中国大鲵基础生物学及其进化的研究

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1、湖南师范大学博士学位论文中国大鲵基础生物学及其进化的研究姓名：彭亮跃申请学位级别：博士专业：发育生物学指导教师：刘筠20100501摘要中国大鲵(Andriasdavidianus)俗称娃娃鱼，隶属有尾目、隐鳃鲵科、大鲵属，是我国特有的濒危有尾两栖类动物，也是世界现存两栖类中体型最大的古老动物，曾广泛分布于我国中南部各省。有尾类是扩散能力较差的脊椎动物，它们对水环境的依赖程度较大，克服不同阻碍的能力也较差，因此它们的分布区的大小在一定程度上反映它们的地质年龄和演化历史，在两栖类动物中分布最广的类群可能是一个最古老的类群。中国大鲵在我国分布跨越不同的气候带和不同的水

2、系，是现存有尾目动物中分布最广的一个物种，这说明了中国大鲵漫长的进化历史和位于两栖类中原始类群的地位。中国大鲵还被认为是研究脊椎动物一些新出现的解剖结构进化速率和方式的模式系统，因此它在研究陆生四足类动物系统演化中具有重要的科学价值。本文从形态解剖学、细胞生物学和分子生物学等方面对中国大鲵在有尾两栖类中的进化地位进行了较系统的研究，主要内容如下：1．从形态解剖学方面对中国大鲵的骨骼系统、呼吸系统、心血管系统、生殖系统和胚胎发育作进一步的研究，并利用已有研究资料对有尾两栖类动物各个系统的特征进行分析比较，以便能更加准确地了解中国大鲵在有尾两栖类中的系统演化地位。中国

3、大鲵在形态结构上具有很多独特的地方，保留了很多在进化过程中的痕迹。中国大鲵骨骼系统中的原始特征包括犁骨齿列的“(^)”状圆弧形，保留相当完整的麦氏软骨，脊椎骨属双凹形，荐椎分化尚不明显，肩带和腰带多软骨，髂骨与荐肋连接位置不固定，且通过软骨相连，这决定了其后肢对身体的支持作用仍很有限。中国大鲵的附肢骨也表现出这种过渡类型的原始性，如其后肢的体位更加类似于鱼类，后肢向后伸展，且在趾间有蹼，适应在水中游动，四肢在水中的使用多于在陆地上。中国大鲵无明显咽部，呼吸通道和食物通道在口腔处形成交叉。呼吸道仅为短的喉头气管室，喉头和气管的分化不明显，喉头气管室后面直接与肺囊相连

4、，吸气主要是通过口腔抽吸压入空气到肺部，呼气时腹壁肌肉收缩，压迫气体从肺部排出，但是体腔没有分隔，肋骨不完善，肺也没有出现高度肌组织化。所以，中国大鲵的这种呼气能力还是比较原始的。因为生活于水环境下太多的浮力会成为一个问题，而肺的存在会使浮力增加，中国大鲵的肺有部分简化，它通过身体前后摇摆的运动和皱褶的皮肤表面来增加气体交换。中国大鲵个体发育过程中出现带鳃的幼体阶段和用肺呼吸的成体阶段，心血管结构的演变重现了其进化过程中从水生到陆生的这个过程。成体心房中出现了纵隔，但是它的房间隔有很多孔洞，使左右心房的血液能够混合。中国大鲵只有一个心室，但心室内壁具有多为前后延伸

5、的肌肉小梁，能够在一定程度上减少左右心房来的血液的混合。动脉圆锥中有纵向的脊状螺旋瓣，可以大致区分这两类含氧量不同的血液而将它们分送肺循环和体循环。成体有四对动脉弓，与鱼类相似，并且它还保留有颈动脉导管、波氏导管、后主静脉和腹壁静脉。中国大鲵精巢内各级生精细胞从基底到管腔不遵循精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞、精子细胞和精子的排列方式，而是同步Ⅱ发育的生精细胞成团分布，这与硬骨鱼精细管的生精上皮排列方式相似，是一种比较原始的小叶型精巢。中国大鲵的前肾被精巢替代，精巢通过一些输出小管直接与泌尿系统的中肾管相连，因之中肾管输精兼输尿。大多数的有尾两栖类进行体内受精

6、，而中国大鲵与两栖类中的原始种类(小鲵科Hynobiidae和鳗螈科Sirenidae)一样是进行体外受精的。中国大鲵的卵裂方式与其他两栖类不同，而与辐鳍亚纲的鲟科鱼相似。2．从细胞生物学的角度对中国大鲵精子超微结构、染色体核型和基因组大小进行了研究。中国大鲵的精子由头部、颈部和尾部三部分构成。与其他有尾两栖类精子结构相比在尾部缺失线粒体，尾部中轴为圆柱形，没有项体钩。在所有进行体内受精的有尾类动物中，精子的产生与泄殖腔腺相关联，相应的精子颈部较长，而在体外受精的种类精子颈部较短并且没有泄殖腔腺。中国大鲵进行体外受精，精子颈部也较短，但是出现了泄殖腔腺，这说明它处

7、在从体外受精向体内受精过渡的一种中间阶段。中国大鲵具有2n=60条染色体，整个染色体组由15对大染色体和15对微小染色体组成。大染色体包括3对大型的中部着丝粒染色体，3对亚中部着丝粒染色体，9对端部着丝粒染色体。微小染色体包括9对中部和亚中部着丝粒染色体，6对端部着丝粒染色体。使用流式细胞仪测定了中国大鲵的基因组大小数据(41．66pg／2C)。并且利用已有研究资料从染色体数目、形状和基因组大小方面对中国大鲵在有尾两栖中的进化地位进行了研究。III3．从分子生物学角度对中国大鲵的同工酶和线粒体基因进行了研究。对中国大鲵六种组织三种同工酶(LDH，EST，SOD)进

8、行了研究，