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本论文以白棘三列海胆(Tripneustes gratitla)为研究对象,通过周年逐月采集成熟海胆样本,并对该样本进行常规的生物学测定,利用光镜切片、透射电镜及扫描电镜等观测手段,进行白棘三列海胆的繁殖生物学研究,对白棘三列海胆的生殖腺组织学结构、性腺发育分期、精子和卵子的发生及其胚胎发育过程进行了详细的观察,在了解白棘三列海胆生殖腺指数、生殖腺组织细胞学季节变化规律及个体发育的基础上,为预测海南近海海域白棘三列海胆的繁殖季节及该种海胆人工繁殖提供科学依据,也将丰富棘皮动物类繁殖生物学的基础理论。研究结果如下:
1.随着月份的变化,白棘三列海胆的生殖腺指数也发生了一定程度的变化,1月份平均生殖腺指数达到最大值为11.83%,最低值出现在10月份,平均生殖腺指数仅为3.70%,其余各月份均在5%左右,受海南陵水海域全年水温普遍较高的影响,生殖腺指数季节性变化不明显,除5月份之外,其余各月份都有达到性成熟的雌雄个体,均可用于进行白棘三列海胆的人工繁殖。
2.卵巢发育周期可分为:恢复期(4月下旬至5月下旬);生长期(6月上旬至8月下旬);成熟前期(9月上旬至12月上旬):成熟期(12月中旬至竖年2月中旬);排放后期(2月下旬至4月中旬)。
3.精巢发育周期可分为:恢复期(4月下旬至5月下旬);生长期(6月上旬至8月下旬);成熟前期(9月上旬至10月下旬):成熟期(11月上旬至竖年2月中旬);排放后期(2月下旬至4月中旬)。
4.白棘三列海胆的雌、雄性生殖系统都有5列呈辐射状的生殖腺,每列之间稍愈合,借助于肠系膜束悬挂在间步带内侧。成熟时期的生殖腺呈叶状,象橘子瓣,体积较大,占据了壳内的大部分空间,从反口面中心延伸至提灯,生殖腺的每列在其反口端变为一根较短的生殖管,开口于顶系生殖板上的生殖孔。组织切片显示白棘三列海胆的精、卵巢均呈滤泡型,由结缔组织细胞构成滤泡壁,由处于不同发育阶段的生殖细胞及各种营养颗粒组成其内部结构,营养细胞排成支架,生殖细胞分布于滤泡中的支架上。
5.白棘三列海胆的卵子是经过卵原细胞、卵黄形成前期卵母细胞、卵黄形成初期卵母细胞、卵黄形成后期卵母细胞及成熟卵母细胞这5个阶段完成的,通过本研究结果,笔者认为白棘三列海胆的卵原细胞可能来源于卵巢的外部上皮细胞。
6.白棘三列海胆的精子是由滤泡壁上的精原细胞不断分裂增殖,发育成初级精母细胞、次级精母细胞,并很快分裂产生精子细胞后,最终发育形成的。在其精子发生的过程中,线粒体、核内染色质及细胞核都发生了明显的特征变化;白棘三列海胆的精子为原始型,由头部、中段和尾部三部分组成,呈锥形,顶体由细胞膜包裹,呈小球状,项体与细胞核之间为顶体下腔,线粒体集合体组成核后窝结构,尾部具有典型的“9+2”结构。在扫描电镜下观察成熟精子呈辣椒状。
7.在室内水温为25.8-27.5℃,盐度为32的条件下,白棘三列海胆受精卵在授精40min后开始进行第一次卵裂,经过9h后,胚胎细胞表面遍生纤毛,并打转上浮水面,进入囊胚期,之后逐渐发育为二腕幼虫期、四腕幼虫期、六腕幼虫期及八腕幼虫期,其中四腕幼体期持续时间最长;在整个胚胎发育实验过程中,都没有观察到海胆原基的出现。