题名 | 许氏平鲉精子长期储存及能量代谢研究 |
作者 | 赵海霞 |
答辩日期 | 2020-05-16 |
文献子类 | 硕士 |
授予单位 | 海洋所 |
授予地点 | 中国科学院海洋研究所 |
导师 | 刘清华 |
关键词 | 许氏平鲉 精子储存 精子结构 精子能量代谢 代谢组 |
学位名称 | 工程硕士 |
学位专业 | 生物工程 |
英文摘要 | 精子储存是一种广泛存在于体内受精物种中十分普遍的繁殖策略。卵胎生硬骨鱼许氏平鲉从交尾到受精, 精子储存时间长达6个月。目前, 对于卵胎生鱼类精子在雌鱼体内的储存位置、活力状态、能量供应相关研究较少。本研究以许氏平鲉为研究对象, 观察许氏平鲉精子超微结构, 并与卵生硬骨鱼大菱鲆比较分析体内受精许氏平鲉精子特殊结构特征; 通过组织学与精子生理状态检测,分析了许氏平鲉精子从交尾到受精期间在卵巢的储存位置的动态变化;通过精子、血清和卵巢液成分组成、药物实验以及卵巢液组分解析初步明确精子能量底物与供应途径。主要研究结果显示: 1. 分析了许氏平鲉的超微结构: 在10月份交尾时采集精子进行结构分析, 许氏平鲉精子由头部, 中段和尾部构成, 且头部无顶体。许氏平鲉精子头部细长, 短棒状, 长径: 3.15 ± 0.17 µm, 短径: 1.44 ± 0.10 µm; 中段长1.23 ± 0.48 µm, 两侧不对称, 呈囊袋状, 线粒体呈垛叠状紧密排列在中段, 约有3-4层, 约30-40个线粒体; 尾部侧鳍较发达, 尾部鞭毛轴丝为“9 + 2”微管结构。交尾时, 许氏平鲉精子结构发育完整, 且可被卵巢液激活迅速运动。与体外受精硬骨鱼相比许氏平鲉精子拥有细长的头部, 发达的中段, 线粒体数量较多,这些结构的差异也是对其体内受精和长期储存特性的适应性进化。 2. 描述了精子在卵巢内长期储存的动态变化: 10月份许氏平鲉交尾完成, 至次年3-4月份受精, 精子储存于卵巢长达半年之久。10月至12月, 可以直接从卵巢液中观察到快速游动的精子(VCL = 67.04 ± 2.51 µm/s), 大多数精子随机散布在卵巢腔内或集中在滤泡复合体外侧上皮细胞形成的隐窝中, 卵巢处于Ⅲ期前卵黄积累期, 卵巢中以皮质小泡期卵母细胞为主, 细胞膜边缘开始出现卵黄颗粒; 12月下旬2月,卵巢处于Ⅳ期卵黄积累期, 由于间质细胞的增生, 部分精子散布在间质细胞之间, 大多数精子储存在滤泡层外的小腔中, 此时不能从卵巢液中观察到活动的精子; 3月份卵巢逐渐发育成熟,精子储存于滤泡层外的小腔中。由此推测: 交尾后, 精子在卵巢中游动, 随机分布, 于次年12月, 精子停止运动, 由于卵子周边间质细胞发育, 精子主动或被动裹入卵母细胞外滤泡层与间质细胞外小腔, 直至受精前,被卵巢液激活完成受精过程。 3. 初步查明精子长期储存主要能量供应物质与能量代谢方式: 借助相关试剂盒,对许氏平鲉卵巢液与精子葡萄糖、果糖、甘油、丙酮酸、乳酸、柠檬酸进行检测,发现许氏平鲉卵巢液底物组分含量与精子相似, 能量物质组分中果糖含量、甘油、乳酸含量较高, 卵巢液物质含量在1月达到峰值, 3月达到最低值。许氏平鲉精子可以利用外界底物支持自身生命活动, 体外实验证明外源能量底物葡萄糖、果糖等添加可以有延长精子寿命, 最长可达85 ± 5 h,增长了40 %,但未显著影响精子运动学参数, 同样添加碘醋酸钠抑制糖酵解途径, 运动相关参数变化不显著。与之相反添加FCCP与鱼藤酮抑制氧化磷酸化途径, 可以使精子的运动率指标(运动率、前向运动率), 速率指标(VCL、VAP、VSL), 运动特征参数(BCF、STR、LIN、WOB)显著降低。由此推测: 体外实验糖酵解底物的添加可以有效延长精子搜狐名,氧化磷酸化可能在交尾和受精前的快速激活运动的能量供应中发挥了重要作用。 4. 通过非靶向代谢组初步探索了许氏平鲉精子储存期微环境: 在正离子模式下, 许氏平鲉卵巢液相较于大菱鲆卵巢液共筛选出9077种物质, 其中122种物质含量显著上调, 20种物质含量显著下调, 差异倍数大于40倍的物质共20种, 17种为二肽; 负离子模式下, 筛选出7125种物质, 其中44种物质显著上调, 23种物质显著下调。Protein digestion and absorption(蛋白质消化与吸收), ABC transporters(ABC转运超家族)等通路发生了显著变化。其中protein digestion and absorption通路中共有15种物质富集到该通路。在ABC transporters通路种21种差异代谢物富集到本通路, 富集到差异代谢物最多。
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语种 | 中文 |
学科主题 | 生物学 |
目次 |
第二章 体内受精许氏平鲉与体外受精大菱鲆精子结构及生理特性比较... 10 2.3.3 许氏平鲉与大菱鲆精子生理特性及运动特征比较... 15 第三章 许氏平鲉精子长期储存及其周围卵巢发育变化特征... 20 第四章 许氏平鲉精子长期储存的代谢底物与途径分析... 38 |
内容类型 | 学位论文 |
源URL | [http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/164660] |
专题 | 中国科学院海洋研究所 海洋研究所_实验海洋生物学重点实验室 |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 赵海霞. 许氏平鲉精子长期储存及能量代谢研究[D]. 中国科学院海洋研究所. 海洋所. 2020. |
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