海胆的幼虫和胚胎发育是怎样的

发育生物学学科论文（综述）题目海胆的早期发育姓名孟丽巧学号124120025院、系生命科学学院专业生物科学班级12生科A班指导教师王晓燕职称（学历）本科海胆的早期发育摘要：海胆（Sea urchin）是一种常见的无脊椎动物，在动物的系统分类学上，隶属于棘皮动物门 (Ectu'nodermata)，游走亚门 (Eleutherozea)，海胆纲(Echinoidea)。

海胆是生物科学史上最早被使用的模式生物，它作为模式生物的优点是：容易得到大量精子和卵子用于实验；人工受精后，完全同步发育；胚体透明，便于观察；可在水中甚至在显微镜下发育；孵化速度快，仅需1—2d就可孵出幼虫，是研究极早期发育的好材料。

它的卵子和胚胎对早期发育生物学的发展有举足轻重的作用。

本文就国内外有关文献对海胆的配子发生、受精、早期胚胎发育及幼体变态为稚海胆这4个过程加以综述。

关键词：海胆；配子发生；胚胎发育；幼体发育1 配子发生海胆的性成熟年龄多在2—3龄。

在海胆配子发生的过程中，根据生殖细胞和营养噬细胞 (NP)的变化活动，可将海胆的繁殖过程分为4个时期：1．1 配子隐藏及营养噬细胞 (NP)发育期上一次配子形成结束后，在性腺内囊腔表面覆盖有一层还没有进行过有丝分裂的卵原细胞，这些卵原细胞将参与下一次的配子形成。

在雌性个体中，卵巢腔中储备有成熟的卵，在雄性个体中，精巢中留存有精子，根据贮留的卵母细胞的酸性磷酸酶的活动，认为贮存的成熟的卵子在这一阶段会发生自溶作用，消化其自身的内容物，目前，还没有办法解释这种内消化作用。

营养噬细胞参与并调控了从配子隐藏期到成熟配子的排放过程。

营养噬细胞的主要功能包括：①保护进行无丝分裂的卵原细胞和精原细胞；②保护上一次排精(产卵)产生的可发育的成熟的初级卵母细胞和初级精母细胞；③吞噬已成熟的卵细胞和精细胞。

在这个过程中，营养噬细胞必须能识别出不同时期的配子细胞，并对他们做出不同的反应。

如果这种识别机制出现错误，将会导致海胆不育。

实验一海胆的受精作用和早期发育模式一、目的要求1、掌握人工诱导海胆排放配子、人工授精及胚胎和幼虫的培养技术；2、通过观察海胆各发育阶段，加深对海胆早期发育中的卵裂、囊胚和原肠作用过程的理解。

二、实验材料（一）器材烧杯、结晶皿、胚胎手术皿、塑料离心管、注射器和针头、凹玻片和盖玻片、滤纸和漏斗、吸管、铝箔、墨汁、细砂、显微镜、冰箱（二）试剂过滤海水；0.5M KCl溶液（三）动物虾夷马粪海胆三、实验内容及方法（一）配子获得1、人工诱导配子排放：用注射器自海胆的围口膜处注入1-2ml0.5MKCL,之后使其反口面向上静置数分钟，观察到有配子从生殖孔排出，卵子呈橙黄色，精液呈白色2、卵子收集：将雌海胆翻转过来置于烧杯口处，杯内海水以生殖孔能没入为宜，收集卵子3、精液收集：精液的收集以干精形式为宜。

精液开始排放后，吸去反口面骨针间的海水，将雄海胆翻转过来，置于凉的烧杯上，当大滴白色精液滴入烧杯后，移去海胆，盖上铝箔，于低温下保存4、卵子、精子悬液观察：5、在盛有10ml海水的容器中加一滴干精，迅速混匀后于显微镜下观察精子的运动状况（二）受精作用1、人工授精：将洗过的卵子加入盛有约100ml海水的结晶皿中，使底部有一薄层分散卵子，滴加一滴精子悬液，2、受精作用：卵子受精后最明显的变化是受精膜的形成，开始由精子入卵处隆起，并向外周扩展到整个卵子。

（三）胚胎和幼虫发育1、卵裂：海胆卵裂属于辐射型全卵裂2、囊胚：卵裂继续进行，使胚胎形成一个单层的空球体，细胞包围着一个腔，称为囊胚腔，，这时期的胚胎即为囊胚。

3、原肠作用：囊胚的植物极内陷，最终导致了胚胎原肠的形成4、棱柱幼虫：是原肠胚和长腕幼虫的中间过渡阶段，此期锥形状的晚期原肠胚一侧出现一个平面，形似棱柱体，此时的幼虫开始摄食5、长腕幼虫：幼虫腕为幼虫时期的运动器官（四）凝集和受精作用：成熟卵周围的胶膜中存在可引起海胆精子凝集或成丛的凝集素，而胶膜在海水中可缓慢溶解。

海胆是棘皮动物门（Echinodermata）下的海胆纲（Echinoidea）动物的统称，是一种生活在海洋中的无脊椎动物。

它们具有独特的外形特征和生物学特性：
1. **形态特征**：
-海胆通常呈现中空的球形、心形或扁平状体形，其表面覆盖着一圈圈排列整齐的棘刺。

-棘刺的颜色多样，可以是黑色、紫色、红色甚至金色等，并且有硬壳保护内部器官。

-海胆的口位于身体下部中央位置，周围有许多管足，用于移动和摄食。

2. **生态习性**：
-海胆分布广泛，从潮间带到深达5000米的深海都有它们的踪迹，其中印度洋和西太平洋海域种类最为丰富。

-它们常栖息在石缝、珊瑚礁、海底岩石以及藻类丛生的地方，有些种类还能钻洞生活。

-海胆多在夜间活动，以藻类为主要食物来源，幼体阶段可能还摄食底栖硅藻和有机碎屑。

3. **繁殖与发育**：
-海胆为雌雄异体，通过释放精子和卵子到水中进行体外受精。

-不同种类的海胆繁殖季节不同，例如马粪海胆繁殖期在3月中旬至4月中旬，紫海胆繁殖期则为4月至9月。

-海胆卵含有丰富的脂肪酸，如二十碳五烯酸（EPA），对人体心血管健康有益。

4. **经济价值与药用价值**：
-海胆生殖腺（也被称为海胆黄或海胆膏）被视为一种美食，在日本料理中尤为著名，营养丰富且口感鲜美。

-中医认为海胆具有一定的药用价值，可用于辅助治疗胃及十二指肠溃疡、中耳炎等疾病，其外壳、棘刺和卵黄均可入药。

总之，海胆作为海洋生态系统的重要组成部分，不仅对维护生物多样性具有重要意义，还在食品和医药领域具有重要价值。

不同海胆品种的生殖习性如何
(1)马粪海胆：马粪海胆在12月下旬雄性个体开始性成熟，此时，雌性个体卵巢尚不成熟，1月份，雌性个体生殖腺指数可达28.5%，2月份，雌性个体生殖腺指数最高仍为28.3%，一直保持到5月份。

个体越大成熟越早，但是壳径50毫米以上的大个体，5月份性腺基本排空退化。

繁殖盛期，从3月中旬到4月中旬，水温13℃左右。

繁殖生物学最小型的个体为壳径25毫米。

产卵量依个体大小而异，壳径30毫米-40毫米的个体，产卵量为300万-500万粒。

(2)光棘球海胆；6月份雄性个体性腺已经开始成熟，但雌性个体性腺尚不成熟。

到7月底、8月初，海胆群体性腺指数达到最高值(12%-16%)，最高个体性腺指数达到20%以上。

8月中旬，海胆性腺成熟最好，水温20℃-26℃进入产卵盛期。

个体越大，性成熟越早。

繁殖期最小型壳径为48毫米，壳径60毫米-80毫米的光棘球海胆产卵量为400万-600万粒。

(3)紫海胆：繁殖盛期为4-9月，最盛为5月下旬到7月下旬。

壳径40毫米-50毫米的紫海胆，能产400万-600万粒卵。

(4)虾夷球海胆：本品种产于日本。

在日本不同水域的虾夷球海胆性腺发育和产卵期各有差异。

在日本北海道，虾夷球海胆从水温达到10℃的6月份开始，直至10月份都能够产卵，产卵期较长；在根室
湾产卵期从5-6月下旬，水温10℃左右为产卵盛期；在齿舞，7-9月为产卵盛期；而在喷火湾，春季和秋季出现两个产卵期；在我国大连地区，产卵期大约在7月上旬至9月上旬。

海胆胚胎的生物发育研究及其遗传机制探究海胆胚胎作为生物学研究的一个模式生物，被广泛应用于发育生物学、遗传学、细胞生物学以及生物化学等领域。

其发育过程是一个极其复杂的过程，其中包含了众多的遗传控制机制，因此对于海胆胚胎的生物发育研究及其遗传机制探究具有重要意义。

一、海胆胚胎的发育特点海胆胚胎的发育过程可以分为受精、分裂、胚胎轴形成、器官形成和胚胎发育等五个阶段。

在受精后，海胆胚胎进入快速分裂期，分裂速度极快，一般每三十分钟分裂一次。

在胚胎轴形成阶段，海胆胚胎逐渐发生方向性生长，在形成胚轴的同时也形成了胚层、血管、消化道以及神经系统等器官。

在器官形成阶段，海胆胚胎的各个器官逐步成熟，发展成为一个初步成形的胚胎。

海胆胚胎的发育特点在于其快速的分裂和倍增，以及在胚胎轴形成阶段出现的多种器官，这些特点为海胆胚胎生物学研究提供了良好的研究基础。

二、海胆胚胎的遗传机制探究海胆胚胎的发育是由一系列的遗传调控机制所控制的。

其中最为重要的是胚胎发育中的信号通路和基因调控。

各类信号通路共同作用构成了一组复杂的调控系统，这些信号通路包括TGF-beta信号通路、Wnt/β-catenin信号通路等。

同时，基因调控机制也是影响海胆胚胎发育的重要因素，包括转录因子和许多重要的胚胎发育相关基因的功能调控。

在海胆胚胎发育的不同阶段，不同信号通路和基因调控因素的作用也有所不同。

例如，在受精和分裂阶段，细胞极性转录因子、拟南芥AGC家族蛋白激酶、Wnt/β-catenin信号通路等参与了胚胎细胞极性和配体反应的形成。

在胚胎轴形成阶段，一些关键的胚胎发育相关基因，如Endo1、Tbx2/3、FGF、SMAD等重要信号通路因子及其他调控因子也开始参与胚胎发育的调控。

总之，在海胆胚胎生物学研究中，遗传调控机制的发现和研究将极具意义。

三、海胆胚胎研究在生命科学中的应用海胆胚胎研究在生命科学中得到了广泛的应用。

首先，海胆胚胎的研究为动物早期胚胎发育和分化的机制提供了重要的基础研究。