基本信息
- 項目名稱：
- 三角渦蟲的神經(jīng)系統(tǒng)與大口渦蟲屬的分類性狀及一新記錄
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 1、日本三角渦蟲是探索再生機理常用的模式動物之一，其神經(jīng)再生更是受到國內(nèi)外眾多研究者關(guān)注。本實驗利用乙酰膽堿酯酶組化方法揭示其完整神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。并首次發(fā)現(xiàn)背神經(jīng)網(wǎng)、腹神經(jīng)網(wǎng)、側(cè)神經(jīng)索及咽神經(jīng)索。 2、國際普遍認為大口渦蟲角質(zhì)陰莖的長度和形狀是大口渦蟲屬分類的關(guān)鍵依據(jù)。本文首次提出陰莖長度隨著日齡增長而延長，不能作為鑒定依據(jù)，其形狀才是穩(wěn)定的分類性狀。在此基礎(chǔ)上確定我國大口渦蟲屬新記錄帆大口渦蟲。
- 詳細介紹：
- 內(nèi)容 1、日本三角渦蟲(Dugesia japonica)是探索再生機理常用的模式動物之一，其神經(jīng)的再生更是受到國內(nèi)外眾多研究者的關(guān)注。本實驗利用乙酰膽堿酯酶組織化學(xué)定位整體日本三角渦蟲神經(jīng)系統(tǒng)，對其方法做了改進，取得理想效果。結(jié)果表明：日本三角渦蟲的AChE陽性 ( DjAChE+ )神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由中樞神經(jīng)及其分支神經(jīng)、側(cè)神經(jīng)索、背神經(jīng)網(wǎng)、腹神經(jīng)網(wǎng)共同構(gòu)建；由腦神經(jīng)節(jié)、腹神經(jīng)索和視神經(jīng)構(gòu)成中樞神經(jīng)，中樞神經(jīng)發(fā)生密集的樹枝狀分支神經(jīng)，在腦以及腹神經(jīng)索內(nèi)側(cè)相互連接，在口孔內(nèi)側(cè)形成口神經(jīng)環(huán)，在咽基部延伸至咽部組織，形成咽神經(jīng)網(wǎng)；中樞神經(jīng)發(fā)生密集的樹枝狀分支神經(jīng)，在腦以及腹神經(jīng)索外側(cè)連接背神經(jīng)網(wǎng)和腹神經(jīng)網(wǎng)，最終與側(cè)神經(jīng)索交匯。研究成果推翻過去對于日本三角渦蟲“梯狀”神經(jīng)系統(tǒng)的認識，其中背神經(jīng)網(wǎng)、腹神經(jīng)網(wǎng)、側(cè)神經(jīng)索及咽神經(jīng)索為首次發(fā)現(xiàn)。 2、本文在國內(nèi)多處水域采集到大口渦蟲，經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)這些渦蟲形態(tài)相似而大小差異很大。國際普遍認為大口渦蟲的角質(zhì)陰莖（關(guān)鍵分類依據(jù)）的長度和形狀是大口渦蟲屬分類的關(guān)鍵依據(jù)。本文通過分別重復(fù)進行個體發(fā)育和角質(zhì)陰莖發(fā)育實驗，詳細闡明了其個體及關(guān)鍵分類性狀的發(fā)育過程，并制備了大量的蟲體標本，首次提出大口渦蟲角質(zhì)陰莖的長度隨著日齡延長而增長，不能作為鑒定依據(jù)，其形狀才是穩(wěn)定的分類性狀。在此基礎(chǔ)上確定我國大口渦蟲屬一新記錄種，即帆大口渦蟲(Macrostomum. Saifunicum Nasonov, 1929)。 總結(jié) 1、首次利用乙酰膽堿酯酶組化技術(shù)成功展現(xiàn)了完美的日本三角渦蟲的神經(jīng)系統(tǒng)，方法簡便，實驗費用低。刷新了國際動物學(xué)界對三角渦蟲神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的認識。本成果首次對三角渦蟲的神經(jīng)系統(tǒng)為“梯形”結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)認識進行了成功挑戰(zhàn)，本文結(jié)果表明其神經(jīng)系統(tǒng)呈網(wǎng)絡(luò)狀的立體結(jié)構(gòu)，已很難理解為“梯形”結(jié)構(gòu)。 2、本研究數(shù)據(jù)首次揭示其長度隨其個體日齡延長而增長，闡明其形狀是穩(wěn)定的分類性狀。創(chuàng)立了大口渦蟲只有通過培養(yǎng)觀察，才能科學(xué)地鑒定物種的技術(shù)標準。利用本文標準可鑒別出一些同種異名的物種。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 研究目的 1、擬闡明日本三角渦蟲神經(jīng)系統(tǒng)的完整結(jié)構(gòu)。 2、擬通過探索關(guān)鍵分類性狀的穩(wěn)定性問題，為大口渦蟲分類鑒定提供關(guān)鍵依據(jù)。 基本思路 1、采集實驗動物； 2、采用組化方法，探索三角渦蟲整體神經(jīng)系統(tǒng)； 3、設(shè)置對照； 4、顯微鏡觀察與數(shù)碼拍照。 5、通過連續(xù)培養(yǎng)與生活史觀察，實驗探索個體培養(yǎng)與其角質(zhì)陰莖發(fā)育的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上鑒定物種； 6、統(tǒng)計分析，查閱文獻，撰寫論文。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 科學(xué)性 實驗使用高精密設(shè)備與器具，探索使用了3200條三角渦蟲，歷時2年多。各地采集的標本均做了5次的生活史觀察與角質(zhì)陰莖發(fā)育的分析。查閱了大量國際權(quán)威文獻。 先進性及獨特之處 1、本研究揭示了迄今最為完整的日本三角渦蟲神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中背神經(jīng)網(wǎng)、腹神經(jīng)網(wǎng)、側(cè)神經(jīng)索及咽神經(jīng)索為首次發(fā)現(xiàn)。 2、首次揭示大口渦蟲陰莖長度隨個體日齡增長延長。闡明其形狀是穩(wěn)定的分類性狀，最終鑒定出我國一新記錄種。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 1、本研究成果為日本三角渦蟲再生機理研究、動物學(xué)實驗教學(xué)以及其他微小動物神經(jīng)系統(tǒng)解剖學(xué)研究提供一種便捷實用的方法。 2、我國大學(xué)動物學(xué)知識過于陳舊，本研究為教材更新提供參考。本研究成果已經(jīng)在生命科學(xué)學(xué)院2008級、2009級同學(xué)的創(chuàng)新實驗中推廣應(yīng)用，取得理想效果。 3、《世界大口渦蟲分類學(xué)與系統(tǒng)進化研究學(xué)會》是2007年在瑞典貝塞爾大學(xué)成立的，本成果為大口渦蟲分類鑒定提供重要的參考依據(jù)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 1、日本三角渦蟲是探索再生機理常用的模式動物之一，其神經(jīng)的再生更是受到國內(nèi)外眾多研究者的關(guān)注。本實驗利用乙酰膽堿酯酶組織化學(xué)定位其整體神經(jīng)系統(tǒng)。結(jié)果表明：日本三角渦蟲神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由腦神經(jīng)節(jié)、腹神經(jīng)索和視神經(jīng)構(gòu)成中樞神經(jīng)，中樞神經(jīng)發(fā)生密集的樹枝狀分支神經(jīng)，在腦以及腹神經(jīng)索內(nèi)側(cè)相互連接，在口孔內(nèi)側(cè)形成口神經(jīng)環(huán)，在咽基部延伸至咽部組織，形成咽神經(jīng)網(wǎng)，在腦以及腹神經(jīng)索外側(cè)與側(cè)神經(jīng)索交匯，連接背神經(jīng)網(wǎng)和腹神經(jīng)網(wǎng)。研究成果推翻過去對于日本三角渦蟲“梯狀”神經(jīng)系統(tǒng)的認識，其中背神經(jīng)網(wǎng)、腹神經(jīng)網(wǎng)、側(cè)神經(jīng)索及咽神經(jīng)索為首次發(fā)現(xiàn)。 2、本文在國內(nèi)多處水域采集到大口渦蟲，經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)這些渦蟲形態(tài)相似而大小差異很大。國際普遍認為大口渦蟲的角質(zhì)陰莖的長度和形狀是大口渦蟲屬分類的關(guān)鍵依據(jù)。本文通過分別重復(fù)進行個體發(fā)育和角質(zhì)陰莖發(fā)育實驗，詳細闡明了其個體及關(guān)鍵分類性狀的發(fā)育過程，并制備了大量的蟲體標本，首次提出大口渦蟲角質(zhì)陰莖的長度隨著日齡延長而增長，不能作為鑒定依據(jù)，其形狀才是穩(wěn)定的分類性狀。在此基礎(chǔ)上確定我國大口渦蟲屬一新記錄種，即帆大口渦蟲。
獲獎情況
- 1、鄭東敏, 謝洪青, 汪安泰, 等. 2011. 日本三角渦蟲神經(jīng)系統(tǒng)的AChE組化定位. 動物學(xué)雜志, 46(1): 68 - 75. 2、趙鵬飛, 羅慧琳, 汪安泰. 2011. 大口渦蟲屬中國一新紀錄(扁形動物門，大口蟲目)及其分類性狀. 四川動物, 30(1): 39 - 44.
鑒定結(jié)果
- 以上兩篇論文發(fā)表情況分別見上述刊物或中國期刊網(wǎng)
參考文獻
- 1、Peter W, Reddien, Ne′stor J, et al. 2005. SMEDWI-2 is a PIWI-Like protein that regulates planarian stem cells. Science, 310: 1327 - 1330. 2、Changxin Ma, Xiaoan Wang, Shuizhou Yu. 2010. A small scale expression screen identifies tissue specific markers in the Dugesia japonica strain Pek-1. Journal of Genetics and Genomics, 37: 621 - 635 3、Nishimura K, Kitamura Y, Taniguchi T, et al. 2010. Analysis of motor function modulated by cholinergic neurons in planarian Dugesia japonica. Neuroscience, 168(1): 18 - 30. 4、Felix D A, Aboobaker A A. 2010. The TALE Class Homeobox Gene Smed-prep Defines the Anterior Compartment for Head Regeneration. PLoS Genetics, 4(6): 1 - 8. 5、Umesono Y, Agata K. 2009. Evolution and regeneration of the planarian central nervos system. Develop. Growth Differ, 51: 185 - 195. 5、汪安泰. 2005. 中國大口渦蟲屬三新種(扁形動物門, 大口蟲目, 大口蟲科). 動物分類學(xué)報, 30(4): 714 ~ 720.
同類課題研究水平概述
- 1 國外研究水平 三角渦蟲的神經(jīng)系統(tǒng)的研究在國外取得較多且深入的成果，Cebria等利用DjSYT抗體和12種不同的神經(jīng)特異性基因在渦蟲腦神經(jīng)節(jié)再生過程中的表達。Felix等發(fā)現(xiàn)日本三角渦蟲再生過程中能組織腦神經(jīng)節(jié)形成和準確定位的基因Smed-prep。Cebria等提取了大量的神經(jīng)相關(guān)性基因，并且利用原位雜交的方法清晰顯示出三角渦蟲的腦神經(jīng)節(jié)。Tazaki等從日本三角渦蟲的眼點中分離提取出神經(jīng)特異性基因，并采用軸突結(jié)合蛋白抗體顯示了神經(jīng)系統(tǒng)。Nishimura等利用抗日本三角渦蟲膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶的特異性抗體進行熒光免疫檢測技術(shù)，顯示了渦蟲的類膽堿能神經(jīng)的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)。國外對日本三角渦蟲的神經(jīng)系統(tǒng)定位多采用免疫組化的方法，缺陷在于方法復(fù)雜、成本高，不適合在教學(xué)中普遍應(yīng)用，且由于不同抗原抗體存在于不同的神經(jīng)結(jié)構(gòu)之中，其單一性特點注定難以顯示渦蟲的完整的神經(jīng)結(jié)構(gòu)。 全世界大口蟲目現(xiàn)有種類320多種，分3科24屬。其中大口渦蟲科占15屬230多種，迄今，大口渦蟲屬已報道的有效種類達197種。國際上于2007年在瑞士的貝塞爾大學(xué)成立了《世界大口渦蟲分類與系統(tǒng)發(fā)育研究學(xué)會》，每年召開一次學(xué)術(shù)會議，表明大口渦蟲在科研上具有重要的研究價值和科學(xué)意義。Morris等研究了大口渦蟲的胚胎發(fā)育過程，并提出大口渦蟲的胚胎發(fā)育過程明顯。Mouton等研究的大口渦蟲M. lignano個體發(fā)育過程中macpiwi基因的表達效果，提出大口渦蟲可作為基因表達的理想載體。體內(nèi)擁有大量未分化的細胞，并擁有一套特別的多能干細胞系統(tǒng)，在生長發(fā)育、形態(tài)建成和再生、細胞更新以及年齡研究方面具有巨大優(yōu)勢，是一種理想的模式生物。 2 國內(nèi)研究水平 三角渦蟲神經(jīng)系統(tǒng)在國內(nèi)的研究較為缺乏，李慧等對日本三角渦蟲進行組織化學(xué)定位的初步工作。于微完整定位出麗杰氏渦蟲和中國小達氏渦蟲的神經(jīng)系統(tǒng)，說明不同種的渦蟲神經(jīng)系統(tǒng)存在著極大的差異。薛德明等介紹顯示日本三角渦蟲神經(jīng)系統(tǒng)的3種方法，遺憾的切片的方法具有局限性，且僅靠腦神經(jīng)節(jié)的切片圖并不能稱之為完整的神經(jīng)系統(tǒng)。 至上世紀末期，我國學(xué)者僅記錄渦蟲21種，其中大口蟲目渦蟲僅記載間大口渦蟲1種。時隔70年，才有汪安泰等報道了第二個大口渦蟲的新種，即廈門大口渦蟲，至2005年我國大口渦蟲屬新種或新記錄種新增至6種，即管大口渦蟲；中國大口渦蟲，針大口渦蟲和鈍大口渦蟲。
