본 연구는 광학현미경과 전자현미경을 이용하여 소라, Batillus cornutus의 정자형성과정과 정자의 미세구조를 관찰하였다. 소라는 2003년 5월에 전라남도 완도군 연안에서 잠수하여 채집하였다. 실험개체의 크기는 각고 $60.0{\sim}69.9\;mm$였다. 소라의 정소는 다수의 정자형성소낭으로 구성되며, 이들 소낭 내에는 다양한 발달단계를 가지는 생식세포들이 존재하였다. 태사기의 제 1정모세포에서는 연접사복합체가 관찰되었다. 초기의 정세포에서는 골지체의 출현, 핵질 전자밀도의 증가 및 관상의 미토콘드리아가 확인되었다. 초기 정세포에서 관찰되는 아첨체과립은 전자밀도가 높은 작은 이형과립들로 구성되어 있었다. 정자변태과정의 중기부터는 핵의 후방에서 중심립이 확인되며, 이들 중심립을 중심으로 잘 발달되어진 미토콘드리아들이 위치하고 있었다. 이 시기에 아첨체과립은 응축되며, 얇은 막을 가진 첨체를 형성한다. 후기 정자변태과정 동안에 첨체는 길게 신장되어 원뿔모양으로 변화한다. 정자는 두부, 중편, 미부로 구성된다. 정자의 두부는 원형의 핵과 원뿔모양의 첨체로 구성되며, 미세섬유로 구성된 첨체기둥이 핵과 첨체 사이에 존재하고 있었다. 중편에는 5개의 미토콘드리아가 존재하고 있었다. 정자의 꼬리는 중심립에서 유래된 미세소관의 전형적인 "9+2" 구조를 하고 있었다.
본 연구는 광학현미경과 전자현미경을 이용하여 소라, Batillus cornutus의 정자형성과정과 정자의 미세구조를 관찰하였다. 소라는 2003년 5월에 전라남도 완도군 연안에서 잠수하여 채집하였다. 실험개체의 크기는 각고 $60.0{\sim}69.9\;mm$였다. 소라의 정소는 다수의 정자형성소낭으로 구성되며, 이들 소낭 내에는 다양한 발달단계를 가지는 생식세포들이 존재하였다. 태사기의 제 1정모세포에서는 연접사복합체가 관찰되었다. 초기의 정세포에서는 골지체의 출현, 핵질 전자밀도의 증가 및 관상의 미토콘드리아가 확인되었다. 초기 정세포에서 관찰되는 아첨체과립은 전자밀도가 높은 작은 이형과립들로 구성되어 있었다. 정자변태과정의 중기부터는 핵의 후방에서 중심립이 확인되며, 이들 중심립을 중심으로 잘 발달되어진 미토콘드리아들이 위치하고 있었다. 이 시기에 아첨체과립은 응축되며, 얇은 막을 가진 첨체를 형성한다. 후기 정자변태과정 동안에 첨체는 길게 신장되어 원뿔모양으로 변화한다. 정자는 두부, 중편, 미부로 구성된다. 정자의 두부는 원형의 핵과 원뿔모양의 첨체로 구성되며, 미세섬유로 구성된 첨체기둥이 핵과 첨체 사이에 존재하고 있었다. 중편에는 5개의 미토콘드리아가 존재하고 있었다. 정자의 꼬리는 중심립에서 유래된 미세소관의 전형적인 "9+2" 구조를 하고 있었다.
This study describes the spermatogenesis and sperm ultrastructure of the spiny top shell, Batillus cornutus using light and electron microscopy. The spiny top shells were collected by divers in the coastal water of Wandogun, Cheollanamdo, Korea(N $34^{\circ}13'$, E $126^{\circ}47'$
This study describes the spermatogenesis and sperm ultrastructure of the spiny top shell, Batillus cornutus using light and electron microscopy. The spiny top shells were collected by divers in the coastal water of Wandogun, Cheollanamdo, Korea(N $34^{\circ}13'$, E $126^{\circ}47'$) at May 2003. Spiny top shells of $60.0{\sim}69.9\;mm$ in shell height were used in this study. The testis comprises many spermatogenic follicles which contains germ cells in different developmental stages. The primary spermatocytes in the pachytene stage were characterized by synaptonemal complexes. The early spermatids were characterized by appearance of Golgi complex, increased karyoplasmic electron density and tubular mitochondria. In early spermatid the mass of proacrosomal granules consists of numerous heterogeneous granules with high electron density. From the mid-stage of spermiogenesis the well-developed mitochondria aggregate posterior to the nucleus, and surround the proximal and distal centrioles. In this stage, proacrosomal granules are condensed and form a acrosome with thin envelope. During the late spermiogenesis, the acrosome begins to elongate and then became conical. The sperm consists of head, mid-piece and tail. The head comprises a round nucleus and a conical acrosome. Acrosomal rod of microfibrous is observed between nucleus and acrosome. Five mitochondria observed in mid-piece. And tail has the typical "9+2" microtubular system originates from the centrioles.
This study describes the spermatogenesis and sperm ultrastructure of the spiny top shell, Batillus cornutus using light and electron microscopy. The spiny top shells were collected by divers in the coastal water of Wandogun, Cheollanamdo, Korea(N $34^{\circ}13'$, E $126^{\circ}47'$) at May 2003. Spiny top shells of $60.0{\sim}69.9\;mm$ in shell height were used in this study. The testis comprises many spermatogenic follicles which contains germ cells in different developmental stages. The primary spermatocytes in the pachytene stage were characterized by synaptonemal complexes. The early spermatids were characterized by appearance of Golgi complex, increased karyoplasmic electron density and tubular mitochondria. In early spermatid the mass of proacrosomal granules consists of numerous heterogeneous granules with high electron density. From the mid-stage of spermiogenesis the well-developed mitochondria aggregate posterior to the nucleus, and surround the proximal and distal centrioles. In this stage, proacrosomal granules are condensed and form a acrosome with thin envelope. During the late spermiogenesis, the acrosome begins to elongate and then became conical. The sperm consists of head, mid-piece and tail. The head comprises a round nucleus and a conical acrosome. Acrosomal rod of microfibrous is observed between nucleus and acrosome. Five mitochondria observed in mid-piece. And tail has the typical "9+2" microtubular system originates from the centrioles.
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문제 정의
본 연구에서는 소라 정소의 구조, 정자형성과정 및 정자의 미세구조를 기재하여 이를 보고하고자 한다.
가설 설정
Masson's trichrome stain. B: Inactive stage. Note the spermatogonia (Sg).
A: Section showing the spermatogenic follicle cell (Sfc) and secretory granules (Sg) in the early spermatogenesis. B: Spermatogonium of interphase. C: Spermatogonium of multiplicative stage.
B: Section showing the nucleus with electron-dense heterochromatin and the formation of proacrosomal granules (Pag). C: Ultrastructure of early spermatid. Section showing the formation of the proacrosomal vesicle (Pav).
B and C: Cross section of sperm head and mid-piece. D: Longitudinal section of mid-piece. E: Cross section of mid-piece showing the five mitochondria (Mt).
제안 방법
그리고 두께 약 70 nm의 ultrathin section을 제작하여 TEM(JEM-1200EXII, JEOL)으로 관찰하였다.
광학현미경 관찰용 조직표본의 제작은 시료를 Bouin 용액으로 고정하고, 파라핀 절편법에 의해 4~6 μm 두께로 연속 절편하여 Mayer's hematoxylin과 0.5% eosin(H-E)의 비교염색과 Masson 삼중염색을 실시하였다.
복족류의 정자형성에 관한 형태학적 연구는 Chorus gigantes(Jaramillo et al., 1986)와 Viviparus ater(Ottaviani et al., 2001)에 관한 연구를 비롯한 다수의 보고(Koike & Nishiwaki, 1980; Selmi & Giusti, 1983; Healy & Jamieson, 1981, 1991; Giusti & Selmi, 1982a, b; Healy, 1982a, b, 1983, 1988, 1991; Kohnert & Storch, 1984; Koike, 1985; Hodgson, 1997)를 통하여 복족류 계통학에 새로운 자료를 제공하였다.
대상 데이터
본 연구에 사용한 소라는 2003년 5월 전라남도 완도군 청산면 모도리 연안(N 34° 13', E 126° 47')에서 다이버에 의해 채집하였다.
성능/효과
정자의 꼬리는 하나이며, 횡단면에서 꼬리의 직경은 약 200 nm였고, 주변미세소관과 중심미세소관으로 이루어진 “9+2”의 구조인 편모축사를 원형질막이 싸고 있는 것이 확인되었다(Fig. 4F).
TEM 관찰 결과, 정모세포들의 핵은 원형이었으며, 핵 내에는 과립상의 이형염색질과 일부 응축된 이형염색질 덩어리들이 존재하고 있었다(Fig. 2D).
TEM 관찰 결과, 정세포들은 정자로 분화되는 과정인 정자 변태과정에서 첨체의 형성, 핵질의 응축과 핵의 변형이 나타났으며, 중편과 편모의 형성이 관찰되었다.
본 연구에서 관찰된 소라의 경우, 초기정세포의 핵질은 전자밀도가 높은 과립상이며, 이 후 핵에서는 과립상의 염색질 분포가 증가되고, 정세포 분화 말기에 과립상의 염색질이 밀집되어 나타나면서 핵이 신장되는 것을 관찰할 수 있었으므로 염색질의 응축형태는 과립상에 해당된다.
후속연구
Hylander & Summers(1977)는 정자 두부의 길이, 모양 그리고 첨체구조가 난모세포의 난막과 연관이 있다고 하였으며, Chang(2002)은 다슬기류는 수정 시 두꺼운 난막의 젤리층을 쉽게 통과하기 위해서 정자의 첨체가 화살촉 모양을 하고 있는 것으로 추정하였는데, 추후 소라에서도 난모세포의 난막 구조에 대해서는 세부적인 연구를 통하여 이러한 유연관계를 확인할 필요가 있을 것으로 판단된다.
연접사복합체는 제 1정모세포를 규정할 수 있는 중요한 형질인데(Billard, 1984), 이러한 특징은 본 연구에서도 뚜렷하게 관찰되어 다른 종과 마찬가지로 소라의 정자형성과정에서도 제 1정모세포를 규정하는 형질로 이용될 수 있을 것이다.
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