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棘胸蛙棘刺的生物学功能和形成的分子机制

棘胸蛙棘刺的生物学功能和形成的分子机制

作者：孙帆浙江师范大学

学位级别：硕士

棘胸蛙(Quasipaa spinosa)又名石鸡、棘蛙、石鳞、石蛙等,隶属两栖纲(Amphibia),无尾目(Anura),叉舌蛙科(Dicroglossidae),棘胸蛙属(Quasipaa),主要分布于我国长江以南地区。棘胸蛙属水栖型中流水生活蛙类,栖息于山涧和溪沟源流处,雄性... 详细信息

棘胸蛙(Quasipaa spinosa)又名石鸡、棘蛙、石鳞、石蛙等,隶属两栖纲(Amphibia),无尾目(Anura),叉舌蛙科(Dicroglossidae),棘胸蛙属(Quasipaa),主要分布于我国长江以南地区。棘胸蛙属水栖型中流水生活蛙类,栖息于山涧和溪沟源流处,雄性成体在繁殖期胸部具有棘刺。棘刺作为蛙类的性二态特征,同时也是棘蛙类群的重要鉴别特征(棘蛙外观进化保守)。棘刺的分布在棘蛙类群系统进化中具有特殊且又复杂的演化关系。因此,为探究动物性选择分子进化机制,棘刺是极好的切入点。本研究以棘胸蛙性二态特征棘刺为研究对象,开展形态学、组织学和繁殖行为学研究,阐明棘刺的生物学特征及功能;运用转录组学测序,实时荧光定量PCR验证,筛选出与棘刺形成和消失相关的差异表达基因,为阐明棘胸蛙棘刺形成的分子机制奠定理论基础。主要研究结果如下:(1)通过对不同时期雄性棘胸蛙胸部、腹部皮肤组织,雌性胸部皮肤组织切片和观察,结果显示:棘刺主要由角质层、颗粒层、疏松层构成,呈锥形刺状结构。繁殖期棘刺的黑色部分为高度角化的角质层,发达的颗粒层和疏松层组成了棘刺的内部结构,形成凸起。角质层与内部连接紧密,为整个结构提供支撑。不同时期的雄性、雌性相应部位的表皮厚度、生发层细胞的高度、角质层包含的细胞层数及角化程度存在着明显差异,尤其以繁殖期最为明显。雄性胸部皮肤表皮通常由发达的角质层和颗粒层构成,且色素细胞明显多于雌性,尤以繁殖期最为显著。(2)通过测量棘胸蛙不同个体棘刺数目、棘刺平均凸起高度、身体形态指标,并进行相关性分析,结果显示:棘胸蛙的棘刺密集度与体重(BM,r=-0.552)前臂围(CLA,r=-0.626)、手长(HL,r=-0.450)、胫宽(TW,r=-0.443)表现为极显著的负相关(P棘刺密集度呈极显著的负相关(r=-0.343,P棘刺数目较少但平均凸起高度大。体重较小、肢体相对不粗壮的个体,倾向于拥有更多的棘刺数目来增大抱对摩擦力,提高自身在性选择中的优势。(3)通过开展棘胸蛙野外繁殖行为观察和不同水流速对棘胸蛙抱对的影响的行为学实验,结果显示:棘胸蛙野外抱对场地中的水流速约为0.01-0.1 m/s,而在流速较快的水域内(>0.15 m/s),未发现与繁殖活动相关的痕迹。随着水流速增加,流速程度A、B、C下抱对成功数分别为38、26、14只。3种流速程度下抱对成功的雄性个体的部分形态指标存在显著性差异(P棘刺密集度呈下降趋势,但部分棘刺密集度较大的个体,在3种流速程度下均能抱对成功。较大体型和粗壮肢体的个体在性选择中占据优势,而体型相对较小、肢体相对不粗状的个体,通过提高棘刺密集度来增大摩擦力,提高抱对成功率。(4)利用Illumina Hi Seq 4000测序平台,取三个不同时期雌雄棘胸蛙胸部、腹部、脑、性腺组织样本进行转录组测序,共获得137.81 Gb Clean Data,各样品Clean Data均达到5.80 Gb,Q30碱基百分比在91.64%及以上。组装后共获得117,123个转录本,总长度为162,346,008 bp,组装成56,879条Unigene,总长度为82,959,469 bp。通过差异表达基因GO功能富集和KEGG通路富集分析表明,繁殖前期雄性棘刺的形态建成与腱生蛋白基因TNN、TNC,胶原蛋白基因COL1A1、COL1A2、COL6A3,整合素相关基因ITGA2、ITGB7等的上调表达相关,棘刺的季节性发育可能是由胸部皮肤中刺的“真皮层基底”的胞质细胞及其胞外基质的变化引起的。繁殖期雄性棘胸蛙胸部皮肤的黑色素合成通路和角蛋白合成被激活,黑色素合成相关基因TYR、TYRP1、DCT,肌球蛋白基因MYH7B、MYL10,动力蛋白基因DNH3、磷酸化蛋白激酶基因PAK3等基因上调表达,皮肤角蛋白基因KRT1、KRT12、KRT6A、KRT5高表达。这与繁殖期雄性胸部颜色较深,角质层的厚度增加,形成黑刺结构的现象一致。繁殖后期雄性胸部皮肤细胞基质的调节、细胞自噬等通路激活。自噬相关基因MPO、C3、ATG10、CTSA、CTSL、PRF1表达量均上调。繁殖后期棘刺的消失与胸部表皮细胞的凋亡相关,自噬基因介导了细胞的程序性死亡。在棘刺的产生和消失过程中,脑部差异基因显著富集于神经活性配体-受体相互作用通路,Gn RH、GH、PRL、LH、A

关键词：棘胸蛙组织学繁殖行为学两性异形棘刺 RNA-seq

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刺猬棘刺的形态结构及发育

刺猬棘刺的形态结构及发育

作者：郭俊内蒙古农业大学

学位级别：硕士

刺猬是自然界中一种外形奇特的动物，具有特殊防御机制，为了蜷缩成刺球抵御外敌，进化出了自身独特的肌肉和皮肤毛囊结构。成年刺猬的背部及体侧长有棘刺，而其它由被毛覆盖，背腹毛囊差异使其成为一种天然的突变体，通过探索造成这种... 详细信息

刺猬是自然界中一种外形奇特的动物，具有特殊防御机制，为了蜷缩成刺球抵御外敌，进化出了自身独特的肌肉和皮肤毛囊结构。成年刺猬的背部及体侧长有棘刺，而其它由被毛覆盖，背腹毛囊差异使其成为一种天然的突变体，通过探索造成这种差异的原因，有助于进一步揭示毛囊形态发生的机制。本实验在积累形态学观察的基础上，借助组织切片、HE染色和免疫组化等技术对其组织学特征、碱性磷酸酶的表达以及细胞增殖方面进行了描述，并以不同时期的胚胎为材料，从发育水平对刺猬棘刺和皮下肌肉的形态发生与功能做了进一步的研究。主要得到了以下结论： 1、从胚胎发育来看，背部棘刺毛囊的形态发生较早，真皮层明显增厚，皮下肌肉的发育稍滞后于毛囊，出生后逐渐趋于完善。腹部毛囊发育滞后于背部，真皮层很薄，皮下肌肉不发达。棘刺的发育过程先后经历前基板期、基板期、毛芽期、毛钉期和毛囊期，发育早期在形态上与普通毛囊相似，只是毛芽尺寸较大。进入毛钉期后，毛乳头出现分支的通道，利于间充质细胞的迁移，以此构建大型毛囊。 2、碱性磷酸酶在兴盛期毛乳头和大部分的真皮鞘活性很强，在毛钉期向上迁移，并随髓质细胞的凋亡而消失。胚胎棘刺发育的早期，AP在真皮中的表达具有广泛的区域，随发育阶的进行逐渐减弱，在出生后个体的真皮中具有严格的局限性。其表达规律与毛囊生长的活跃程度呈正相关，表明AP的表达与毛囊的诱导有密切联系。 3、在棘刺的发育过程中，棘刺的毛球、髓质、真皮鞘以及真皮层都表现出很强的增殖潜能。但是，真正发生增殖的活跃部位为间充质细胞迁移通道的前端，说明了DP细胞的迁移对于棘刺形成具有至关重要的意义。 4、刺猬背部棘刺的竖毛肌非常发达，属于平滑肌，与相邻的棘刺相连，收缩时牵引棘刺朝不同方向竖起，而腹部皮下未见明显的竖毛肌。皮下平行排列的肌肉层在背部非常发达，而在腹部明显较薄，背腹皮下肌肉层均属骨骼肌，并显示了快速骨骼肌肌球蛋白阳性，可能赋予了刺猬蜷缩的能力。正是刺猬复杂的皮下肌肉系统的高度协调，保证了刺猬有效的防御机制。

关键词：刺猬棘刺皮下肌肉胚胎发育间充质细胞

皂荚棘刺提取物总黄酮提取测定、除螨活性及抗氧化活性研究

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中国野生植物资源 2023年第10期42卷 52-56页

作者：束成杰李卓航陈殿松马铃周欣雨赵婧王淼马世宏中华全国供销合作总社南京野生植物综合利用研究所江苏南京211111 广州德谷个人护理用品有限公司广东广州510800 南京师范大学泰州学院江苏泰州225300

目的:对皂荚棘刺提取物的除螨及抗氧化活性进行探究。方法:检测皂荚棘刺提取物处理前后螨虫的自然死亡率和提取物的灭螨率,同时测定提取物对DPPH自由基、超氧阴离子自由基以及Fe3+的清除能力,判断皂荚棘刺提取物的除螨能力及抗氧化能力... 详细信息

目的:对皂荚棘刺提取物的除螨及抗氧化活性进行探究。方法:检测皂荚棘刺提取物处理前后螨虫的自然死亡率和提取物的灭螨率,同时测定提取物对DPPH自由基、超氧阴离子自由基以及Fe3+的清除能力,判断皂荚棘刺提取物的除螨能力及抗氧化能力。结果:所得皂荚棘刺提取物的黄酮提取率为0.136%,其体外抗氧化实验表明皂荚皂素对DPPH自由基、超氧阴离子自由基均有明显的清除作用,且48 h除螨活性达到91%。结论:皂荚棘刺提取物具有良好的除螨活性及抗氧化活性,具有良好的应用前景。

关键词：皂荚棘刺总黄酮除螨活性抗氧化活性

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棘针、棘刺的本草考证

西北药学杂志 1992年第1期7卷 39-40页

作者：谢志民西安市药品检验所

棘针、棘刺是古方书中常用药物之一,处方用名常见的尚有棘针钩子、倒钩棘针、曲头棘针和曲头棘刺等。但各方书所用并非一物,如《普济方》所用棘刺为枣针;《刘涓子治痈疽神仙遗论》所用棘针为皂角刺,而《刘涓子鬼遗方》所用棘根为枣根,... 详细信息

棘针、棘刺是古方书中常用药物之一,处方用名常见的尚有棘针钩子、倒钩棘针、曲头棘针和曲头棘刺等。但各方书所用并非一物,如《普济方》所用棘刺为枣针;《刘涓子治痈疽神仙遗论》所用棘针为皂角刺,而《刘涓子鬼遗方》所用棘根为枣根,棘针、棘刺和棘究系何物,相互之间有何联系,笔者为此作了本草考证。一、棘针、棘刺与棘的关系棘针一名始见于《神农本草经》,云白棘“一名棘针”;棘刺一名始见于《名医别录》,云白棘“一名棘刺”。《新修本草》载白棘“茎白如粉,子叶与赤棘同,棘林中时复有之,亦为难得尔。”《本草衍义》云“其白棘,乃是取其肥盛紫色,枝上有皱薄白膜先剥起者,

关键词：棘针棘刺本草考证

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棘刺尖上刻猴

当代检察官 2020年第11期 61-61页

作者：樊宇重不详

燕王有收藏各种精巧玩物的嗜好。有时他为了追求一件新奇的东西,甚至不惜挥霍重金。“燕王好珍玩”的名声不胫而走。有一天,一个卫国人到燕都求见燕王。他见到燕王后说:“我听说君王喜爱珍玩,所以特来为您在棘刺的顶尖上刻猕猴。”燕王... 详细信息

燕王有收藏各种精巧玩物的嗜好。有时他为了追求一件新奇的东西,甚至不惜挥霍重金。“燕王好珍玩”的名声不胫而走。有一天,一个卫国人到燕都求见燕王。他见到燕王后说:“我听说君王喜爱珍玩,所以特来为您在棘刺的顶尖上刻猕猴。”燕王一听非常高兴。虽然王宫内有金盘银盏、牙雕玉器、钻石珠宝、古玩真迹,可是从来还没有听说过棘刺上可以刻猕猴。因此,燕王当即赐给那卫人享用高额俸禄。随后,燕王对那卫人说:“我想马上看一看你在棘刺上刻的猴。”那卫人说:“棘刺上的猕猴不是一件凡物,有诚心的人才能看得见。如果君王在半年内不入后宫、不饮酒食肉,并且赶上一个雨过日出的天气,抢在阴晴转换的那一瞬间去看刻有猕猴的棘刺,届时您将如愿以偿。”

关键词：猕猴棘刺猴

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三棘刺鱼的建筑艺术

新天地 2002年第12期 43-43页

作者：董世芳

人们常把动物筑巢与人类的建筑联系起来,如蜜蜂的蜂窝、海狸筑坝、小鸟筑巢等,其实,三棘刺鱼的建筑艺术也很有特点。鱼类中最出色的"建筑师"就是三棘刺鱼。它不但能精心"设计图纸",还能建造出漂亮而坚固的"洞房"。每当繁殖季节,雄三棘... 详细信息

人们常把动物筑巢与人类的建筑联系起来,如蜜蜂的蜂窝、海狸筑坝、小鸟筑巢等,其实,三棘刺鱼的建筑艺术也很有特点。鱼类中最出色的"建筑师"就是三棘刺鱼。它不但能精心"设计图纸",还能建造出漂亮而坚固的"洞房"。每当繁殖季节,雄三棘刺鱼就显格外漂亮和灵活。它由平时的暗灰色变成了鲜艳的桃红色。

关键词：建筑艺术棘刺筑巢繁殖季节建筑师设计图纸联系起来漂亮动物筑坝

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《棘刺母猴》双解

语文世界（中旬刊） 2006年第3期 28-28页

作者：王艳玲李庆琦

燕王征巧术人,卫人曰: “能以棘刺之端为母猴。”燕王说之,养之以五乘之奉。王曰:“吾试观客为棘刺之母猴。”客曰:“人主欲观之,必半岁不入宫,不饮酒食肉,雨霁日出,视之晏阴之间,而棘刺之母猴乃可见也。”燕王因养卫人,不能观其母猴。... 详细信息

燕王征巧术人,卫人曰: “能以棘刺之端为母猴。”燕王说之,养之以五乘之奉。王曰:“吾试观客为棘刺之母猴。”客曰:“人主欲观之,必半岁不入宫,不饮酒食肉,雨霁日出,视之晏阴之间,而棘刺之母猴乃可见也。”燕王因养卫人,不能观其母猴。郑有台下之冶者谓燕王曰:“臣为削者也,诸微物必以削削之,而所削必大于削。今棘刺之端不容削锋。

关键词：棘刺雕刻刻刀日出寓言铁匠天气猴子供养韩非子

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“芳判”再辨

中国语文 2024年第5期 605-610,640页

作者：董志翘北京语言大学文学院北京南京师范大学文学院南京

齐梁陆杲《系观世音应验记》中有“槛外墙上大有芳判,见道人在芳上行”一语。其中的“芳判”,有人认为是“旁通(蒺藜)”之音转,有人认为是“芳刺”之,有人认为是“茅刺”之讹,迄今莫衷一是。今从俗字字形、汉语词汇史、语境、写本用字... 详细信息

齐梁陆杲《系观世音应验记》中有“槛外墙上大有芳判,见道人在芳上行”一语。其中的“芳判”,有人认为是“旁通(蒺藜)”之音转,有人认为是“芳刺”之,有人认为是“茅刺”之讹,迄今莫衷一是。今从俗字字形、汉语词汇史、语境、写本用字等方面进一步证明:“芳判”当为“棘刾”之俗写“芳刾”之讹。

关键词：《系观世音应验记》芳判芳刾棘刺

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一块石头引发的论战

化石 2024年第3期 30-42页

作者：傅强中国科学院南京地质古生物研究所中国科学院大学南京学院

科学只讲是非,不讲人情。改正错误在科学上是必要之举;否则科学便没有进步了。--斯行健斯行健院士是中国古植物学的主要奠基者。根据1953年出版的《中国古生代植物图鉴》进行统计,全书共记载描述了278种古生代化石植物,中国人描述和命... 详细信息

科学只讲是非,不讲人情。改正错误在科学上是必要之举;否则科学便没有进步了。--斯行健斯行健院士是中国古植物学的主要奠基者。根据1953年出版的《中国古生代植物图鉴》进行统计,全书共记载描述了278种古生代化石植物,中国人描述和命名的仅有31种,其中斯行健描述和命名的为27种(包含与李星学一起命名的5种,另外还有一种后来研究确认为鱼类棘刺)。

关键词：化石植物古植物学李星学古生代棘刺鱼类命名

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