경골어류 시클리드과에 속하는 Cichlasoma managuense의 정자형성과정과 정자를 광학현미경과 전자현미경을 이용하여 관찰하였다. Cichlasoma managuense의 정소는 부레와 창자 사이에 위치하고 있었고 장축 2.3 cm, 단축 4 mm 정도의 크기로 살색을 띠고 있었다. 정자형성과정은 정소낭(testicular cyst)에서 이루어 졌으며, 각 정소낭 내에 동일한 분화시기의 생식세포가 분포하고 있었다. 정원세포는 타원형이었고 미토콘드리아의 발달이 현저하였다. 제1정모세포는 원형으로 정원세포보다 크기가 작았고 제2정모세포는 제1정모세포보다 더 작아졌고 핵의 전자밀도는 더 높았다. 정세포의 초기발달시기에는 세포의 크기가 정모세포보다 작아졌고 두부의 전자밀도가 높아졌으며 편모가 형성되기 시작하였고 미토콘드리아는 핵 주변에 분포하였다. 정자완성과정 말기에는 핵의 염색질 응축이 뚜렷하였으며 핵은 세포질 한쪽에 치우쳐 있었고, 미토콘드리아는 편모 주변에 집중되었다. 완전히 성숙한 정자의 경우 두부형태는 구형이었고 두부에서 첨체는 관찰되지 않았으며 편모의 미세소관 배열은 9+2 구조를 이루고 있었다. 또한 편모 양쪽으로 lateral fin이 관찰되었다.
경골어류 시클리드과에 속하는 Cichlasoma managuense의 정자형성과정과 정자를 광학현미경과 전자현미경을 이용하여 관찰하였다. Cichlasoma managuense의 정소는 부레와 창자 사이에 위치하고 있었고 장축 2.3 cm, 단축 4 mm 정도의 크기로 살색을 띠고 있었다. 정자형성과정은 정소낭(testicular cyst)에서 이루어 졌으며, 각 정소낭 내에 동일한 분화시기의 생식세포가 분포하고 있었다. 정원세포는 타원형이었고 미토콘드리아의 발달이 현저하였다. 제1정모세포는 원형으로 정원세포보다 크기가 작았고 제2정모세포는 제1정모세포보다 더 작아졌고 핵의 전자밀도는 더 높았다. 정세포의 초기발달시기에는 세포의 크기가 정모세포보다 작아졌고 두부의 전자밀도가 높아졌으며 편모가 형성되기 시작하였고 미토콘드리아는 핵 주변에 분포하였다. 정자완성과정 말기에는 핵의 염색질 응축이 뚜렷하였으며 핵은 세포질 한쪽에 치우쳐 있었고, 미토콘드리아는 편모 주변에 집중되었다. 완전히 성숙한 정자의 경우 두부형태는 구형이었고 두부에서 첨체는 관찰되지 않았으며 편모의 미세소관 배열은 9+2 구조를 이루고 있었다. 또한 편모 양쪽으로 lateral fin이 관찰되었다.
The ultrastructure of spermatogenesis and sperm in Cichlasoma managuensis belonging to Cichlidae was investigated by light and electron microscopes. The testis of C. managuensis contained numerous testicular cysts, and spermatogenesis was synchronized in these testicular cysts. In the case of sperma...
The ultrastructure of spermatogenesis and sperm in Cichlasoma managuensis belonging to Cichlidae was investigated by light and electron microscopes. The testis of C. managuensis contained numerous testicular cysts, and spermatogenesis was synchronized in these testicular cysts. In the case of spermatogonia, the nucleus was comparatively large ellipsoidal, and mitochondria showed a marked development. The size of primary spermatocyte was smaller than that of spermatogonia, and that of secondary spermatocyte was smaller than that of primary spermatocyte. The chromatin of spermatocyte was highly condensed according to their development. The nucleus with electron-dense was round shape. In spermiogenesis, flagella started to be formed and chromatin was more condensed. The mitochondria were rearranged in a middle piece. The sperm was formed by loss of cytoplasm. The head of mature sperm was a spherical shape and had not acrosome. The microtubules of flagella were arranged 9+2 structure. Also, the tail of sperm have lateral fins.
The ultrastructure of spermatogenesis and sperm in Cichlasoma managuensis belonging to Cichlidae was investigated by light and electron microscopes. The testis of C. managuensis contained numerous testicular cysts, and spermatogenesis was synchronized in these testicular cysts. In the case of spermatogonia, the nucleus was comparatively large ellipsoidal, and mitochondria showed a marked development. The size of primary spermatocyte was smaller than that of spermatogonia, and that of secondary spermatocyte was smaller than that of primary spermatocyte. The chromatin of spermatocyte was highly condensed according to their development. The nucleus with electron-dense was round shape. In spermiogenesis, flagella started to be formed and chromatin was more condensed. The mitochondria were rearranged in a middle piece. The sperm was formed by loss of cytoplasm. The head of mature sperm was a spherical shape and had not acrosome. The microtubules of flagella were arranged 9+2 structure. Also, the tail of sperm have lateral fins.
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문제 정의
지금까지 일반적인 정자형성과정에 대한 연구는 일부 어종에서 이루어져 왔으나 실험실 내에서 어류의 양어, 암수구별 및 산란이 매우 어렵기 때문에 양어 및 산란이 쉬운 몇몇 어종 또는 산업적 유용성에 따라서 식용어류에서 집중적으로 연구되어 왔으며 성숙한 정자의 미세구조를 분류체계에 따른 체계화가 전혀 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 연구는 아직 밝혀져 있지 않은 시클리드과(Cichlidae)에 속하는 C. managuense를 실험재료로 선정하여 광학현미경과 전자현미경을 이용하여 정자형성과정을 밝히고 이 종만이 가지고 있는 정자의 미세구조적 특징을 확인하고자 하였다.
제안 방법
모든 시료처리는 통상적인 전자현미경 시료 처리법에 따라 처리한 후 uranyl acetate와 lead citrate로 이중 염색하였으며, epon 혼합액에 포매한 후 50~60 nm로 초박절편하여 JEM-1200EX II형(JEOL, Japan) 투과전자현미경으로 관찰하였다. 또한 주사전자현미경용 시료는 정소를 분쇄한 후 2,800 rpm에서 2분간 원심 분리하여 얻은 정자를 투과전자현미경의 시료처리법에 따라 고정 및 탈수하여 hexamethyldisilazane (HMDS)으로 치환시키고 4등분한 cover glass에 도말하여 대기 중에서 건조한 후 탁상용주사전자현미경(TM-1000, HITACHI, Japan)으로 관찰하였다.
5% glutaraldehyde로 4℃에서 4시간 전고정 및 2% osmium tetroxide로 90분간 후고정 하였다. 모든 시료처리는 통상적인 전자현미경 시료 처리법에 따라 처리한 후 uranyl acetate와 lead citrate로 이중 염색하였으며, epon 혼합액에 포매한 후 50~60 nm로 초박절편하여 JEM-1200EX II형(JEOL, Japan) 투과전자현미경으로 관찰하였다. 또한 주사전자현미경용 시료는 정소를 분쇄한 후 2,800 rpm에서 2분간 원심 분리하여 얻은 정자를 투과전자현미경의 시료처리법에 따라 고정 및 탈수하여 hexamethyldisilazane (HMDS)으로 치환시키고 4등분한 cover glass에 도말하여 대기 중에서 건조한 후 탁상용주사전자현미경(TM-1000, HITACHI, Japan)으로 관찰하였다.
정소를 적출하여 육안으로 정소의 크기와 색깔을 확인한 후 광학현미경용 시료는 10% 포르말린으로 고정하여 처리한 후 hematoxylin과 eosin으로 염색하여 관찰하였고, 투과 전자현미경 시료는 0.1 M phosphate buffer (pH 7.4)로 조정된 2.5% glutaraldehyde로 4℃에서 4시간 전고정 및 2% osmium tetroxide로 90분간 후고정 하였다. 모든 시료처리는 통상적인 전자현미경 시료 처리법에 따라 처리한 후 uranyl acetate와 lead citrate로 이중 염색하였으며, epon 혼합액에 포매한 후 50~60 nm로 초박절편하여 JEM-1200EX II형(JEOL, Japan) 투과전자현미경으로 관찰하였다.
, USA)로 염소를 제거시킨 후 사용하였고 저면여과법을 이용하여 정수하였다. 환수는 일주일에 2번 1/4씩, 낮 환경은 하루 10시간씩 유지시켰고, 먹이는 냉동장구벌레(Blood WormsTM, Hikari Sales USA, Inc., USA)를 오전 9시와 오후 4시에 하루 2번씩 급이하였다.
대상 데이터
자연번식을 통하여 수정 능력이 확인된 Cichlasoma managuense 수컷을 선별하여 실험에 사용하였다.
한강수족관(강원도, 원주)에서 Cichlasoma managuense 성어를 기증 받아 pH 6.5±0.5 및 26±0.5℃의 수조(60×45×45 cm)에서 3개월 이상 기초 양어하여 실험재료로 사용하였다.
이론/모형
5℃의 수조(60×45×45 cm)에서 3개월 이상 기초 양어하여 실험재료로 사용하였다. 양어수는 Fritz-guard(Fritz Co. Ltd., USA)로 염소를 제거시킨 후 사용하였고 저면여과법을 이용하여 정수하였다. 환수는 일주일에 2번 1/4씩, 낮 환경은 하루 10시간씩 유지시켰고, 먹이는 냉동장구벌레(Blood WormsTM, Hikari Sales USA, Inc.
성능/효과
2). 분화가 진전됨에 따라 제1정모세포는 핵 내에 뚜렷한 인이 관찰되는 경우도 있었으며 세포질에는 미토콘드리아의 발달이 현저하였다(Fig. 3). 제2정모세포는 제1정모세포보다 더 작아졌으며 정모세포들은 정소낭 내에서 세포간교(intercellular bridge)에 의해 연결되어 있었으며 제2감수분열 전기의 태사기에 나타나는 태사기 복합체(synaptonemal complex)들이 확인되는 경우도 있었다(Figs.
정세포의 초기발달시기에는 세포의 크기가 정모세포보다 작았고 염색질의 응축에 의하여 전자밀도가 높아졌으며 편모가 형성되기 시작하였고 미토콘드리아는 편모가 형성되는 주변에 넓게 분포하고 있었다(Fig. 6). 정자완성과정 중기에는 핵의 염색질 응축이 뚜렷하였으며 핵은 세포질 한쪽에 치우쳐 있었고 미토콘드리아가 편모 주변에 집중되어 분포하고 있었으며 핵은 구형이었다.
정자를 분리하여 주사전자현미경으로 정자의 외형을 관찰한 결과 투과전자현미경의 결과와 마찬가지로 두부의 형태는 직경 0.7~0.8 μm 정도인 구형이었고 매우 작은 중편과 13~15 μm 정도의 꼬리가 관찰되었다(Fig. 11).
9). 편모를 횡단한 결과 미세소관 배열은 전형적인 9+2 구조를 이루고 있었고 축사의 이중미세소관 내의 A소관에서 디네인완이 관찰되었다. 또한 편모 양쪽으로 평행한 lateral fin이 관찰되었다(Fig.
후속연구
C. managuense의 정자형성과정은 다른 경골어류의 경우와 유사하지만 정자에서 두부의 형태가 구형인 것과 매우 짧은 중편, 미토콘드리아의 개수는 종특이성으로 생각되며 다른 시클리드과 어류의 정자형성과정과 정자의 형태가 공통적인 특징인지 아니면 종의 특이성인지를 확인하기 위한 같은 과에 속하는 다른 종에 대한 추가적인 연구가 수행되어야 할 것으로 사료된다.
대부분의 경골어류는 정자의 두부에 첨체가 존재하지 않아서 난자의 난문을 통하여 수정이 이루어지는 것으로 알려져 있으며(Kim, 2001, 2002, 2005). 따라서 본 종도 첨체가 관찰되지 않았기 때문에 난자의 난막에 정자의 통로인 난문이 있을 것으로 추측되며 성숙한 난자에서 난문의 존재 여부에 대한 연구도 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
Cichlasoma managuense는 어디에 속하는가?
경골어강(Osteichthyes)의 농어목(Perciformes)에 속하는 Cichlasoma managuense는 미국 Honduras 동부, 플로리다 북부와 중부지역, Managua 호수, Nicaragua 호수 및 Costa Rica에 서식하며 Jaguar cichlid, Jaguar guapote, Guapote tiger 및 Guapote 등으로 불리운다(Shafland, 1996).
Cichlasoma managuense는 어디서 서식하는가?
경골어강(Osteichthyes)의 농어목(Perciformes)에 속하는 Cichlasoma managuense는 미국 Honduras 동부, 플로리다 북부와 중부지역, Managua 호수, Nicaragua 호수 및 Costa Rica에 서식하며 Jaguar cichlid, Jaguar guapote, Guapote tiger 및 Guapote 등으로 불리운다(Shafland, 1996).
Cichlasoma managuense의 정자형성과정을 광학현미경과 전자현미경을 이용해 관찰한 결과 정소는 어디에 위치하고 있었는가?
C. managuense의 정소는 부레와 창자 사이에 위치하고 있었고 장축 2.3 cm, 단축 4 mm 정도의 크기로 살색을 띠고 있었다.
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