腹毛目纤毛虫在其生命周期中常易发生形成包囊和脱包囊的现象,其中游仆类纤毛虫易形成“毛基体非吸收型包囊”。包囊游仆虫在其包囊形成和解脱过程中,皮层微管胞器会发生去分化和再分化,细胞内α-、β-和γ-微管蛋白基因的表达量也会相伴发生变化。尽管目前对于游仆虫在其包囊形成和解脱过程中皮层纤毛器分化的形态学方面已有较深入的了解,但关于生物化学和分子生物学水平研究的报道却甚少,对纤毛器去分化和再分化过程中微管蛋白基因的表达等方面也尚未见进一步的研究。本文以包囊游仆虫包囊形成和解脱过程中的细胞为材料,采用干涉相差显微术、扫描电镜术和实时荧光定量PCR技术,分别从显微水平、亚显微水平和基因水平,对游仆虫包囊形成和解脱过程中微管胞器的分化和微管蛋白基因表达的变化进行研究,所得结果如下：1干涉相差显微术观察借助体视显微镜和干涉相差显微镜对不同时期的细胞进行观察研究,结果显示：包囊游仆虫形成包囊的过程中,细胞活动能力、摄食能力和伸缩泡的活动都减弱,细胞或滞留于某处或于培养皿中做旋转和翻转运动。在形成包囊的细胞内可见较明显的口围带结构,细胞变圆,细胞体和包囊壁之间有较明显的间隔。而在完全进入休眠状态后,细胞内棘毛不可见,包囊壁上出现新的结构——嵴。细胞在形成包囊时常聚集在一起,且多聚集在培养皿底部的边缘区。在脱包囊的过程中,首先观察到细胞的一侧出现剧烈活动的伸缩泡,细胞变形,随后细胞在包囊壁内剧烈旋转,部分棘毛开始显现出来,且棘毛显现的顺序是口围带、额棘毛和尾棘毛。接着,可能在伸缩泡的作用下,细胞从包囊壁背部开孔处冲出包囊壁。但当细胞完全脱离包囊壁后,其体形仍略小于营养期细胞。对比包囊游仆虫已知的三个种群(日本广岛种群、上海种群和青岛种群)发现,在形成包囊的过程中,三个种群都会出现以下现象：细胞的活动、摄食行为及伸缩泡的活动减弱；细胞呈现出翻转和旋转运动方式；细胞内的各类微管胞器的纤毛杆被吸收,而毛基体和大部分微管则被保留。在进入休眠状态后,三个种群细胞的细胞体与包囊壁完全贴合,包囊壁表面都有嵴。在包囊解脱时,三个种群的细胞中都有伸缩泡的活动,并在伸缩泡的作用下细胞吸水变大,其皮层纤毛器迅速显现出来,细胞快速旋转并脱囊而出。但青岛种群与其他两个种群又有不同,即青岛种群的游仆虫在包囊形成的过程中,包囊壁先由口区形成,然后细胞被包囊壁完全包围,并伴随着细胞失水、收缩和变小的过程。在包囊解脱的过程中,青岛种群可能在伸缩泡的剧烈扩张和收缩的作用下冲破包囊壁。2扫描电子显微术观察使用扫描电子显微镜进行研究发现,在营养期细胞中,各类微管胞器纤毛杆完整且细胞表面银线网明显。在形成包囊的过程中,首先观察到的变化是腹面的多种微管胞器聚集到一起,但背触毛不消失且口围带尚无明显地变化,接着,各棘毛的纤毛杆消失,最后细胞明显变圆,这种变化与干涉相差显微镜的结果是一致的。在形成包囊的过程中,各微管胞器消失的顺序依次是额腹横棘毛、尾棘毛、背触毛和口围带。形成休眠包囊后,包囊壁上的嵴呈指状突出,它们可能与肾形虫或似织毛虫包囊外壁上的指状突出物的起源相同,即可能是内质网或高尔基体这两种细胞器作用的结果。同时,包囊游仆虫的包囊细胞多以腹面朝下的瓜状小球的形状聚集在一起,这与其他纤毛虫十分类似,推测可能在包囊形成的过程中会产生了一些黏性物质。在包囊解脱的过程中,在细胞的一侧可见口围带、额棘毛和尾棘毛的纤毛杆,但另一侧依然存在一些尚未消失的嵴。在细胞完全脱包囊后,细胞的各种纤毛器的纤毛杆是完整的,只是细胞在形态上与营养期的细胞有较大的差异,且纤毛的定位尚不明确。细胞的棘毛显现顺序与形成包囊过程中其消失的顺序相对应,即按照口围带、额腹横棘毛、尾棘毛和其他纤毛结构的顺序重新长出纤毛杆。在完全脱离包囊壁后,细胞一般会将空的包囊壁丢弃掉。在脱包囊后,细胞会吸水变大,细胞内的一些微管胞器也会进行重构。3实时荧光定量PCR技术将包囊游仆虫按营养细胞、包囊形成时细胞、休眠细胞、脱包囊时细胞和脱包囊后细胞五个阶段进行荧光定量PCR后,结果显示：在包囊形成,即微管胞器去分化的过程中,α-、p-和γ-微管蛋白基因的表达量均呈现出减小的趋势。这可能是由于细胞体内微管胞器的纤毛杆被消化吸收,一些由微管蛋白组成的非纤毛器也发生了相应的变化。在纤毛虫中,α-和p-微管蛋白是其细胞骨架的主要组成成分,即纤毛虫的纤毛器结构和非纤毛器结构的主要成分是这两种微管蛋白,而另外一种微管蛋白—γ-微管蛋白则主要起微管组织中心的作用。因此,微管胞器去分化的过程中,这三种微管蛋白可能表现为需求量下降、解聚和降解,因而基因的表达量也会随之减小。在包囊游仆虫脱包囊,即在微管胞器再分化的过程中,细胞内α-、β-和γ-微管蛋白基因的表达量则均呈现出增加的趋势。在这个过程中,棘毛等微管胞器会重新显现出来,非纤毛器的微管骨架也会发生重建,同时,细胞内还存在伸缩泡的活动。因此,可能不仅存在作为微管骨架主要的组成成分的α-和β-微管蛋白的基因的表达量上升,而且也存在可能定位于游仆虫伸缩泡结构中的γ-微管蛋白因伸缩泡的需求而有较高水平的基因表达。同时,在实验中还发现各个时期的细胞内微管蛋白基因的表达量均呈现出为α-和β-远大于γ-微管蛋白基因,这可能与微管蛋白的丰度、定位和功能等不同有关。但是,在实验的过程中还发现,α-微管蛋白基因和p-微管蛋白基因的表达总是表现出前者的数值略低于后者的数值,很可能有以下两点原因：①包囊游仆虫中极可能存在多种微管蛋白基因亚型,实验中可能无法保证所有亚型被完全扩增出来；②包囊游仆虫包囊形成和解脱是一系列较复杂的动态过程,或许还有(存在)一些尚未研究透彻的机制存在。