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蝗虫中肠形态结构比较与相关酶活性研究

曾慧花  
【摘要】: 本文采用扫描仪、光学显微镜、扫描电子显微镜对7科20属21种不同分类阶元的蝗虫中肠进行了比较研究,并采用酶标仪对中华稻蝗和东亚飞蝗中肠和唾液腺淀粉酶、纤维素酶和蛋白酶活性进行了测定,从组织学、细胞学和细胞超微结构三个层次上了解每种蝗虫中肠的结构特点,分析中肠与胃盲囊结构与功能的关系,进一步探讨蝗虫中肠和胃盲囊结构与进化的相关性,同时,本文还对中华稻蝗和东亚飞蝗的消化酶进行了分析。本文不仅对蝗虫的形态学、分类学和蝗虫的系统进化有着重要意义,同时也为蝗虫生理学以及防蝗治蝗提供了理论依据。 通过扫描仪和体视显微镜对20种蝗虫中肠长度变化的比较研究发现,随着物种的进化,中肠在消化道所占的比例逐渐增大,对食物的消化和吸收能力逐渐增强;而胃盲囊处于一种退化的趋势。随着蝗虫物种的进化,消化道几丁质内膜的特化程度增加,并显示出明显的纹理结构,肠壁肌肉组织的强度增大,组织方式紧密,其内壁显示出环肌结构。 通过石蜡切片在光学显微镜下对18种蝗虫中肠的比较研究发现,蝗虫中肠细胞壁有规律地内褶,内褶高度变化较大,说明蝗虫消化道有较大的伸展性。同时本文首次发现蝗虫中肠有调节细胞(Adjustive cells,Ac),观察发现:首先,该细胞群在柱状上皮细胞间有规律地相间排列;第二,该细胞群形成一个瓶颈状结构,瓶颈的顶端开口朝向消化道腔面(图版Ⅸ:6,8,9,10,11,12),分析认为该细胞的功能是与分布在鳞翅目、毛翅目幼虫以及蜉蝣目和襀翅目昆虫中的杯细胞(goblet cells)相同,主要是驱动K~+与H~+的交换,而形成营养物质吸收的“液流循环”,以提高蝗虫中肠的消化率,有效分离营养物质,并防止食物快速进入后肠,同时,也有利于消化酶的保存和重复利用,避免随食物残渣排出体外。 通过扫描电子显微镜对东亚飞蝗中肠结构的研究,观察到围食膜是一层半透膜,其作用是保护上皮细胞,避免食物颗粒通过时造成的损伤,围食膜有较强的通透性,有利于营养物质的渗透,同时对中肠有区室化作用,能有效分离已消化的营养物质,通过调节细胞群在肠道中形成“液流循环”从而提高对营养物质的吸收效率。 通过对蝗虫中肠和唾液腺中消化酶活性的比较研究,发现这三种消化酶均无种属的差异,而存在组织特异性。中华稻蝗和东亚飞蝗对淀粉和蛋白质的消化过程中,中肠起主要作用,唾液腺起辅助作用,而对纤维素的消化中中肠和唾液腺均起重要的作用。


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