《Journal of Morphology》：Testicular Morphology and Spermatogenesis in Potamotrygon motoro: Insights Into Reproduction of Freshwater Stingrays
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本文首次对莫托河魟（Potamotrygon motoro）的精子发生过程进行了系统的组织学解析，揭示了其睾丸独特的复合型结构（由生发区、退化区和嗜肾器官组成）及支持细胞（Sertoli cells）在精子发生过程中的动态变化。研究明确了其生发模式为典型的囊性精子发生（cystic spermatogenesis），并详细描述了从精原细胞到精子形成的完整过程，包括精子形成（spermiogenesis）阶段复杂的核凝聚与结构修饰。该成果为理解淡水魟鱼的繁殖机制提供了关键基础数据，对其生态保护与新栖息地适应性研究具有重要意义。
摘要
本研究通过显微分析技术，首次对淡水魟鱼物种莫托河魟（Potamotrygon motoro）的精子发生过程进行了详细描述。研究揭示其睾丸由生发区、退化区以及由结缔组织和淋巴髓样细胞组成的嗜肾器官构成。观察到了囊性精子发生模式，其中每个生精囊由支持细胞形成并维持，且支持细胞在整个过程中经历形态和位置变化。精子释放入输精管后，周边的生精囊形成退化层。精子形成，即精子发育和分化的最终阶段，被确认为P. motoro中的一个复杂过程，涉及核压实和结构修饰。
1 引言
江魟科（Potamotrygonidae）属于燕魟目（Myliobatiformes），是完全分布于南美洲的淡水魟鱼。该科包含五个属，其中之一是Potamotrygon属。莫托河魟（Potamotrygon motoro）广泛分布于亚马逊河和巴拉那-巴拉圭河流域。近几十年来，P. motoro的记录已出现在上巴拉那河区域，水电厂船闸促进了其种群扩散。
在巴西北部地区，P. motoro在12月至次年2月的高水位期表现出明确的繁殖期，与水文周期紧密相关。其繁殖周期为一年一次，与雌性周期相关联，确排卵期有足够的精子储备。像其他魟鱼一样，P. motoro为体内受精，雌性为卵胎生。雄性具备作为交配器官的交合突。
对于某些魟鱼物种，两侧睾丸无明显差异，被视为复合器官，两侧均发育且功能正常。然而，有些物种如蝴蝶魟（Gymnura marmorata）可能表现出睾丸不对称，仅左侧睾丸有功能。目前已描述至少三种不同的睾丸组织类型：在一些鲨鱼中观察到的辐射型、特征为生发区位于睾丸一端的直径型、以及存在于鳐形目和燕魟目物种中的复合型。Potamotrygon属物种的睾丸属于复合型，是辐射型和直径型的混合。
在软骨鱼中，精子发生在生发区进行，一个精原细胞和一个支持细胞形成一个生精囊。此过程定义为雄性生殖细胞的形成和发育，从精原细胞开始，经历精母细胞和精子细胞阶段，最终形成精子。重要的是，此过程独立于睾丸组织的形态差异。
鉴于该器官的特殊性和重要性，本研究旨在通过生发上皮及其内细胞的组织学分析，表征P. motoro的精子发生过程。
2 材料与方法
2.1 动物获取与伦理声明
在巴西圣保罗州伊利亚索尔泰拉市巴拉那河朱皮亚水库，采集了十只成年雄性P. motoro个体。采集获得SISBIO许可。样本平均体长46.6 ± 6.46 cm，平均体盘长26.8 ± 3.27 cm，被视为成年个体。实验程序经动物伦理使用委员会批准。
2.2 睾丸取样与显微镜检查
所有个体的睾丸均被采集用于组织学分析。固定后，组织经酒精系列脱水并包埋于组织树脂中。每个睾丸分为前、中、后三个区域切片，厚度3 μm，并进行多种染色。部分睾丸样本制备用于扫描电子显微镜观察。
3 结果
3.1 睾丸形态学
在P. motoro中，睾丸是成对的圆柱形器官。睾丸背侧由发生精子发生的生发区组成。生发区始终被退化区包围，并与输精管相关联。嗜肾器官位于每个睾丸的腹侧。
在生发区内，生精囊根据生殖细胞的发育阶段排列；从外围向中心，发生精子发生的整个过程——精原细胞、精母细胞、精子细胞和精子——呈现出辐射状的发育模式。因此，含有早期发育阶段细胞的生精囊位于生发区中心，而含有更高级生殖细胞的生精囊位于生发区外围。精子发生结束时，精子被释放到输出管中，形成退化区。
P. motoro的初级精原细胞是生殖细胞系中最初始和最大的细胞。它们具有大细胞核，染色质松散凝聚，核仁明显，细胞质丰富且含液泡。它们可单独或成组出现，与支持细胞相关联。支持细胞呈现独特的逗点形细胞核和强烈的嗜碱性。
随着精原细胞经历连续的有丝分裂，形成包含子代细胞的生精囊。这些细胞更小，细胞核位于中央，组织成由多层生殖细胞、支持细胞和管腔组成的明确生精囊。此后，生精囊内的有丝分裂增殖导致形成更密集、无管腔的生精囊。
精原细胞分化为初级精母细胞，后者继续在生精囊内增殖。此时支持细胞定位在生精囊外围。初级精母细胞特征为染色质凝聚，形成联会复合体。在此阶段可观察到第一次减数分裂产生次级精母细胞。
精母细胞第二次减数分裂产生的精子细胞经历分化过程。此过程伴随精子细胞核向位于生精囊外围的支持细胞核移动，导致生精囊再次出现管腔。此后，精子细胞核开始拉长，最初呈滴状，逐渐伸长。
在精子形成和核螺旋化过程中，精子细胞逐渐成群聚集，头部持续朝向支持细胞核，同时发生渐进式螺旋化和尾部形成。在精子形成过程中，作为分化的一部分，也发生中段的形成。
精子形成结束时，精子细胞在生精囊内分散不再成群。精子随后释放到输精管中，该生精囊此后被称为退化壶腹，构成退化区。
支持细胞在生殖组织的各种结构中存在并发挥关键作用。其中之一是精子胚，即一组支持细胞和来自单个精原细胞、处于相同发育阶段的生殖系细胞。精子胚是生精囊的亚结构。在精子细胞阶段，精子胚内的精子细胞头部朝向支持细胞核，而尾部投射入包含这些精子胚的生精囊管腔中。
支持细胞在生殖细胞发育过程中经历多种修饰。细胞核形状从与早期生殖细胞并列时的三角形，变为铺路石状和逗点形，最后与精子细胞和精子相关联时变为圆形且清晰。在这些最后阶段，支持细胞核平均直径约为5 μm。
4 讨论
生殖细胞系的发育在称为生精囊的功能单元内进行，这是软骨鱼物种的明确特征。在睾丸组织中，生发区内生精囊的连续形成导致成熟生精囊在空间上逐渐分离。睾丸组织分为辐射型、直径型和复合型，这一分类框架仍广泛用于描述各种软骨鱼物种的睾丸。
P. motoro中描述的多生精囊睾丸在生发区内发育呈从中心向外围的辐射模式，而在其外部则呈现直径模式，此排列将其归类为复合型。类似的睾丸组织也在同一属的另一种淡水魟鱼P. magdalenae中有报道。
生殖细胞的发育及其特征以及这些过程发生的顺序因物种和分类群而异，是理解物种繁殖的重要因素。在关系较远的魟鱼类群（如海洋物种）中，生殖细胞成熟也发生在生精囊内，与P. motoro中观察到的相似。
在细胞增殖过程中，生发区内形成额外的结构，精子胚的形成是一个已在其他物种中报道的特征。在P. motoro中，此结构似乎遵循淡水魟鱼的一致模式。支持细胞在精子发生中通过协调和控制生殖细胞在特化的睾丸微环境中的发育而发挥关键作用。
在支持细胞介导的协调细胞增殖过程中，精子细胞经历分化过程，最终形成螺旋形精子，正如先前对P. motoro的描述。这种螺旋过程已在几种板鳃类物种中记录。
结合显微镜特征，性腺成熟的宏观阶段为分类淡水魟鱼提供了一个有效的框架。目前该分类应用于江魟科物种，并广泛用于淡水魟鱼的繁殖研究中。
5 结论
通过对Potamotrygon motoro生殖细胞的具体特征描述，现在可以有效地对其繁殖阶段进行分类。本研究提供的关于该物种繁殖的信息是首次对生殖细胞特征的深入描述，并为进一步的繁殖研究奠定了基础。
