利用SSrRNA序列对四种腹毛目纤毛虫系统进化及一种纤毛虫细胞结构的研究

【摘要】：本文以腹毛目纤毛虫弯棘尾虫(Stylonychia curvata)为材料，应用扫描电镜术、透射电镜术和SDS-PAGE技术等从细胞超微结构和蛋白质组成、细胞骨架体系等不同水平探讨了纤毛虫细胞结构的分化特征；以腹毛目中尖毛虫科的贻贝棘尾虫(Stylonychia mytilus)、膜状急纤虫(Tachysoma pellionella)，尾柱虫科的大尾柱虫(Urostyla grandis)，游仆虫科的包囊游仆虫(Euplotes encysticus)，全列虫科的红色伪角毛虫(Pseudokeronopsis rubra)，及其形成的三种类型的休眠细胞为材料，应用分子克隆和分子系统学技术，探讨了腹毛目纤毛虫的系统进化及其细胞分子遗传特征，所得结果按两部分论述如下： 1．弯棘尾虫超微形态及蛋白组成 (1) 细胞超微结构 弯棘尾虫细胞超微结构具有尖毛虫科纤毛虫细胞结构的典型特征。细胞经选择性抽提、DGD包埋—去包埋方法所获得的类中间纤维—核纤层—核骨架体系中，表膜下皮层的纤维网络表现出一定的不均一性。网络中比较致密的部分主要是含有10-30nm的类中间纤维或纤维束，比较稀疏的网络区主要由直径10nm左右的类中间纤维组成。核纤层—核骨架体系的纤维网较原细胞质区域的密集，在核内周缘，电子着色程度较深的核纤层纤维紧密排列成薄层状。在细胞质面，由核纤层发出许多纤维或纤维束与中间纤维相连接；在核的内面，核纤层的纤维与核骨架纤维相联系，整个核纤层厚度约50nm；细胞核内为直径约10nm的核骨架纤维网络，整个网络内的纤维明显要比由中间纤维构成的细胞质网络区域密集。 ，博士学位论文 利用SsrRNA序列对四种腹毛目纤毛虫系统进化及一种纤毛虫细胞结构的研究 (2)营养细胞和休眠细胞蛋白组成比较 与营养细胞相比较，弯棘尾虫休眠细胞保留了部分营养细胞中的蛋白条带: 3、82.9、77.2、65.7、62.3、58.3、48.6、40.4、37.2、35.2、31.0、25 4、16.3 kD(即与营养期细胞共享的条带)，又丢失了部分条带， 同时还产生 结果表明纤 二口︵从︺ OJ .es占 T一些特异性条带:70.1、56.3、46.2、28.2、26.2、24.2、22.2 kD。 毛虫在形成毛基体吸收型包囊的过程中，蛋白组成发生了较显著的变化。其蛋白 组成的变化也可能反映了细胞休眠后基因表达状态的改变。 (3)结论 弯棘尾虫细胞中存在类中间纤维一核纤层一核骨架体系，该结构体系由直 径IOnln左右的纤维及其纤维束形成胞质纤维网和细胞核核纤层及核骨架纤维 网。与营养细胞相比，休眠细胞的蛋白组成发生了较为显著的变化。 2.腹毛目纤毛虫的系统进化 (l)腹毛目纤毛虫营养细胞的系统进化树 通过对4种腹毛目纤毛虫营养细胞和3种休眠细胞的SSrRNA序列测定、比 对，利用NJ和MP法构建了系统进化树，所得结果揭示:由共同祖先进化来的 过程中，形成两个分枝(NJ树):一枝是EuPlote:encysticus与AsPidisca steinii以 90%的自举置信水平首先聚在一起，说明两者的亲缘关系较近，且较早地与其他 类群分离开来，形成独立的一个分枝;另一枝中，按分离出来的顺序依次为: Dioph娜那少endieulata、阶。聊ehia transj公ga、Pseudokeronopsis rubra、价。s沙la 罗andis，而匆20毋ehia柳tilus与parauros勺口a weisses以40%(NJ树)和74%(Mp 树)自引导值聚在一起，sterkiella，口va与onychodromus quadricornutus以99 %(NJ树)和97%(MP树)聚在一起，序列比对的结果支持位于进化树最上 端的两对纤毛虫在进化上有较近的亲缘关系;NJ树和MP树的拓扑结构只在某 些细节上稍有不同，如:价。s如la grandis和Psoudokeronop:15 rubr。的进化顺序 等。研究中发现:被划入游仆亚目的万叩zote:。n娜ticus和A胡idisca steinii在进 化途径上较早的与腹毛目的其他亚目相分离，独立进化。 (2)腹毛目纤毛虫休眠细胞分子遗传特征的比较分析 对来自大尾柱虫的尾柱虫类包囊、包囊游仆虫的毛基体非吸收型包囊及膜状 急纤虫的毛基体吸收型包囊三种不同类型的休眠细胞，并以营养细胞作为参照， 博卜学位论文利用SSrRNA序列对四种腹毛目纤毛虫系统进化及一种纤毛虫细胞结构的研究 利用Kimura双参数法对其SSrRNA的碱基组成、碱基在密码子中的位置、遗传 距离和标准误以及转换颠换数量及百分率进行了比较分析，其中: 遗传距离:大尾柱虫和包囊游仆虫营养细胞间的遗传距离为0.162，二者休眠 细胞的遗传距离为0.170，数值十分接近，说明虽然纤毛虫的生理状态发生了改 变，但其遗传特性仍然保持高度的一致性;大尾柱虫一贻贝棘尾虫以及包囊游仆 虫一贻贝棘尾虫营养细胞间遗传距离分别为0.046和0.159，相应包囊间的遗传 距离分别为0.250和0.269，包囊与营养虫之间的遗传距离存在一定的差异，原 因可能是营养细胞中选择贻贝棘尾虫作为形成毛基体吸收型包囊的代表，而选择 膜状急纤虫包囊作为毛基体吸收型包囊的代表，两者己涉及属的变化，从而导致 了比对过程中遗传距离差异的产生。为此，作者将包囊游仆虫和大尾柱虫的营养 细胞和相应的休眠细胞的SSrRNA做了进一步的比对，结果显示:包囊游仆虫和 大尾柱虫的营养细胞与各自的休眠细胞的SSrRNA的遗传距离分别为0.007和 0.009，说明休眠细胞与营养细胞间的遗传特