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蜱类是专性吸血的外寄生动物,传播多种人、畜疾病,造成极大伤害。蜱类的一个重要生物学特点是能够迅速产生大量后代,雄蜱在其中发挥着重要作用。蜱类生殖生理学是国际上研究的热点领域,但雄蜱的研究较少。本论文以广泛分布于我国的长角血蜱(Haemaphysalis longicornis Neumann)雄蜱为研究对象,利用扫描电镜、透射电镜、SDS-PAGE、2D-PAGE、质谱和质量肽谱、细胞培养、电洗脱纯化、微生物学、cDNA文库构建及目的基因筛选等现代生物学技术,对雄蜱生殖系统进行了系统研究,包括雄蜱生殖系统的结构、精子形成过程及其影响因素、精巢及其附腺的蛋白组成、功能物质分离及氨基酸序列测定,并尝试用分子生物学方法筛选更多功能物质。以上研究对于深入阐明精子形成及调控机理,揭示蜱类生殖生物学规律、适应对策和生理调节机制具有重要的科学意义。
长角血蜱雄蜱生殖系统由精巢、输精管、射精管和附腺复合体组成。随发育期的不同,精巢发生显著变化,饥饿期精巢及附腺复合体很小,表面光滑。吸血两天,精巢后端明显变粗,精巢表面具有褶皱,附腺复合体逐步增大。交配期时,精巢最大,表面光滑,交配后期,精巢与交配期比较,减小,尤其表面出现褶皱,最末端收缩成管状。
随着雄蜱吸血,精子细胞开始发育。饥饿期精巢中的细胞为初级精母细胞,形状不规则;吸血两天,细胞变化不大,但细胞即将进入快速生长期;吸血三天,进入细胞的快速生长期,核边缘明显,核仁致密,细胞质中含有粗面内质网、大量线粒体和高尔基体。细胞与细胞的边缘有小的液泡;交配期的精子细胞发生了巨大的变化,为次级精母细胞。细胞的基膜部位为缘泡,核及核膜消失,管状物占据了细胞大部分位置,中间的细胞质中可看到高尔基体、线粒体和多泡体;交配后期,精子细胞分化,线粒体,高尔基体增多,缘泡分布在细胞边缘,管状物减少,细胞中出现致密的染色体。
交配后的精子细胞随精荚进入雌蜱贮精囊。精子细胞顶盖打开,为直线状。随着精子细胞收缩,细胞弯曲,精子内部物质在顶盖处突出,直到完全出现。这时,收缩减弱,精子细胞后端内陷,成为成熟的精子,细胞为直线状。
长角血蜱精巢总蛋白含量随发育期的不同而变化。饥饿期精巢蛋白含量最低,吸血两天,急剧增加,交配期达最大,交配后蛋白含量降低。附腺总蛋白含量的变化趋势和精巢相似。
饥饿期精巢SDS-PAGE分析,主要条带8条,各条带颜色很浅。吸血两天,主要条带增加8条,交配期,主要条带又有所增加,增加了分子量为15.9Kd、21.1 Kd、37.3Kd、78.1 Kd四条带。交配结束后,分子量为15.9 Kd、21.1 Kd、37.3Kd、78.1 Kd、85.4 Kd处的蛋白含量明显减少,几乎消失。
附腺提取物经SDS-PAGE分析发现饥饿期的主要条带有7条,颜色浅。吸血两天,增加了9条。交配期,又增加了分子量为34.2Kd、42.1Kd、46.4Kd、68.5Kd、70.9Kd的蛋白带。交配结束后,在分子量为74.1Kd和77.1Kd处又增加两条蛋白带,而分子量为13.9Kd、16.7Kd、18.4Kd、26.3Kd和34.2Kd蛋白带颜色变浅。
附腺蛋白经双向电泳分析发现,各时期具有大量的蛋白点,其中一些蛋白点各时期存在差异。挑选差异明显的6个蛋白点进行了MALDI-TOF-MS分析,将所得:PMF数据在线进行比对,检索NCBI数据库。确定其均为未被NCBI数据库所记录的新蛋白。分析这些点与NCBI数据库相关蛋白的匹配程度,反映出它们在结构或功能上具有一定的相似性。6个蛋白点按其功能可分为三类:免疫调节蛋白、与谷氨酸相关蛋白、细胞结构蛋白。
蜕皮激素和保幼激素均影响长角血蜱精巢蛋白成分。0.25 ng/μl剂量的20E在分子量为15.9Kd、50.0Kd和54.1Kd处显著提高精巢蛋白含量;0.50 ng/μl的20E与对照组比较没有显著差异;1.00 ng/μl,1.50 ng/μl和2.00 ng/μl的20E降低各蛋白含量。10μg/μl的JH Ⅲ在各分子量处增加精巢蛋白含量,尤其37.3Kd处增加明显;50μg/μl的JH Ⅲ降低各分子量蛋白;100μg/μl剂量的JH Ⅲ能显著提高精巢蛋白含量,200 μg/μl剂量的JH Ⅲ与对照组比较,没有明显差异。
保幼激素影响附腺蛋白成分。1μg/μl剂量的JH Ⅲ能增加大于35.6Kd的蛋白成分,对小于35.6Kd的蛋白成分影响不大,新增分子量为26.3Kd蛋白。10μg/μl剂量的JH Ⅲ在分子量42.1Kd处显著提高蛋白含量,12.5Kd蛋白带消失;50μg/μl剂量的JH Ⅲ显著降低蛋白含量,仅有74.1Kd,60.9Kd,42.1Kd,35.6Kd,34.2Kd和16.7Kd蛋白,其余蛋白带消失。100μg/μl除显著增加42.1Kd的蛋白外,其余蛋白稍有减少。200 μg/μl剂量的JH Ⅲ开始降低各蛋白含量。
附腺粗提物能够促进精子细胞的成熟。实验组为附腺粗提物和分离的附腺蛋白。附腺分泌物不仅促进精子细胞顶盖打开,而且促进精子细胞由圆形到长形的转变,发挥功能的物质主要为12.5Kd的蛋白。12.5Kd蛋白的N-端6个氨基酸序列为:1,G、E、L;2,I,K;3,Q,L;4,F;5,K,P;6,L。因蛋白含量极少,所测出来的结果为可能的氨基酸。长角血蜱附腺粗提物具有抗大肠杆菌活性。分离附腺粗提物发现,2ng分子量为807Kd,670Kd,80Kd和30Kd蛋白具有抗菌活性,其中,670Kd的蛋白活性最强,抑菌圈直径为26.5mm。807Kd,80Kd和30Kd蛋白的抑菌圈直径分别为15.6mm,17.5mm和14.0mm。附腺提取物不具有抗金黄色葡萄球菌活性。
采用分子生物学方法建立雄蜱附腺cDNA文库,筛选出最大769bp的插入片断,经NCBI比对,未见到相关基因序列,推断可能为新的基因片断。利用cDNA文库可为研究长角血蜱功能蛋白提供新途径。