色的賈第蟲(chóng)細(xì)胞核發(fā)現(xiàn)，銀粒散布在整個(gè)細(xì)胞核中，沒(méi)有大量聚集的銀粒出現(xiàn)，這間接表明rDNA并未在核中形成核仁組織區(qū)，但是rDNA的轉(zhuǎn)錄活動(dòng)集中在核內(nèi)進(jìn)行。田喜鳳等［6］通過(guò)半薄切片定位，在電鏡下觀察大量的賈第蟲(chóng)超薄切片，發(fā)現(xiàn)賈第蟲(chóng)滋養(yǎng)體在間期具有典型的核仁，并通過(guò)間接免疫熒光法進(jìn)一步驗(yàn)證賈第蟲(chóng)具有典型的核仁，在分裂期核仁消失。

2 細(xì)胞核分裂的同步性

賈第蟲(chóng)滋養(yǎng)體的2個(gè)細(xì)胞核是否同時(shí)進(jìn)行DNA的復(fù)制和分裂存在著一些爭(zhēng)議。Filice在1952年提出鼠梨形鞭毛蟲(chóng)的2個(gè)細(xì)胞核分裂不是同步的［7］。1984年，Wiesehahn等利用3H－胸腺嘧啶核苷滲入法和放射自顯影技術(shù)觀察研究無(wú)菌培養(yǎng)的賈第蟲(chóng)滋養(yǎng)體，結(jié)果發(fā)現(xiàn)2個(gè)細(xì)胞核的DNA的復(fù)制前后相差15～30分鐘，在復(fù)制期(S期)有 70% 的重合［8］。隨后 Marlene Benchimol通過(guò)電子顯微鏡、Panotic染色、免疫熒光顯微鏡等方法觀察分裂的蟲(chóng)體細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)部分細(xì)胞具有3個(gè)細(xì)胞核，這就間接證明了2個(gè)細(xì)胞核分裂不是同步的，第1次和第2次細(xì)胞核分裂之間有一個(gè)短暫的停頓［9］。以上研究結(jié)果均表明2個(gè)細(xì)胞核的分裂不是同步的。但在1990年，Kabnick與 Peattie利用DAPI進(jìn)行細(xì)胞核染色，在熒光顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)部分細(xì)胞具有4個(gè)細(xì)胞核，但沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有3個(gè)細(xì)胞核的情況［10］。Meredith等在熒光顯微鏡下觀察4’，6－二脒基－2－苯基吲哚染色(DAPI染色)的細(xì)胞核，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有3個(gè)細(xì)胞核的情況［11］，所以有關(guān)2個(gè)細(xì)胞核是否同時(shí)進(jìn)行復(fù)制和分裂還需進(jìn)一步研究。

3 細(xì)胞核分裂過(guò)程

賈第蟲(chóng)滋養(yǎng)體在核分裂過(guò)程中，核膜始終存在，但核膜上存在缺口，呈現(xiàn)半開(kāi)放式分裂。應(yīng)用超薄切片和纖維免疫技術(shù)，在光學(xué)顯微鏡、透射顯微鏡下觀察賈第蟲(chóng)滋養(yǎng)體核分裂過(guò)程，根據(jù)染色體的形態(tài)變化將分裂過(guò)程分為前期、中期、后期和末期。前期:分裂間期核內(nèi)大的異染色體塊消失，染色質(zhì)凝集形成細(xì)長(zhǎng)的染色質(zhì)絲，分布在核膜的內(nèi)側(cè)，并且紡錘體微管成核。中期:2個(gè)細(xì)胞核內(nèi)均形成高度凝集的典型中期染色體，染色體成短棒狀，體積微小約0．76μm，全部排在細(xì)胞核的中央或以多條棒狀結(jié)構(gòu)分散在核內(nèi)，圍繞著每一個(gè)細(xì)胞核的微管形成了2組獨(dú)立的兩極紡錘體，染色質(zhì)緊緊地聚集在紡錘體軸中心部位以至于不能分清單個(gè)染色體。后期:2個(gè)細(xì)胞核明顯拉長(zhǎng)，姐妹染色單體分開(kāi)，在紡錘體的牽引下向細(xì)胞兩極移動(dòng)，細(xì)胞核在外形上表現(xiàn)為核沿著細(xì)胞左右軸延長(zhǎng)。末期:核膜向中間溢束呈葫蘆狀，每個(gè)細(xì)胞核縊裂成2個(gè)子細(xì)胞核，有時(shí)可見(jiàn)2個(gè)細(xì)胞核分裂不同步，一個(gè)細(xì)胞核先溢束，而另一個(gè)細(xì)胞核處于拉長(zhǎng)狀態(tài);然后先溢束的細(xì)胞核分裂的2個(gè)子細(xì)胞核，另一個(gè)細(xì)胞核仍處于溢束階段，這時(shí)，在細(xì)胞內(nèi)可見(jiàn)3個(gè)細(xì)胞核。細(xì)胞核分裂結(jié)束后，染色體解螺旋形成染色質(zhì)，每個(gè)細(xì)胞內(nèi)可見(jiàn)4個(gè)細(xì)胞核［12］。

在分裂過(guò)程中是否有紡錘體的形成與參與也存在爭(zhēng)議。沈劍釗等［13］利用秋水仙素作用于處于有絲分裂的賈第蟲(chóng)的細(xì)胞核，發(fā)現(xiàn)秋水仙素對(duì)細(xì)胞分裂并無(wú)阻抑作用，說(shuō)明賈第蟲(chóng)細(xì)胞核分裂過(guò)程中，細(xì)胞核內(nèi)并無(wú)紡錘體的形成與參與。沈海娥等［14］通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，秋水仙素可在一定程度上阻抑細(xì)胞分裂停止在中期，但相比其他真核生物效果較差。Meredith等［2］利用三維共聚焦顯微鏡、熒光標(biāo)記、免疫定位等技術(shù)對(duì)賈第蟲(chóng)有絲分裂過(guò)程進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在核分裂過(guò)程中在細(xì)胞質(zhì)中具有核外紡錘體，紡錘體微管通過(guò)細(xì)胞核兩極的缺口進(jìn)入核內(nèi)連接在染色體上，并牽引姐妹染色單體向細(xì)胞核的兩極移動(dòng)，從而完成姐妹染色體單體的分離，保證了染色體在子細(xì)胞核內(nèi)的平均分布。

4 核分裂中期的染色體

4．1 染色體的大小及數(shù)目 Adam等［15］根據(jù)脈沖場(chǎng)凝膠電泳的賈第蟲(chóng)全基因組DNA分析，依據(jù)電泳條帶結(jié)果推測(cè)出賈第蟲(chóng)滋養(yǎng)體每個(gè)細(xì)胞核內(nèi)至少有4～5條功能緊密相關(guān)的大分子染色體DNA片斷，顯示各染色體大小不一，并推測(cè)其為多倍體，但對(duì)染色體的形態(tài)未做詳細(xì)的描述。Filice等［7］利用光鏡觀察賈第蟲(chóng)滋養(yǎng)體發(fā)現(xiàn)在每一個(gè)細(xì)胞核內(nèi)染色體數(shù)目為4條。Kabnick等［10］利用熒光染色體原位雜交技術(shù)研究顯示賈第蟲(chóng)的2個(gè)細(xì)胞核有相同數(shù)量的DNA，結(jié)果顯示賈第蟲(chóng)滋養(yǎng)體每個(gè)細(xì)胞核內(nèi)有4條染色體。Fan等［16］用密度掃描法觀察經(jīng)限制性酶解的賈第蟲(chóng)DNA片段，顯示其染色體數(shù)目為5條，為單倍體。Upcroft等［17］利用倒轉(zhuǎn)電場(chǎng)凝膠電泳(FIGE)顯示不同地理株賈第蟲(chóng)在650～800bp范圍內(nèi)，有3～4條染色體帶型。Zhi Yu等［18］通過(guò)熒光原位雜交技術(shù)推測(cè)賈第蟲(chóng)的2個(gè)細(xì)胞核基因組相同，都為二倍體，染色體數(shù)目為2n=10。Bernander等［19］利用流式細(xì)胞儀和熒光顯微鏡研究顯示，賈第蟲(chóng)滋養(yǎng)體的每個(gè)細(xì)胞核都不是單倍體，而是二倍體。沈海娥等［14］通過(guò)觀察大量的染色體玻片標(biāo)本，確認(rèn)賈第蟲(chóng)滋養(yǎng)體的染色體數(shù)目為10條，為二倍體。

4．2 染色體的形態(tài) 各國(guó)學(xué)者很早就對(duì)賈第蟲(chóng)染色體方面進(jìn)行了研究。Filice等［7］利用光鏡對(duì)賈第蟲(chóng)染色體進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)賈第蟲(chóng)的染色體呈線形。沈劍釗等［13］利用電鏡觀察表明，賈第蟲(chóng)滋養(yǎng)體在分裂過(guò)程中，并沒(méi)有出現(xiàn)像真核生物一樣的濃聚的典型中期染色體。沈海娥等［14］利用光鏡和電鏡觀察了大量的賈第蟲(chóng)染色體玻片標(biāo)本，發(fā)現(xiàn)賈第蟲(chóng)具有典型的中期染色體形態(tài)，染色體呈短桿狀，形態(tài)相近，常成對(duì)排列。沈海娥等［20］對(duì)賈第蟲(chóng)染色體進(jìn)行了核型研究，確定賈第蟲(chóng)滋養(yǎng)體的平均長(zhǎng)度為0．76μm，為微小染色體，染色體數(shù)目為2n=10。該核型中1號(hào)染色體為亞中央著絲粒染色體，2～5號(hào)為端著絲粒染色體。其核型公式是2n=10=2sm+8t。

賈第蟲(chóng)主要以有絲分裂作為其繁殖方式，但在分裂過(guò)程中核膜始終不解體、分裂周期快、同步化較困難，加之蟲(chóng)體微小，因此關(guān)于賈第蟲(chóng)滋養(yǎng)體細(xì)胞核分裂的過(guò)程及機(jī)制還存在很多問(wèn)題，比如2個(gè)細(xì)胞核是否同步分裂，細(xì)胞核分裂調(diào)控機(jī)制如何，這些問(wèn)題都需要我們進(jìn)一步研究。

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