秀丽线虫精子发生和精子受精的研究进展
神奇的模式生物—秀丽隐杆线虫
神奇的模式生物—秀丽隐杆线虫摘要：本文对秀丽隐杆线虫的模式生物一般特征入手，介绍了线虫形态学、生物学特征和繁殖、基因组和遗传学等方面的内容。
关键词：秀丽隐杆线虫模式生物基因组最近，秀丽隐杆线虫用于生物实验材料倍受科学家们的关注。
进入21世纪以来，已经有六位科学家利用秀丽隐杆线虫为实验材料揭开了生命科学领域的重大秘密而获得了诺贝尔奖。
1974年英国科学家悉尼·布雷内（Sydney Brenner）第一次把秀丽隐杆线虫作为模式生物，成功地分离出线虫的各种突变体，发现了在器官发育过程中的基因规则而获得了2002年诺贝尔生理学或医学奖。
与悉尼·布雷内共同分享诺贝尔奖的有两名科学家，其中一位科学家是英国约翰·苏尔斯顿（John E. Sulston），通过显微镜活体观察线虫的胚胎发育和细胞迁移途径，于1983年完成线虫从受精卵到成体的细胞谱系。
另一位科学家是美国的罗伯特·霍维茨（H. Robert Horvitz），是利用秀丽隐杆线虫作为研究对象进行了“细胞程序性死亡”研究。
克雷格·梅洛（Craig C. Mello）和安德鲁·菲尔和（Andrew Z. Fire）利用秀丽隐杆线虫实验发现一种全新的基因调控方式—RNA干扰（RNAi）而获得2006年诺贝尔生理学或医学奖。
此外，Martin Chalfie证明了GFP(绿色荧光蛋白)作为多种生物学现象的发光遗传标记的价值。
在最初的一项实验中，他用GFP使秀丽隐杆线虫的6个单独细胞有了颜色，由此获得了2008年化学奖。
究竟什么原因使秀丽隐杆线虫成为如此富有盛名的实验材料？1.秀丽隐杆线虫一般特征秀丽隐杆线虫是一种食细菌的线形动物，学名是Caenorhabditis elegans，通常缩写成C.elegans其成体长仅1mm，全身透明，以细菌为食，居住在土壤中，被称为“自由生活线虫”。
1.1分类地位秀丽隐杆线虫属于线虫门（Phylum nematoda）、侧尾腺纲（Secernentea）、小杆线虫目（Rhabditida）小杆线虫科（Rhabditidae）小杆线虫属（Caenorhabditis）。
秀丽隐杆线虫在环境毒理学中的应用研究进展
079CARCINO GENESIS ，TERATO GENESIS &MUTA GENESIS2022年1月第34卷第1期秀丽隐杆线虫在环境毒理学中的应用研究进展赵悦，卞倩*(江苏省疾病预防控制中心，江苏南京210009)收稿日期：2021-07-18；修订日期：2021-12-27作者信息：赵悦，E-mail ：****************。
*通信作者，卞倩，E-mail ：*****************【摘要】秀丽隐杆线虫作为最经典的模式生物之一，具有生长周期短、易于繁殖培养、遗传背景清晰、进化高度保守等优点，目前已被广泛应用于毒理学的各个领域。
本文总结了秀丽隐杆线虫在毒理学应用中的一些优势，并结合具体实例重点对其在环境毒理学领域中的应用研究进展进行综述。
【关键词】秀丽隐杆线虫；模式生物；环境毒理学；毒性研究中图分类号：R994.6文献标志码：A文章编号：1004-616X(2022)01-0079-03doi ：10.3969/j.issn.1004-616x.2022.01.016随着现代化工农业的迅速发展，生态环境和人类健康受到越来越严重的威胁，农药、重金属、持久性有机污染物等引起的环境污染问题已成为当今世界关注的热点问题。
对环境污染物进行系统、全面的安全性风险评估，对未知化学品进行高通量的毒性筛选以及构建更加科学、高效、准确的毒效应和毒作用机制研究模型，是未来毒理学发展的重要趋势。
传统的理化分析方法，依赖色谱、质谱等昂贵的仪器，仍不能评价多个污染物联合作用的结果。
以大鼠、小鼠等啮齿动物为代表的经典毒理学试验，存在试验周期长、试验成本高、不能对大量毒物快速评价等缺点，且动物福利和伦理问题也是当前质疑和争论的焦点。
斑马鱼虽然也广泛应用于环境毒物的毒理学研究中，但是对饲养条件和环境要求较高。
体外细胞毒性试验尽管具有经济、快速等优点，但是因不能模拟体内毒物动力学过程而限制了其广泛应用。
植物秀丽隐杆线虫的生命史和生物学特性研究
植物秀丽隐杆线虫的生命史和生物学特性研究植物秀丽隐杆线虫是一种微小的线虫，通常生活在植物根际以及土壤中。
这种线虫体形柔软，虚弱，但却有着十分耐久的生命力。
在自然界中，植物秀丽隐杆线虫是一种常见的有害生物，它会在农作物的生长过程中带来许多危害，导致产量降低和质量下降。
但是，对于科学家和生物学家们来说，植物秀丽隐杆线虫却是一个十分有趣的研究对象。
植物秀丽隐杆线虫的生命周期包括卵、孵化、四个幼虫期和成虫期。
它们通常在土壤中以卵的形式存活。
一旦卵孵化，秀丽隐杆线虫就开始进入其四个幼虫期。
在每个幼虫期，它们会通过脱皮来适应其环境，同时也会增长其身体大小。
在第四个幼虫期结束后，秀丽隐杆线虫就成长为成虫。
成虫期通常只持续几天。
在这段时间里，秀丽隐杆线虫会寻找适合繁殖的环境并进行交配。
交配过后，雌性线虫会产生大量的卵，以保证下一代线虫的繁殖。
植物秀丽隐杆线虫的生物学特性十分独特。
一方面，它们是一种无性繁殖的生物。
在一些极端环境下，秀丽隐杆线虫可以通过无性生殖形式来繁殖后代。
这种能力使得它们具有更强的环境适应性和生命力。
另一方面，植物秀丽隐杆线虫也是一种寄生性生物。
它们依靠吸食植物的汁液来维持生命。
在植物上寄生的时候，植物秀丽隐杆线虫会带来许多的害处。
它们可以带来大量的病原体，使得植物易感染疾病。
另外，它们还会阻碍植物的营养吸收，导致植物的生长和发育受到限制。
为了对植物秀丽隐杆线虫有更深刻的理解，许多科学家和生物学家们对其进行了大量的研究工作。
他们发现，植物秀丽隐杆线虫和其他许多线虫一样，具有一些非常重要的遗传特征和发育特性。
这些特征不仅是对于研究其生命史和行为学特征有帮助，而且也对于构建运用于其他生物的众多遗传学和生物学模型具有指导意义。
尽管植物秀丽隐杆线虫是有害生物，但它们作为一个重要的研究对象，对于生命科学的进一步发展具有重大的意义。
通过对植物秀丽隐杆线虫的生物学特性和遗传学特征进行研究，不仅有助于我们更好地了解其在自然界中的地位和作用，还有助于我们在理解其他生物的生命史和行为学特征上得到更多的启发和指导。
秀丽隐杆线虫研究综述
秀丽隐杆线虫研究综述一、本文概述秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans，简称C. elegans）是一种微小的、透明的、生活在土壤中的线虫，自20世纪60年代以来，它已成为生物学研究的重要模型生物之一。
由于其生命周期短、繁殖迅速、基因组小且相对简单等特点，秀丽隐杆线虫被广泛用于研究细胞生物学、发育生物学、神经生物学、遗传学、基因组学等多个领域。
本文旨在对秀丽隐杆线虫的研究进行全面的综述，从基础生物学特性、基因组学进展、到其在各个领域的应用研究，以期为读者提供一个清晰、全面的秀丽隐杆线虫研究图景。
二、秀丽隐杆线虫的基本生物学特性秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans，简称C. elegans）是一种具有独特生物学特性的小型线虫，其身体长度仅约1毫米，属于线虫动物门、无尾感器纲、小杆目、小杆科。
自1974年被悉尼·布伦纳（Sydney Brenner）选为遗传学研究的模式生物以来，秀丽隐杆线虫已成为生物学和医学领域广泛研究的对象。
生命周期与繁殖：秀丽隐杆线虫的生命周期大约为3天，在适宜的环境下，它们能以极快的速度繁殖。
它们通常以细菌为食，尤其是大肠杆菌（Escherichia coli），并通过摄取这些细菌来获取所需的营养。
成年线虫通过自交或雌雄同体交配繁殖，产生的后代数量巨大，每个成虫一生可以产生多达300个子代。
基因组与遗传学：秀丽隐杆线虫的基因组相对较小，约含有1亿个碱基对，使其成为研究基因功能和基因相互作用的理想模型。
由于其生命周期短、繁殖迅速，科学家能够迅速地进行遗传筛选和基因编辑，以研究特定基因的功能。
神经系统与行为：秀丽隐杆线虫拥有相对简单的神经系统，仅由302个神经元组成。
尽管如此，这些神经元足以控制线虫的各种复杂行为，如觅食、逃避、交配等。
这使得秀丽隐杆线虫成为研究神经生物学和行为学机制的重要工具。
衰老与疾病模型：秀丽隐杆线虫因其短寿命和快速的生理变化而成为研究衰老机制的理想模型。
(最新整理)秀丽隐杆线虫综述
(完整)秀丽隐杆线虫综述编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)秀丽隐杆线虫综述）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为(完整)秀丽隐杆线虫综述的全部内容。
秀丽隐杆线虫综述摘要:随着生命科学研究的不断深入，模式生物的重要性也在不断的体现出来，秀丽隐杆线虫就是其中一种非常重要的生物。
对秀丽隐杆线虫的特征、研究进展及未来发展方向进行简要的综述。
关键词：秀丽隐杆线虫；研究;前景在20世纪60年代中期S.Brenner为了研究动物的发育和神经，领先选择了以秀丽隐杆线虫为研究的实验动物[1]。
现今,秀丽隐杆线虫已经成为当今生物学家研究细胞代谢与细胞生长、分化、衰老、凋亡等生命活动的协同与调节机制的重要模式生物之一。
1.秀丽隐杆线虫的生物学特征在1998年作为人类基因组测序的一个项目，秀丽隐杆线虫的全部序列完成测定，基因组序列全长9。
7×104kb,大约编码19000个基因,其中约有40%的基因与人类的相似［2］。
其成虫体长约为1mm，由959个体细胞组成。
其胚胎发育过程中的细胞分裂分化以及细胞的的衰老凋亡都具有高度的程序性，便于对其进行遗传学的分析。
由于上述原因,秀丽隐杆线虫已经成为现代发育遗传学、遗传学、细胞生物学研究的重要模式生物。
为人类认识细胞打开了一扇新的大门。
秀丽隐杆线虫在性成熟之后能够产下三百到三百五十左右的各种各样表型的幼虫.从卵到成虫只有3.5d，寿命约2~3周，非常适合实验室进行生物学研究。
在发育过程中，秀丽隐杆线虫共生成1090个细胞，其中131个将会死亡，所以，野生型秀丽隐杆线虫成虫有959个细胞，并且每个细胞的位置固定不变。
秀丽隐杆线虫
研究历史
秀丽隐杆线虫1900年，Maupas把这种棒状的蠕虫命名为Rhabditis elegans，因为群体繁殖为“r-选择”的 缘故，早在1948年Dougherty and Calhoun便指出了它在遗传学研究中的重要性。1952年，Osche把它置于 Caenorhabditis亚属，1955年Dougherty最终把它命名为Caenorhabditis elegans（其中Caeno意为 recent; rhabditis意为 rod; elegans意为nice）。广泛使用N2 Bristol品系，由Staniland从英格兰Bristol附近的 蘑菇堆肥中分离，1965年被定为参考种N2。在此过程中，Dougherty建立了线虫的琼脂板接种，大肠杆菌的培养 方法和无菌单培养方法。对秀丽线虫的早期研究工作，主要集中在解剖、营养、生理和生殖等方面，直到1960s 中期，随着DNA双螺旋结构的揭示和遗传密码的发现，使得当时的生物学家认为，“人脑是生命科学研究的最后 堡垒。”
研究意义
细胞凋亡现象及其机理，最早是在线虫中被揭示的。凋亡（apoptosis）是一个希腊文来源的词语，这个字 眼表达的是花儿凋谢，树叶飘零的景色。“梧桐一叶落而知天下秋 ”、“搦搦兮秋风，洞庭波兮木叶下 ”的意 象恐怕正是说的这种意境：优雅，含蓄，还带点淡淡的忧伤，更因为飘落时那种虽然有些无奈却坦然以受之的美。 由于线虫研究开创了一个对今日生物医学发展，具有举足轻重的全新领域，同时也因为以线虫为基础的凋亡研究 对基础和应用生物学，产生的巨大推动作用，卡罗林斯卡医学院的诺贝尔奖评选委员，会将年2002年生理和医学 奖授予了，线虫生物学的开拓者：西德尼·布雷纳（Sydney Brenner）、约翰·萨尔斯顿（John Sulston）和 线虫凋亡之父罗伯特·霍维茨（Robert Horvitz）。
线虫的生殖特征和遗传机制研究
线虫的生殖特征和遗传机制研究随着科技的不断进步，越来越多的生物学家开始关注微生物学。
其中，一种特别重要的研究对象就是线虫。
线虫是一种微小的多细胞生物，在科学研究中扮演着重要的角色。
对线虫的研究不仅能够帮助我们更好地了解神经系统、生产力和寿命等方面的问题，还能够帮助我们分析更复杂的生物系统。
在这篇文章中，我们将探讨线虫的生殖特征和遗传机制研究的最新进展。
线虫是一种雌雄同体的生物，它们的生殖器官包括卵巢、子宫、精巢和阳具。
线虫通过自体交配和异体交配两种方式进行繁殖。
在自体交配中，线虫先用自己的精子受精自己的卵子，然后再收缩肌肉将自己的卵子膨胀推出身体。
与此同时，它们也会释放出数千个自己的精液，以便与同样的意愿的其他线虫交配。
异体交配则是指两个线虫之间的交配。
雌性发出一种化学信号来吸引雄性，在气味和触觉的刺激下，雄性向雌性爬过去，开始交配的过程。
近年来，线虫的遗传机制研究已经取得了非常重要的突破。
线虫被认为是一种天生的模式生物，因为它们的生命周期短且容易被培养。
这使得线虫成为了基因遗传研究的绝佳对象。
研究人员利用CRISPR/Cas9技术对线虫的基因进行编辑，研究不同基因对线虫生长和发育的影响。
关于线虫的遗传机制，人们在21世纪初就对其进行了广泛的研究，已经发现了一些基本的特征。
线虫的遗传密码是由约20000个基因编码的RNA组成的。
这些基因被组织成6个染色体。
线虫的DNA序列和其他相关信息被分析和记录在线虫基因组数据库中。
近年来，我们已经掌握了大量的线虫基因组信息，这大大促进了线虫遗传学的研究。
与其他生物一样，线虫的基因遗传特征可以在代际之间传递。
当线虫自体交配时，两个亲本的核会融合，形成一个两倍体生殖细胞。
由于受到随机突变的影响，每个新一代线虫的染色体组合都将有所不同。
不过，在线虫的遗传系统中，也会产生一些可预测的变化。
例如，当互补的基因副本分别来自两个不同的亲本时，它们可能会在后代中产生交叉，从而形成新的基因组合。
浅谈秀丽隐杆线虫的模型建立与研究进程
浅谈秀丽隐杆线虫的模型建立与研究进程作者：邓阳来源：《大东方》2017年第04期摘要：秀丽隐杆线虫作为一种简单的多细胞真核生物由于具有较多优点成为科研者建立模型与药物靶点研究与新药研制的重点研究生物。
本文仅将近年来秀丽隐杆线虫的特点、模型建立及研究进展作简要整理与分析。
关键词：秀丽隐杆线虫；模型筛选建立一个较为优良的筛选模型，至少应具备良好的稳定性、重复性和可操作性这些特征。
在传统的药物研究中，实验者往往使用小鼠、兔子作为模型研究药物靶点和进行药物研发，但这些动物模型具有传代时间长、受环境因素影响较强、实验结果准确性低等缺点，而秀丽隐杆线虫作为一种操作较为简便的生物逐渐被尝试，优点也不断显现。
一、秀丽隐杆线虫（以下简称线虫）的“秀丽”之处1.易于培养。
实验过程中线虫一般在琼脂平板上或液体培养基中培养，温度在20℃左右，以E.coli OP50为食。
能在-80℃冰箱长期保存[1]，因其稳定性较强而便于保存与使用。
2.繁殖快，且产后代数量多，成本较低。
其绝大多数个体为雌雄同体，雄虫仅占0.05%。
一只雌雄同体野生型线虫可以产出 300个左右的后代，其在产卵期产卵，优先选择雄性的精子。
若与雄虫交配，后代数则可多达1000个。
20℃时，野生型线虫发育一个世代仅需要3d左右，平均寿命为2-3 周。
3.线虫以动物整体作为实验对象，同时规模容易进行扩大研究。
线虫成虫体长仅1mm，体径30μm，结构相对简单。
从最初的培养板准备，到最终目的线虫筛选或特定量化性质的测定均可以实现全/半自动化，因此具有较高的操作性，准确率高。
目前研究者已完成线虫全基因组测序，并且这些基因中高达42%的基因与人类基因同源[1，2]，其遗传背景相对清晰。
因此作为整体动物实验，当药物在体内的作用靶点不止一个时，往往能提供更准确的评估。
4.线虫身体透明，便于染色、观察与荧光标记。
这一特点已被用于基于线虫的高通量筛选并获得了成功[3]。
二、药物模型的建立1.抗衰老药物模型的建立自20世纪70年代开始，研究者便开始逐步将秀丽隐杆线虫模型用于人体衰老、神经生理学等领域的研究。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
HEREDITAS (Beijing)2008年6月, 30(6): 677―686 ISSN 0253-9772 综 述收稿日期: 2007−12−13; 修回日期: 2008−02−25基金项目: 中国科学院百人计划项目, 国家自然科学基金项目(编号：30771056)和蛋白质研究计划项目(编号：2006CB911002)资助[Supported by Hu- ndred Talents Program of CAS, the National Natural Science Foundation of China (No. 30771056) and the Major State Basic ResearchProgram of China (No. 2006CB911002)]作者简介: 汪斌(1976−), 男, 博士, 助理研究员, 研究方向：细胞生物学。
E-mail: wangb@刘志宇(1983−), 男, 研究生, 研究方向：细胞生物学。
E-mail: liuzhy@通讯作者: 苗龙(1971−), 男, 博士, 研究员, 博士生导师, 研究方向：细胞生物学。
E-mail: lmiao@DOI: 10.3724/SP.J.1005.2008.00677秀丽线虫精子发生和精子受精的研究进展汪斌, 刘志宇, 苗龙中国科学院生物物理研究所 生物大分子国家重点实验室, 北京 100101摘要: 秀丽线虫精子发生过程包括减数分裂和精子活化两个阶段, 通过早期特异基因的表达和后期蛋白分子的翻译后修饰, 精原细胞发育成为具有运动能力的精子。
其受精阶段包括精子运动、精子竞争、精卵信号通讯以及精卵融合等过程。
通过突变体筛选目前已经获得了一些影响精子发生或受精的突变体, 并且对其中一些突变体进行了基因克隆和功能分析的研究。
这些研究不仅对于阐明精子发生和受精的机理具有重大的理论意义, 而且对男性不育的治疗和男性无毒避孕药物的研发可能提供重要的依据。
文章阐述了目前在线虫精子发生和精子受精两个方面的研究进展。
关键词: 精子发生; 受精; 精子竞争; 减数分裂Recent advances in the study of spermatogenesis and fer-tilization in Caenorhabditis elegansWANG Bin, LIU Zhi-Yu, MIAO LongNational Laboratory of Biomacromolecules , Institute of Biophysics , Chinese Academy of Sciences , Beijing 100101, ChinaAbstract: Spermatogenesis in Caenorhabditis elegans , mainly consisting of meiosis and spermiogenesis (or sperm activa-tion), is a complicated cell differentiation process. The germ cells develop into matured motile spermatozoa after the ex-pression of specific genes during meiosis and protein posttranslational modification during spermiogenesis. The spermato-zoa compete with each other, communicate with and finally fertilize the oocytes such that new individuals are generated. A group of mutants related to spermatogenesis, sperm motility and fertilization are obtained through the sterile screen. Some specific genes in spermatogenesis and fertilization have been cloned and their functions have been studied. C. elegans is an attractive model to dissect the complexities of spermatogenesis and fertilization. The advances in the study of C. elegans may give insights to important targets for the study of male infertility and contraceptives in humans.Keywords: spermatogenesis; fertilization; sperm competition; meiosis精子发生和精卵受精是生物体生殖和发育的基础, 对这一领域的研究不仅有助于增强人们对生物体生殖和发育本质的认识, 而且对人类一些重要疾病的防治也具有借鉴和指导意义[1]。
秀丽线虫的生678 HEREDITAS (Beijing) 2008 第30卷殖依赖于两性配子的形成和结合, 其精子与哺乳动物精子一样都经历了精子形成、精子活化、精子运动和受精等过程, 进一步的研究表明, 许多生殖相关基因在线虫和哺乳动物之间具有高度的保守性[2]。
此外, 秀丽线虫作为模式生物, 具有很好的遗传背景和研究手段[3]。
因此秀丽线虫成为研究精子发生和受精作用的理想实验材料。
线虫精子发生和受精过程受多种因素的调控, 而精母细胞内特异基因的表达和蛋白分子的翻译后修饰在线虫精子发生过程中起着决定性的作用[4~7]。
应用遗传学分析和基因功能分析的手段, 在秀丽线虫中已经克隆分离和鉴定了40多个与精子发生或精子受精相关的基因, 这些基因有些在精子发生中起着重要的作用, 有些则与受精作用密切相关[6]。
线虫精子发生过程分为精母细胞减数分裂和精子细胞活化2个阶段, 通过此阶段未分化的精原细胞分化成为具有运动能力的精子。
受精过程包括精子运动、精子竞争、精卵信号通讯和精卵融合等阶段; 精卵受精后形成受精卵, 进而发育成个体。
下面 将分别对这两个方面的研究进展进行论述。
1 秀丽线虫的生殖特征秀丽线虫(Caenorhabditis elegans )有雄性和雌雄同体两种性别特征, 雄虫只有一个U 型生殖腺, 而雌雄同体线虫具有两个U 型生殖腺(图1)[8]。
雌雄同体线虫发育到4龄(L4)后期时开始在U 型生殖腺内生成精子, 产生约300个精子后停止, 精子储存在U 型生殖腺近受精囊端; 随后开始产生卵子, 排出的第一个卵子将存储在生殖腺近端的精子推入受精囊并使之活化。
雄虫在L4后期开始持续产生精子,精子储存在储精囊中, 在与雌雄同体线虫交配时被排出并活化。
雌雄同体线虫能够利用自身产生的精子在受精囊内完成受精, 而在与雄虫交配后则优先利用雄虫的精子进行受精[6]。
利用秀丽线虫具有雌雄同体这一特殊生殖特点, 筛选雌雄同体线虫自身不育, 而与野生型雄虫交配后能产生杂交后代的突变体, 可以分离到与精子形成、活化或受精相关的基因。
秀丽线虫的这一生殖特性使之成为研究精子发生和受精的理想模式生物。
线虫精子不同于其他生物体的精子：首先, 线虫精子没有鞭毛, 而是通过伪足进行爬行运动; 其次, 线虫精子细胞中没有微丝(F-Actin)和微管(Microtu- bule), 而是以精子主要蛋白(Major sperm protein, MSP)形成细胞骨架, 通过精子主要蛋白聚合/解聚的动态循环, 实现精子细胞的定向迁移[9]。
但秀丽线虫在精子形成、精子活化、精卵识别和受精作用等方面与其他生物体相似。
秀丽线虫不仅具有良好的遗传背景和操作特性, 而且其精子的形成和活化过程可以在体外完成, 这为研究精子发生的分子机理提供了极大的便利[6,7]。
2 精子发生2.1 精子发生过程线虫精子发生(spermatogenesis)是一个复杂的细胞分化过程, 主要分为两个阶段：减数分裂期和精子活化期。
通过精子发生时空特异的基因转录、翻译和蛋白质修饰, 生殖细胞经历减数分裂、Fibrous body-membranous organelle(FB-MO)转运和精子活化等一系列过程。
减数分裂期：轴细胞通过有丝分裂, 以芽裂的方式产生初级精母细胞。
初级精母细胞通过减数分图1 雌雄同体成虫的性腺[8]左臂为性腺的生殖细胞系, 右臂为性腺外壳肌肉细胞。
性腺被外壳细胞所包被, 一条臂上有5个外壳细胞, 其中近端第3~5个细胞的收缩促进排卵。
Fig. 1 Schematic representation of the adult hermaphrodite gonad [8]The left shows germ line and the right shows somatic cells of gonad arm. The gonad arm is covered by gonadal sheath cells. Number 1−5 suggested the position of one member of each pair. Ovulation is facilitated by the contraction of the proximal sheath cells (pairs 3−5). The picture was reproduced from WormBook by copyright permission of David Greenstein.第6期汪斌等: 秀丽线虫精子发生和精子受精的研究进展 679裂, 以出芽的方式生成精子细胞。
第一次减数分裂产生两个次级精母细胞; 第二次减数分裂中, 次级精母细胞以出芽的方式生成单倍体的圆形精子细胞, 并留下一个残余体(图2A)[7,10,11]。
在两次减数分裂过程中伴随着FB-MO的形态变化, 次级精母细胞出芽生成精子细胞时FB-MO复合体被转运至精子细胞中, 其后FB的外膜收缩回MO, 丝状的MSP蛋白复合物解聚分散到精子细胞胞质中, MO富集在精子细胞的细胞膜附近(图2B)[7,10,11]。
精子活化期(spermiogenesis)：圆形精子细胞在胞外信号的诱导下活化, 通过MO与细胞膜融合及图2秀丽线虫精子发生(A)及FB-MO复合体的形态变化(B)过程[11]A: 初级精母细胞在减数分裂起始时从轴上芽裂下来, 通过两次分裂形成4个精子细胞; B: FB的形成依赖于MO(B1), 在初级精母细胞中FB完全被MO的膜包被(B2)。