Репродуктивная система самцов корбикулы японской (corbicula japonica) Амурского залива (японское море)

2000

Известия Тихоокеанского научно-исследовательского рыбохозяйственного центра

Том 127

Л.А.Масленникова, Г.Г.Калинина

РЕПРОДУКТИВНАЯ СИСТЕМА САМЦОВ КОРБИКУЛЫ ЯПОНСКОЙ

На Дальнем Востоке корбикула обитает в эстуариях, солоноватых лагунах, озерах вдоль всего побережья Японского моря. Это ценный пищевой моллюск, объем и добыча которого в нашем крае последнее время увеличиваются. Популяционная структура корбикулы в водоемах южного Приморья изучается (Колесникова, 1998; Дуванская, Кривошеева, 1998), так же как состав жирных кислот липидов и ионов тяжелых металлов в органах и тканях (Калинина и др., 1997; Калинина, 1998). Однако рост промысла корбикулы в Приморье ставит вопрос о сроках гаметогенеза, состоянии половой железы этого моллюска. Сведения о репродукции корбикулы, обитающей в зарубежных водах, отрывочны (Fusiwara, 1975; Kramer, 1979; Ituarte, 1985). В связи с этим мы изучали строение репродуктивной системы самцов корбикулы японской Corbicula japónica и ее состояние в течение года.

Моллюсков собирали в устье р.Раздольной в течение 1995-1996 гг. с глубины 1,0-1,5 м два раза в месяц, во время нереста каждую неделю. Кусочки семенников размером 0,5 см фиксировали жидкостью Буэна. Парафиновые срезы толщиной 3 мкм для морфологических исследований окрашивали азаном, гематоксилином Эрлиха с докраской эозином (Ромейс, 1953), ДНК выявляли реакцией Фельгена.

Степень зрелости семенников на протяжении года определяли визуально и уточняли цитологическими наблюдениями. Ежемесячно учитывали количество половых фолликулов в поле зрения микроскопа при увеличении 7 х 10, их среднюю площадь, площадь зоны роста и формирования. На микрофотометре МФ-2 определяли среднюю оптическую плотность зоны формирования (окраска по Фельгену). К зоне роста отнесли часть фолликула, занятую сперматогониями и сперматоцитами I и II порядка, к зоне формирования - площадь, на которой располагаются спер-матиды и сперматозоиды. Все измерения выполняли с помощью рисовального аппарата РА-5, полярного планиметра ПП-2К и выражали в условных планиметрических единицах. Морфометрические показатели позволили рассчитать степень зрелости семенников (К) в каждом месяце как произведение площади формирования (S) на ее оптическую плотность (Р): К = S х Р.

Морфометрические данные дополнялись цитологической характеристикой клеточных генераций сперматогенеза в семеннике в течение года. Для изучения строения репродуктивной системы использовали серийные парафиновые срезы.

Для электронной микроскопии материал фиксировали в 2 %-ном глутаральдегиде на 0,5 М какодилатном буфере, содержащем 2,9 % NaCl, дофиксировали 1 %-ным OsO4 на том же буфере и заключали в арал-дит. Срезы просматривали в микроскопе JEM-100 В.

Гонады корбикулы японской являются парными органами, состоящими из сильно разветвленных трубочек с многочисленными терминальными и латеральными фолликулами (половыми пузырьками). У хорошо питающейся зрелой особи перед нерестом фолликулы полностью заполнены сперматозоидами, образующими спирально закрученную группу клеток жгутиками к центру, и дозревающими половыми клетками. Фолликулы в этот период составляют большую часть висцеральной массы. Трубочки каждой гонады в результате серии слияний образуют пару гонодуктов, которые идут каудально и дорзально по направлению к области половых отверстий. Отверстия в виде продольных щелей расположены на крошечных папиллах, локализованных на каждой стороне дор-зальной вершины висцеральной массы, как раз впереди от мышцы рет-рактора ноги.

Строение гонодуктов зависит от нерестовой активности самцов. Осенью в период пролиферации сперматогониев и весной на стадии "активного гаметогенеза" стенки гонодуктов утолщенные и спавшиеся (рис. 1). В период нереста гонодукт сильно растянут и складок на его стенке нет (рис. 2).

Рис. 1. Гонодукт корбикулы японской в ноябре. Азан

Fig. 1. Mollusc's gonoduct in November. Azan

Ткань, выстилающая гонодукт, заслуживает особого внимания. Осенью внутренние стенки гонодукта сморщенные с продольными гребнями соединительной ткани, на которые опираются реснитчатые столбчатые эпителиальные клетки; среди них наблюдаются клетки с гранулярной цитоплазмой. Как правило, реснитчатые столбчатые клетки имеют выпуклые эллипсовидные ядра. Их цитоплазма слегка окрашивается эозином, а участки клеток в местах выхода ресничек более интенсивно. Среди столбчатых клеток однослойного многорядного реснитчатого эпителия встречаются одиночные клетки бульбообраз-ной формы, которые лишены ресничек и содержат гранулярную цитоплазму (рис. 3). Многочисленные секреторные пузырьки сосредоточены в апикальной части этих клеток под плазматической мембраной и откры-462

ваются широкими устьями в просвет гонодукта. В конечных отделах гонодуктов количество клеток с гранулярной цитоплазмой возрастает.

Рис. 2. Стенка гонодукта кор-бикулы японской в августе. Гематоксилин Эрлиха с эозином

Fig. 2. Corbicula gonoduct's wall in August. Erlich hematoxylin with eozin

Рис. 3. Секреторные клетки в стенке гонодукта. Гематоксилин Эрлиха с эозином

Fig. 3. Secretory cells in gonoduct wall. Erlich hematoxylin with eozin

^ у,. Висцеральная часть гонады про-

ф л АЛ у низана мышечными волокнами, которые

^ Л Г^ ^ ' ^^ V 43146 встРечаются в стенке гонады, и

* ^  кровеносными синусами. В зависимос-

ти от степени зрелости семенника толщина его стенки меняется; наименьшую ^^^ толщину стенка имеет перед нерестом,

_ ^^^^ наибольшую в период относительной

половой инертности. Стенка фолликула семенника корбикулы состоит из ба-^^ * зальной мембраны толщиной около 0,5

мкм (рис. 4). Электронно-микроскопические исследования показали, что она образована из аморфного вещества и тончайших волоконцев. Снаружи к базальной мембране примыкают мышечные волокна, а далее располагается соединительнотканный слой, в нем наблюдаются одиночные мышечные волокна и кровеносные сосуды. На внутренней стороне ба-зальной мембраны располагаются вспомогательные клетки и первичные сперматогонии. Морфология вспомогательных клеток изменяется на про-

463

тяжении всего репродуктивного периода. В октябре они крупные и не имеют отростков. Весной, по мере формирования сперматогенного слоя, их тело разветвляется и многочисленные отростки простираются до просвета фолликулов. В период пролиферации они отделяют одну группу сперматогониев от другой. При спермиогенезе головки формирующихся сперматозоидов погружены в тело вспомогательных клеток.

Рис. 4. Стенка фолликула корбикулы японской: а - соединительнотканные элементы, б - мышечное волокно, в - базальная мембрана, г - базальная часть первичного сперматогония, д -базальная часть вспомогательной клетки

Морфометрические данные. На протяжении зимы фолликулы семенника имеют небольшой диаметр, а с середины апреля начинают увеличиваться (рис. 5). Максимальная величина их средней площади в поперечном сечении приходится на конец июня, июль. Зона роста начинает увеличиваться в начале апреля и достигает максимального значения в июне-июле. К августу средняя площадь зоны роста уменьшается и сохраняется до середины августа; в конце месяца она исчезает. Зона формирования впервые отмечается в конце мая и занимает третью часть фолликула, ее средняя площадь нарастает быстро и в июне имеет наибольшее значение, уменьшается в августе (рис. 5). К началу октября она отсутствует. Оптическая плотность половых элементов в зоне формирования быстро возрастает в течение июня и достигает максимума в июле. В августе она незначительно уменьшается, а в начале сентября становится минимальной. Оптимальная зрелость семенника отмечается в июле (рис. 6).

Цитологические данные. Крупные сперматогонии в фолликулах корбикулы имеются в течение всего года. В конце сентября - декабре появляется небольшое количество мелких, а в январе и начале марта их количество незначительно увеличивается. Активный сперматогенез отмечается в мае. Наибольшее количество мелких сперматогониев наблюдается в начале июня, к июлю их доля в составе зоны роста заметно уменьшается. Первые сперматоциты I появляются в мае. В конце мая 50 % половых клеток зоны роста представлены сперматоцитами I в профазе; в середине июля эти клетки преобладают, а в августе встречаются редко. Сперматоциты II появляются в начале мая, в июне на их долю приходится около 30 % клеток, а в начале августа они исчезают. Зона формирования в июне состоит только из сперматид на разных стадиях спермиогенеза, в июле представлена как сперматидами, так и сперматозоидами, а в августе имеет только сперматозоиды.

464

о

ьо

b -

Рис. 5. Морфометри-ческая характеристика семенников корбикулы японской в течение года: 1 -средняя площадь фолликулов, 2 - средняя площадь зоны роста, 3 - средняя площадь зоны формирования

Fig. 5. Morphometric season characteristic of cor-bicula testis: 1 - average follicles' area, 2 - average area of growth zone, 3 - average area of formating zone

IX x XI X" 1

III /f I/ ✓/

Месяцы

Морфологический и цитологический анализы клеточного состава семенников корбикулы в разные сезоны показали, что половой цикл самцов начинается во второй половине октября, но до середины апреля течет вяло.

Анатомическое и гистологическое строение семенников корбикулы японской имеет много общего с таковым у ряда двустворчатых моллюсков (Qiese, Реа^е, 1974). У некоторых моллюсков, например мии японской, от парных гонад отходят гонодукты, которые сливаются в половой пузырек; из него выходят короткие терминальные гонодукты, идущие к половым отверстиям ^юк-пеу, 1963). Гонодукты и половые отверстия имеют высокую иннер-вированность ветвями церебровис-церальной комиссуры, которая проходит через эту область. Парные ветви из этих нервных тяжей следуют за основными гонодуктами в гонаду.

t/а I//// i х

Рис. 6. Зрелость семенника кор-бикулы японской в течение года

Fig. 6. A maturity state of corbi-cula males' gonads in different season

Функция реснитчатых клеток, по-видимому, заключается в помощи выведения гамет из половых путей. Пожалуй, для двустворчатых мол-

465

люсков реснитчатый эпителий является особенно характерной разновидностью тканей с пограничными функциями. Он покрывает не только выводные протоки, но также поверхность гонады, жабры, желудок и кишечник (Заварзин, 1976). Общая организация ресничек достаточна универсальна для разных животных. Химически реснички образованы бел-ково-липидным комплексом с наличием протеинов. Последние способны расщеплять АТФ, энергия которой обеспечивает подвижность ресничек (Satir, 1974). У этих клеток, очевидно, следует предполагать наличие высоких способностей к физиологической регенерации. Значение буль-бовидных клеток не ясно, но по их внешнему строению можно предположить секреторную функцию голокринового типа.

Функциональной единицей семенника у двустворчатых моллюсков является фолликул. Стенки его образованы целомическим эпителием, лежащим на базальной мембране (Дзюба, Масленникова, 1987). Мезен-химная ткань гонады, которая у многих видов двустворок служит для накопления и хранения питательных веществ, у корбикулы хорошо развита. В фолликулах формирование гамет тесно связано с изменениями вспомогательных клеток на протяжении всего сперматогенеза. Возможно, что вспомогательные клетки у корбикулы, как и у позвоночных, формируют в просвете фолликула над сперматогониями особый отдел, в котором находятся сперматоциты, сперматиды и сперматозоиды. Благодаря этому, вероятно, создаются условия, благоприятные для прохождения сперматогенными клетками всех стадий мейоза и завершения спермио-генеза, подобно тому как это приписывается аналогичным компартмен-там в семенниках млекопитающих (Райцина, 1982).

Каждый половой цикл начинается с размножения малодифференци-рованных клеток, хранилищем которых является гонада. Их пролиферация вызывается многими, в том числе и гонадными, факторами. Половая железа с участием стенки регулирует определенное для каждого полового цикла количество клеток. В.В.Евдокимов и Г.Г.Калинина (1995) определили, что индивидуальная плодовитость корбикулы составляет 6 млн. яйцеклеток.

Мышечные клетки и соединительнотканные волокна образуют в гонаде единый мышечно-сухожильный орган, тонус которого стимулирует гаметогенез, а сократительная функция играет решающую роль в процессах нереста. Кроме того, попеременное сокращение небольших групп миоцитов способствует циркуляции гемолимфы в сосудах, не имеющих собственных контрактильных элементов.

При сравнении состояния семенников моллюсков в течение года оказалось, что в зал. Петра Великого нет ни одного двустворчатого моллюска, у которого стадия пролиферации была бы столь длительной и вялотекущей, как у корбикулы японской. В то же время в июне в фолликулах корбикулы наряду со сперматоцитами I и II порядка наблюдаются многочисленные скопления сперматид, начавших или закончивших спермиогенез. В июле и августе фолликулы заполнены сперматидами на разных стадиях спермиогенеза и сперматозоидами, а около стенок половых пузырьков сперматоциты заканчивают мейоз. Гонодукты в середине июля и августе расширенны и наполнены спермой, а гонады "текут".

В репродуктивном цикле самцов корбикулы японской можно выделить пять стадий: относительная половая инертность, начало гаметоге-неза, активный гаметогенез, преднерестовая и нерестовая (см. таблицу).

466

Стадии зрелости семенников корбикулы японской в течение года Maturity stages of corbicula males' gonads in different season

Стадия

Визуальная

Характеристика стадий Морфометрическая

Цитологическая

Период

Относительная половая инертность

Начало гаметогенеза

Активный гаметогенез

Преднерестовая

Нерестовая

Визуально пол не определяется; светлые семенники спавшиеся, уменьшены в размерах

Визуально пол не определяется; светлые семенники имеют вид тонкой пластинки, распластанной на внутренней поверхности кожно-мускульного мешка Пол визуально не определяется; фолликулы увеличены, объем гонады возрос

Пол определяется визуально, семенники молочного цвета

Пол определяется визуально; семенники молочного цвета, набухшие

В фолликулах четкой зоны роста нет

Увеличивается диаметр фолликулов; расширяется зона роста

Зона роста достигает максимального значения

Фолликулы максимально растягиваются; зона роста уменьшается, а зона формирования расширяется; увеличивается оптическая плотность клеток в зоне формирования

Фолликулы сильно растянуты; зона роста исчезает; зона формирования максимальна, оптическая плотность зоны формирования и коэффициент зрелости семенника максимальны

Стенка фолликулов утолщена; встречаются первичные сперматогонии; много амебоцитов В фолликулах присутствуют сперматогонии, амебоцитов мало

Сентябрь - начало октября

Середина октября середина мая

Фолликулы заполняются сперматогониями и спер-матоцитами; амебоциты встречаются редко В фолликулах имеются все типы сперматогенных клеток; в зоне роста преобладают сперматоциты; центр фолликула занят спермати-дами и сперматозоидами; амебоцитов мало Фолликулы заполнены сперматидами и сперматозоидами; единично встречаются сперматогонии и сперматоциты

Конец мая - июнь

Начало июня -середина августа

Середина июля -конец августа

Корбикула японская - теплолюбивый вид, обитает на небольшой глубине, ее нерест начинается при прогревании воды до 24 0С (Евдокимов, Калинина, 1995). Этим, вероятно, можно объяснить то, что стадии активного гаметогенеза, преднерестовая и нерестовая у самцов частично совпадают по времени и проходят в сжатые сроки. С началом нереста в июле гаметогенез не прекращается, а процессы спермиогенеза наблюдаются до середины августа. Самцы корбикулы японской нерестятся с середины июля до конца августа; нерест у них имеет порционный характер.

ЛИТЕРАТУРА

Дзюба С.М., Масленникова Л.А. Гаметогенез двустворчатого моллюска Mya japonica // Биол. моря. - 1987. - № 1. - С. 37-47.

Дуванская Н.А., Кривошеева А.В. Размерная структура и рост корбикулы японской в лагуне Лебежьей (Южное Приморье) // Регион. конф. по актуал. проблемам мор. биологии и экологии. - Владивосток, 1998. - С. 3738.

Евдокимов В.В., Калинина Г.Г. Сроки нереста, плодовитость и соотношение полов у корбикулы, обитающей в заливе Петра Великого / ТИНРО-центр. - Владивосток, 1995. - Деп. во ВНИИЭРХ, № 1281 рх-95. - 6 с.

Заварзин А.А. Основы частной цитологии и сравнительной гистологии многоклеточных животных. - Л.: Наука, 1976. - 412 с.

Калинина Г.Г., Калинина Л.Ю., Слинько Е.Н. Содержание некоторых металлов в мягких тканях двустворчатого моллюска Corbicula japonica // Биомониторинг и рациональное использование гидробионтов. - Владивосток: ТИНРО-центр, 1997. - С. 51-52.

Калинина Г.Г. Состав жирных кислот липидов гонад двустворчатого моллюска // Пища. Экология. Человек. - М., 1998. - С. 34-35.

Колесникова Л.В. Плотности скоплений и некоторые параметры кор-бикулы японской (Corbicula japonica) реки Киевка // Регион. конф. по актуал. проблемам мор. биологии и экологии. - Владивосток, 1998. - С. 57-58.

Райцина С.С. Гематотестикулярный барьер // Современные проблемы сперматогенеза. - М.: Наука, 1982. - С. 191-224.

Ромейс Б. Микроскопическая техника. - М.: Иностр. лит., 1953. - 734 с.

Fusiwara T. In the reproduction of corbicula leana Prima // Venus. - 1975. - Vol. 34, № 1-2. - P. 54-56.

Ituarte C.F. Growth dynamics in a natural population of corbicula fluminia (Bivalvia, Sphaeriacea) at Punta Atalaya, Rio de La Plata, Argentina // Stud. Neotrop. Fauna and Environ. - 1985. - Vol. 20, № 4. - P. 217-225.

Kramer L.R. Corbicula (Bivalvia, Sphaeriacea) vs. indigenous mussels (Bivalvia, Unfogacea) in U.S. river: a hard caxse for intershecific competition? // Amer. Zool. - 1979. - Vol. 14, № 4. - P. 1085-1096.

Qiese A.C., Pearse J.S. Introduction general principles // Reproduction of marine invertebrates. - N.Y., etc.: Acad. Press, 1974. - P. 1-49.

Satir P. How cilia move // Sci. Amer. - 1974. - Vol. 231. - P. 45-63.

Stickney A.P. Histology of the reproductive system of the soft-shell clam (Mya arenaria) // Biol. Bull. (Woods Hole). - 1963. - Vol. 125. - P. 344-351.

Поступила в редакцию 26.04.99 г.