原生动物、多细胞动物早期胚胎发育、腔肠动物及海绵动物研究进展.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,研究进展,原生动物,多细胞动物早期胚胎发育,腔肠动物,海绵动物,原生动物,是动物界中最低等的类群,有,自由生活,和,寄生生活,的两大类。寄生生活寄主多样,包括人类,动物和植物,;,自由生活的原生动物生活在淡水,咸水和土壤中。,土壤原生动物,泛指生活在土壤中或土壤表面覆盖的凋落物中的原生动物,是除了细菌和真菌之外的第三大土壤生物区系,.,1,促进植物生长,植物根际是土壤微生物最重要的栖息地,土壤提供给植物生长的营养，原生动物通过对微生物的捕食提高营养物质的矿化,.,当植物根尖生长时,分泌有机,C,到周围环境中,有利于细菌的生长,大量的细菌生长使有机,N,转化为细菌体的,N;,随后细菌被原生动物捕食,原生动物将摄食的细菌生物量中约,1/3,的,N,以,NH,4,+,的形式释放并被植物根系吸收,能够促进复杂根系的生长,使根系更细,且具有更多的分支,从而间接地促进植物的生长。,水分含量,:,与原生动物的密度密切相关,土壤原生动物的密度与 土壤含水量呈正相关。,温度,:,影响原生动物群落的组成和丰度。温度升高,原生动物的 数量明显增加,且群落结构发生改变。,pH,值,:,多数原生动物可以在相对较宽的,pH,值范围内生存,但最适,pH,值范围较窄。,pH,值,3.5,9.5,是土壤原生动物的生存范围,不同土壤中的嗜菌性巨大肉足虫在,pH,值为,7.0,时丰度最大,而在,pH,值小于,4.0,或大于,8.5,时生命活动受到抑制。因此,可以通过研究土壤原生动物的种类和丰度判断土壤的酸碱性。,氧气,:,极端环境条件下,如厌氧纤毛虫,它们可作为土壤氧气状况的指示生物,异毛虫是最典型的厌氧土壤环境栖息类群,对缺氧环境有重要指示作用。,CO,2,:,原生动物对环境中,CO,2,浓度敏感,当,CO,2,浓度增加时,土壤中鞭毛虫的密度呈增加趋势,裸变形虫的数量显著降低。,土壤原生动物具有丰富的种类和巨大的生物量,在土壤生态系统中具有十分重要的地位。作为,指示生物,原生动物有着其他动物无法替代的,特点,：,它们是细菌的主要摄食者,摄食的细菌量相当,多,；,具有更,高,的呼吸率；,世代时间极为,短,暂；,繁殖速度,快,等。,研究它们的群落结构、数量及多样性动态变化,可以很好地评价和监测自然环境变化及人类活动带来的环境污染。,例如，,有壳肉足虫在陆地生境中是很好的指示生物：它们比较容易鉴定及计数,在土壤中具有较高的生物量,而且生活方式各异,有明显垂直分布的特点,另外有关有壳肉足虫的个体生态学资料也较丰富,所以能被广泛应用于各种生物及非生物环境变化的监测。如一些有壳肉足虫可以作为土壤腐殖质类型的指示生物,它们在最适环境以外数量一般很低,即使土壤腐殖质类型只有微妙的不同,有壳肉足虫的种类及数量也有着明显的区别。,原生动物在环境监测中的应用研究,监测赤潮,水体中某些微小浮游生物,例如蓝藻、硅藻、腰鞭虫和纤毛虫等的大量繁殖和高度聚集能引起,赤潮,从而对水体中各种生物的生命活动造成严重的负面影响。研究发现赤潮会对原生动物的生命活动、种群数量和群落结构产生影响,因此可以在赤潮频发水域利用相应原生动物的存活率、摄食率、生长率、种群数量和群落结构的变化来监测赤潮的发生。,原生动物在环境监测中的应用研究,水体和土壤中农药的监测,有研究表明,农药,(,如氰戊菊酯、锐劲特,),进入水环境后,将使水环境中由鞭毛虫、肉足虫、纤毛虫等组成的原生动物群落结构在农药胁迫下发生变化,各种群均有不同程度的减少,但损伤最大的是纤毛虫,提出纤毛虫是原生动物中对农药比较敏感的一种指示生物。娄维义等进一步用乙酰甲胺磷对尾草履虫和绿草履虫的急性毒性作用进行了研究，结果发现乙酰甲胺磷的浓度与草履虫的急性毒性作用存在着明显的线性关系,且绿草履虫对药物耐受力要比尾草履虫更低,其对乙酰甲胺磷的敏感度更高,可以用它作为一种评价水环境污染的指示生物。,纤毛虫,个体相对较大,便于观察,对于环境的变化也比细菌敏感,能更及时地反映环境的变化,因此将纤毛虫作为指示生物,通过直接观察其数量、生长和变化状况进而反映细菌的生长和变化情况,间接评价污水处理的过程和处理效果的好坏,从而指导生产。,目前世界上普遍采用活性污泥法进行污水处理,即利用活性污泥中的细菌吸附、氧化分解污染物。原生动物是活性污泥中细菌的主要捕食者,而纤毛虫在运行良好的活性污泥中占原生动物总数的,70%,通过纤毛虫对细菌的捕食作用,使活性污泥中的细菌始终保持在对数生长期,促进生物消耗,减少污泥生成量。对细菌的捕食作用一方面促进细菌群落更快的生长和保持更高的活力,同时加快水生生态系统中磷的矿化,另一方面促进多种细菌的共存,协同促进污水净化。,原生动物在环境监测中的应用研究,空气中,CO,2,的监测,Treonis,等研究了由于大气中,CO,2,浓度增加导致的气候变暖对土壤原生动物的影响。研究表明原生动物对环境中,CO,2,浓度的增加是很敏感的,表现为鞭毛虫的数量增加,有壳肉足虫的数量显著减少。,而,Regin,研究发现当,CO,2,浓度升高时,土壤中的细菌数不变,但原生动物显著增多,菌根样品中原生动物显著减少。,这些研究为今后用原生动物来监测,CO,2,变化提供了极好的思路。,当前原生动物监测研究中存在的,问题,国内外研究人员对原生动物在环境监测中的可行性作了许多有意义的探究,为今后应用性监测研究提供了依据。但当前原生动物在环境监测中的应用也存在不容忽视的,问题,主要体现在以下几方面,:,自身的缺陷,。,如部分原生动物在实际环境监测中灵敏度不足,且同种原生动物在不同的生长期对污染物的敏感性和反应不同,;,除污染外的,其他环境因子影响监测结果,。,如生活在自然水体中的原生动物,除受到水环境中污染物的影响外,还受到气候、季节、地域和其他许多环境因子的影响,;,很多原生动物监测是在人工控制的实验室环境下进行的,与自然环境有一定的差别,;,由于,受实验条件、技术分析方法等制约,原生动物监测无法做到准确定量,不能对其各种生理、生化变化原因进行定量分析。,今后原生动物监测研究中的,研究方向,与生物统计、生物技术、数学分析、信息技术相结合,并与理,化检测相互补充、修正,选择与原生动物群落结构和功能适宜的,参数,建立适当的数学模型以监测预报环境质量的预警系统,;,建立具有高灵敏度和准确性的原生动物传感器,控制信号传导,偏差,提高监控预警的准确性,;,由于环境中污染物常是多来源、多种类的复合污染,它们之间,可能存在拮抗、抑制和协同作用,所以多种污染物的联合毒性监,测尚属空白领域,在未来的生物预警系统研究中具有较大地发展,前景。,4,土壤原生动物在碎屑食物链中的作用,土壤生态系统很大程度上是建立在死亡有机物所储存的能量及营养基础上。细菌及真菌等分解者可以利用这些能量与营养转化为自身生物量,而这些分解者又被小型动物、原生动物及线虫等摄食。目前己有多个土壤食物链结构的模型提出,原生动物可被更高营养级,例如捕食性的线虫及小的节肢动物等捕食。,土壤原生动物在这些食物链中起着关键的作用：,原生动物可以捕食一些多细胞动物无法摄取的细菌，是细菌的重要捕食者,然后被杂食性的及肉食性的线虫所捕食；一些小型鞭毛虫及肉足虫也可被一些大型肉足虫及纤毛虫捕食。因此,土壤原生动物在细菌与更高营养级之间起着重要的链接作用。,5,土壤原生动物对细菌的摄食作用,原生动物对土壤细菌数量的影响：,自然土壤环境中细菌的数量受到多种因素的影响,原生动物对细菌捕食也是因素之一。研究发现，在没有灭菌的对照土壤中的细菌数量明显减少,同时土壤中原生动物数量增加。土壤原生动物的活动被放线菌酮抑制时,细菌的数量保持高密度。,5,土壤原生动物对细菌的摄食作用,原生动物对细菌活动的刺激作用,：,原生动物的存在可以促进大量的细菌活动,例如固,N,、,C,O,2,释放、硝化作用以及铁载体的分泌等。,原生动物选择性捕食利于那些快速生长的细菌种类,；,原生动物分泌的有机物质促进了细菌的活动,；,细菌被捕食时,数量保持在对数增长期。,6,土壤原生动物对真菌数量的影响,嗜真菌的肉足虫可能会影响植物病原性真菌群落。在遭受小麦全蚀病（由真菌引起的）的土壤中发现嗜真菌的肉足虫的数量比正常土壤中高。在土壤中加入真菌后常可以观察到嗜真菌的原生动物数量显著增高,这些也许会有不良的作用,例如为了加强植物根部的定居作用将菌根真菌加到土壤中,或者为了控制一种植物病害而将一种真菌引入到土壤中,土壤原生动物有可能减少这些引入到土壤中的有益真菌的数量。,7,土壤原生动物的摄食对分解及矿化作用的影响,对,C,矿化作用的影响,:,研究发现在土壤微环境中,微生物呼吸,(,包括细菌及真菌,),占土壤异养呼吸的,91%,只有,9%,来自于土壤动物,其中,69%,来自于原生动物。因此一般认为原生动物本身所产生的,CO,2,占整个土壤生态系统产生的,CO,2,比例是非常小的,.,有原生动物存在的微环境中累积的,CO,2,浓度比没有原生动物时高,一般认为是原生动物对细菌活动的促进作用导致环境中,CO,2,浓度上升。,7,土壤原生动物的摄食对分解及矿化作用的影响,对,N,矿化作用的影响,:,原生动物可以提高土壤中,N,的矿化作用,原生动物对,N,矿化的促进作用来自于对细菌活动的刺激,或者直接分泌无机营养,N,，而细菌可以有效地利用无机营养,N,。,Wood,比较肉足虫与线虫对矿化作用的影响时发现：两种捕食者都可通过促进细菌活动的方式影响细菌的呼吸作用及细菌的群体数量,但肉足虫始终都能促进,N,的矿化,;,线虫只有在食物数量下降时才可促进,N,矿化。他推测肉足虫与线虫对,N,矿化作用的促进是以分泌无机,NH,3,的形式直接促进,N,矿化作用；肉足虫始终都能分泌无机,N,而线虫在细菌食物充足时分泌有机,N,当细菌食物耗尽时,分泌无机,N,。,早期胚胎发育,1970,年代,Pierceetal,提出“癌,一个发育生物学问题”的理论,指出肿瘤的发生在很大程度上与发育生物学有着密切的关系。随着对发育生物学领域认识的不断深入,研究者发现早期胚胎发育与肿瘤发生的生物学行为存在相似之处,并且胚胎与肿瘤之间存在着重要的相互作用,从发育生物学角度看,早期胚胎发育与肿瘤细胞在基因、蛋白、代谢水平和其它重要生物学行为方面存在相似性,为进一步从发育生物学角度去认识肿瘤,寻求治疗肿瘤开拓了新的思路,.,1,肿瘤的胚胎源性,胚胎是生物体从受精卵发育到成体的必经之路,发育生物学的核心问题是细胞分化,而肿瘤的发生正是正常分化调控基因被破坏导致异常分化的结果,许多肿瘤相关基因也显示出对胚胎正常发育分化的影响,.,这些调控基因是一类决定分化方向的基因,此类基因突变在肿瘤的发生发展中起着重要的作用,.,随着分子生物学、分子免疫学、肿瘤免疫学、发育分子生物学及实验胚胎学的发展,越来越多的实验研究证实了早期胚胎发育和肿瘤发生存在密切的相关性,.,从发育生物学角度提出了肿瘤来源于生物体发育过程中某些潜伏的胚胎残余组织的观点,.,因此，有学者认为肿瘤的最终克服将有赖于发育生物学相关分子机制的阐明,.,2,早期胚胎发育与肿瘤发生,从发育生物学角度研究胚胎到肿瘤再从肿瘤回到胚胎,两者之间的相关性对于探知他们之间的发生机制具有重要的作用。近来实验研究表明,早期胚胎发育和肿瘤发生之间的相似性主要集中在基因和蛋白质水平，在其他一些重要的生物学行为方面也存在惊人的相似性。如在早期胚胎发育过程中胚胎细胞正常分化和增殖的机制与肿瘤细胞非正常分化和增殖的机制、肿瘤的侵袭转移与早期胚胎植入、两者的免疫学逃避机制、血管形成以及调控机制等方面均存在明显的相似性。,3,早期胚胎发育与肿瘤发生相互作用,肿瘤发生和胚胎发育二者之间存在着错综复杂的联系和相关性,肿瘤细胞在胚胎性微环境中可以失去其恶性表型,而胚胎离开其发育的微环境也可以产生肿瘤,在胚胎性环境肿瘤细胞可以参与正常组织分化,早期胚胎发育需要一个特定的微环境,这种特定微环境中某个因素的改变将在很大程度上影响胚胎的早期发育,.,近来有研究报道基因型正常的胚胎干细胞向同系的小鼠腹腔移植可以产生极度恶性的肿瘤,.Papaioannouetal,在研究中发现将小鼠囊胚移植到子宫外导致了恶性畸胎瘤的生长,也表明了胚胎的早期发育离不开自身所需要的微环境,早期胚胎和肿瘤不同的归属,可能是由于所处微环境的不同所造成的,但这需要以后大量的实验进行验证,.,4,结论,从发育生物学角度研究早期胚胎发育与肿瘤发生的相关性,探索胚胎和肿瘤之间的相互作用,将有助于揭示生命早期的发育和调控机制,进一步从生命现象中认识肿瘤,同时也给科学工作者从另一个视角去研究肿瘤提供了一种全新的思路,.,但从发育生物学角度试图揭示肿瘤仍存在一定的局限性,早期胚胎发育和肿瘤发生的相关性仍需大量的实验验证,.,5,研究启示与展望,恶性肿瘤是一种特殊的生命现象,与我们的健康和生命息息相关，肿瘤细胞和早期胚胎相互作用,给予了我们一个启示,:,胚胎微环境也能导向和激活肿瘤发育潜能而使其表型逆转。这种相互作用的进一步研究有利于我们深入地理解胚胎和肿瘤两种“正,-,邪”生命现象的内涵,;,同时也有助于人们试图从生命现象中去寻求认识肿瘤、征服肿瘤的“新曙光”,对解析生命现象本身也提供了新的思维方法和探索方向,;,也为肿瘤细胞的分化和表型研究提供了新的理论和技术平台。,腔肠动物的毒素,腔肠动物属于腔肠动物门,是低等的后生动物,也是无脊推动物中种数较多的一个重要类群。其触手等部位分布有大量的腔肠动物所特有的攻击及防卫性细胞,刺细胞,其中的毒液会引起动物的蜇伤中毒。腔肠动物毒素的主要成分为蛋白质、肽类、酶类和介质毒素,而肽类毒素是天然毒素中毒性最强的一种。腔肠动物在药用方面有着广阔的开发前景,随着医学科学的发展,对腔肠动物等海洋生物的药用研究日渐深入。,海绵动物,地球上最古老、最简单的动物,但对它在生物进化中的定位却经历了一个漫长而复杂的认识过程,.,作为“活化石”,海绵动物为生物演化研究提供了最好的证据,;,而对海绵动物研究更令人入胜的是近年来人们发现硅质海绵动物骨针的独特结构和良好光纤特性,从而开辟了利用纳米生物技术进行仿生合成的广泛研究领域,.,我们可以根据海绵动物的发现及新的分子生物学进化证据,骨针硅蛋白催化合成生物硅的研究进展及仿生合成在纳米生物技术和医学领域的潜在应用,.,参考文献,1,艾山,阿布都热依木,古丽布斯坦,夏扎丹木,.,土壤原生动物的,作用,.,新疆师范大学学报,(,自然科学版,),2010,6(2):29.,2,陈素芳,徐润林,.,土壤原生动物的研究进展,.,中山大学学报,(,自,然科学版,),2003,6:42.,3,邢礼军,王幼珊,孙众鑫等,.AM,真菌与原生动物在花生上双接,种效应初探,J 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