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弹尾纲活体胚胎培养及原（虫兆）目和长角（虫兆）目胚胎发育的研究

作　者: 王丽云
导　师: 贾少波
学　校: 聊城大学
专　业: 细胞生物学
关键词: 弹尾纲原（虫兆）目长角（虫兆）目活体跳虫培养胚胎发育
分类号: Q964
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

鉴于近年对弹尾纲（Collembola）动物（跳虫）在土壤生态系统中的重要地位以及其毒理生态学研究价值的新认识，对跳虫生物学的系统研究成为目前特别重要的一项内容。本文以华北地区优势跳虫类群为实验材料，详细研究了它们的实验室种群培养、活体胚胎培养以及它们的胚胎发育过程，探索并解决了长期以来被认为是跳虫生物学研究瓶颈的一些问题。主要工作如下：第一，实验材料（各类跳虫）分别采自沂蒙地区、泰山地区以及鲁西地区的京杭运河沿岸，通过筛取活虫土样选择所需物种，在实验室条件下进行活体培养，成功完成多种跳虫的实验室繁殖，从中选取了四个有代表性的优势类群：原（虫兆）目（Poduromorpha）球角（虫兆）科（Hypogastruridae）四刺泡角（虫兆）属（Ceratophysella）、长角（虫兆）目(Entomobryomorpha)长角（虫兆）科（Entomobryoidea）长角（虫兆）亚科（Entomobryidae）刺齿（虫兆）属（Homidia）、长角（虫兆）科长角长（虫兆）亚科（Orchesellinae）长角长（虫兆）属（Orchesellides）以及等节（虫兆）科（Isotomidae）抱等（虫兆）属（Vertagopus）。实验表明，长角跳亚科跳虫弹跳能力极强，对生活空间要求较高，适宜在容积较大的培养瓶内培养；长角长跳亚科跳虫活动能力一般，但对环境温度和空气湿度要求较苛刻，适宜在室温22±2℃，湿度为不低于70%的条件下培养；球角跳科跳虫个体小、对生活空间要求不高，但弹跳能力极强，培养过程中易逃离，适宜在密封性较好的培养瓶内培养。第二，通过实验和探索，总结出一种适于绝大多数跳虫活体胚胎培养和显微镜下活体观察的活体制片方法——盖片搭建制片方法，使用这种方法，不仅可以在显微镜下长时间观察跳虫活体胚胎的发育过程，而且便于在跳虫胚胎发育的各阶段进行拍照记录。此外，这项技术和方法也适于许多其他小型节肢动物以及其他小型至微型动物的显微镜下的培养和观察。第三，使用体视显微镜（Olympus SZX12）和透视显微镜（Olympus BX51），对四个代表物种的繁殖、胚胎发育过程和特征及孵化过程进行了系统的显微观察和拍摄记录。根据其胚胎形态变化特征可以把跳虫的整个胚胎发育分为初产卵、卵裂期、囊胚期、原肠胚期、组织分化期、孵化前期至孵化幼虫期等7个阶段。实验结果显示：（1）研究的所有跳虫种类都具有以下特征：1）卵为均黄卵，2）卵裂方式为完全均等卵裂，3）原肠胚形成方式为内陷式，4）卵壳内的胚胎发育整个阶段形态变化相似。（2）四个类群在一些方面又有明显不同：1）四刺泡角（虫兆）属（Ceratophyselladuplicispinosa）的初产卵中央具有边缘清晰的较大的细胞核，核的直径约105μm，约为卵细胞直径的3/5，其它几个代表物种没有发现有此现象。胚胎发育持续时间为220小时。2）本研究涉及的4个物种的初产卵中，不仅只有四刺泡角（虫兆）卵在刚产出后中央有一大细胞核，且该核在数分钟之后并逐渐消失，直至第一次卵裂前期未发现有细胞核出现；其他几个物种初产卵细胞质是均匀分布，但在数小时后，在显微镜下可观察到不同类型的多核现象。3）研究中涉及的几个物种胚胎发育的各时间段持续时间存在差异，球角（虫兆）科在胚胎分裂的早期持续时间最长，相当于其它物种所花费相对时间的近两倍甚至更多；而它的囊胚期发育时间又特别短，约为其它物种花费相对时间的1/2甚至更少。其他3个物种时间比例相近。以上结果显示了原（虫兆）类与长角（虫兆）类的亲缘关系更远一些。此外，在长角（虫兆）目的抱等（虫兆）属（Vertagopus sp.）、刺齿（虫兆）属（Homidia similis）以及长角长（虫兆）属（Orchesellides sp. nov.）之间，亦有较为复杂的差异关系。综上结果显示，弹尾纲原跳目和长角跳目的胚胎发育具有均黄卵、完全均等卵裂、内陷形成原肠胚以及卵壳内的胚胎发育整个阶段形态变化相似等多个共同特征，而这些特征与狭义昆虫纲的类群明显不同，从胚胎发育特征上显示了弹尾纲与昆虫纲的重要差别。这与近年的一些相关形态学、分子生物学研究的结果是一致的。但本文所研究的四个类群之间又有一些不同，这些不同对于重新认识跳虫各类群之间的关系是有帮助的。当然，由于研究时间的限制，要得出确定的结论，有待于之后的更多的研究。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-11
前言  11-13
第一章弹尾纲生物学特征及胚胎发育的研究现状  13-16
  1.1 弹尾纲的生物学特性  13-15
  1.2 弹尾纲的胚胎发育研究现状  15-16
第二章跳虫的培养及其活体胚胎发育的观察方法  16-21
  2.1 活体跳虫的培养方法  16-17
  2.2 跳虫活体胚胎的培养及胚胎发育观察方法  17-21
第三章弹尾纲原虫兆目跳虫胚胎发育观察的研究  21-28
  3.1 材料与方法  21-22
  3.2 结果与分析  22-26
  3.3 讨论  26-28
第四章弹尾纲长角虫兆目跳虫胚胎发育观察的研究  28-43
  4.1 长角虫兆科长角虫兆亚科的胚胎发育（以刺齿虫兆属为例）  28-33
  4.2 长角长虫兆亚科的胚胎发育（以长角长虫兆属 Orchesellides sp. 为例）  33-38
  4.3 等节虫兆科的胚胎发育（以抱等虫兆 Vertagopus sp.为例）  38-43
第五章弹尾纲原虫兆目和长角虫兆目胚胎发育的比较  43-49
  5.1 弹尾纲两目跳虫胚胎发育的共同点及其与昆虫纲的差异  43
  5.2 弹尾纲两目跳虫之间的胚胎发育差异  43-48
  5.3 讨论  48-49
参考文献  49-55
附录  55-56
致谢  56-57
攻读学位期间发表的学术论文  57

弹尾纲活体胚胎培养及原（虫兆）目和长角（虫兆）目胚胎发育的研究

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