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成都生物所揭示滇蛙(Nidirana pleuraden)肩腺组织结构及其分泌物的信息素活性
发表日期: 2020-06-11 作者: 龚宇舟 文章来源:
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 由于两栖类为脊椎动物中有水向陆的过渡类群,其对陆地环境的适应仍不充分,为此该类群演化出了一系列的皮肤腺体,这些腺体不仅在辅助机体呼吸,调节水盐平衡等基础生理活动中发挥重要作用,还介导着两栖类的防御反捕、免疫抗病、社交与繁殖等重要生存行为。两栖动物的皮肤腺从微观上可以分为颗粒腺(serous gland)、黏液腺(mucous gland)、脂腺(lipid gland)及混合腺(mixed gland)四类,均为单一泡状腺,而在宏观上,这些腺体可能在动物的某一特定身体部位发生群聚,形成肉眼可见的宏大腺体结构(macrogland),如蟾蜍和蝾螈的耳后腺。而滇蛙(Nidirana pleuraden)的肩腺也是一种由简单腺体聚集在动物前肢后方体侧所形成的宏腺结构,引人注意的是,该腺体与蛙类中常见的婚垫在发生上有相似之处,均为雄性所独有,且当动物处于繁殖季时,腺体的发达程度较非繁殖季更高。肩腺这一特殊的性二型腺体是否在滇蛙种内的两性通讯中扮演着重要的角色呢? 

 成都生物研究所生物多样性与生态系统服务领域谢锋研究员团队结合形态学、组织学及动物行为学手段,对滇蛙肩腺的显微及亚显微结构、组织化学性质及分泌物的信息素活性进行了探索。结果表明,滇蛙肩腺十分独特,除了普通颗粒腺、I型及II型黏液腺外,还有一种特化的黏液腺参与了其构成。这种特化黏液腺体型巨大,而且在肩腺中占据主导地位,其具基底细胞核的高柱状黏液细胞辐射围绕着一个明显的空腔,表明了自身存在旺盛的分泌活动。针对肩腺组织切片的过碘酸雪夫染色及梅森三色染色的综合结果表明,腺体内部合成中性糖类或黏蛋白,透射电镜的扫描结果则进一步证明肩腺中的特化黏液腺内拥有大量组成上不均一的分泌泡,以及糙面内质网和高尔基体等蛋白加工与运输的关键细胞器。取样滇蛙肩腺进行匀浆后作为刺激源的动物行为学实验揭示出该腺体分泌物具有吸引雌性滇蛙的功能,且该功能在雄性滇蛙求偶鸣叫介入或利用胰蛋白酶处理匀浆后失效,说明肩腺的外泌产物为多肽或蛋白性质的信息素,推测其起作用的场景是在雄性鸣叫的间歇期,短距离内加快雌性对潜在配偶的定位。 

 本项研究扩展了无尾类化学沟通领域的基础知识,有助于后续在两栖动物中进行繁殖生态及多模态通讯探索。目前,研究成果以“Structural and bio-functional assessment of the postaxillary gland in Nidirana pleuraden (Amphibia: Anura: Ranidae)”为题发表于动物学研究专业期刊Zoological LettersGong, Y., Zeng, Y., Zheng, P. et al., 2020. DOI: 10.1186/s40851-020-00160-w)。本项工作受到国家重点研发项目(No.2017YFC0505202)及栗子坪国家级自然保护区物种保护项目的支持。 

 

    

   

  1. 雌雄滇蛙体侧照片(注意肩腺为雄性特有),及解剖肩腺正反面 

    

   

  2. 滇蛙肩腺组织切片染色结果 

    

   

  3. 滇蛙肩腺扫描电镜观察结果 

    

   

  4. 滇蛙肩腺透射电镜观察结果 

    

   

  5. 肩腺匀浆功能检验结果证明其具有吸引雌性效果 


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