水螅（Hydra）是最原始的刺细胞动物（Cnidari-a），是动物学教学以及发育生物学等科学研究常用的模式生物之一。 通过纵切水螅可获得双头水螅和多头多基水螅。 在水螅培养过程中 ，用 哲水蚤（Calanoida）喂水螅，有时可见具畸形触手的水螅。 水 螅体仅有 2 层 细胞 ，但不同体区的组织特性有明显区别。例如，垂唇至出芽区的内胚层细胞较厚， 内胚层细胞主要由腺细胞和内皮肌细胞构成，是水螅消化、吸收营养及细胞增殖的主要场所， 该区域吸收的营养物质通 过细胞迁移传递至触手、茎区及外胚层。茎区内胚层细胞是一些老化的即将被淘汰的细胞， 外形观察比较透明。 老化细胞从触手末端和基盘反口孔处脱落。
在培养水螅的过程中， 曾发现多头或多基盘的个体，以及带有畸形触手的个体，但双头无基盘水螅迄今未见报道。 笔者于 2012 年 3 月在检查水螅时发现 1 例双头无基盘水螅， 为探究其形成原因，本实验采用嫁接方法，探索人工产生双头无基盘水螅的途径，并对其发育过程进行了跟踪观测，为水螅形态形成机理的研究提供参考。
1 材料与方法
1.1 水螅的采集与培 养 本实验使用的普通水螅（Hydra vulgaris Pallas，1766）采自珠江支流东江惠州市区江段水域，为单系无性繁殖的群体，室温培养（25±2）℃，空调控温。 每天饲以水蚤，每 24 h换 1 次水。
1.2 嫁 接前准备 取无芽体水螅 28 条 ， 饥 饿处理 24 h。 准备 1 号昆虫针、手术刀片、眼科镊、载玻片、 直径 3.5 cm 的培养皿和 0.5 cm×0.5 cm 的塑料片，洗净后置于 60℃烘箱中烘干备用。
1.3 嫁接操作 取 2 条水螅置于载玻片上 ，体视显微镜下分别在水螅胃区横切为二， 保留带触手的体段。用眼科镊取 1 块塑料片穿在昆虫针中部，镜下从 1 条水螅体段的垂唇穿入，切口处穿出，再从另 1 条水螅体段切口处穿入，从垂唇处穿出，再取塑料片穿入针内。嫁接体位于针的端部，小心移动 2 块塑料片， 使嫁接体切口紧密接触。 共手术14 对 。 术 后水螅体置于备有矿泉水的培养皿中 ，24 h 后在体视显微镜下小心卸除穿插装置 。 本实验水螅体分区参照汪安泰的方法。 嫁接体摄入的蜇水蚤聚集于共同胃区， 且未出现断裂的为嫁接成功。
1.4 培养与观察 嫁接体置于备有矿泉水的培养皿，48 h 后饲以水蚤。 每日于体视显微镜（LE-ICA MZ16）下 观察 1 次 ，连 续 52 d。 用 数码专业相机（LEICA DC300）记录无 性 生 殖 和 形 态 发 生 过程，并用配套软件进行测量、观察和记录。
2 结果
2.1 自然形成的双头无基盘水 螅 自然形成的双头水螅体呈柱状， 两端各有 1 个具触手环的头部，其触手数分别为 7 条与 8 条，无基盘无芽体，体长 3.9 mm，沉于水底。 晃动培养皿，水螅随波滚动，无粘附。 喂食时，两端头部均能摄食，摄入的水蚤汇聚于身体中部，即胃区相通。 该个体培养 3 d 后，摄入的水蚤分别位于各自头部之后，其身体呈哑铃状，即胃区分离；4 d 后其体长达 8.0 mm，在体中部发生 6 个芽体， 两端触手环近芽体最近距离分别为 3.4 mm 与 3.0 mm；至 21 d，其体柱中间呈现缢痕，至 22 d，体柱缢痕处分离，各体柱均具 1 芽体，其基端均未发生基盘。 另脱落具 2 芽体的子代。 跟踪观察 22 d，共产生芽体 34 只，均为正常个体。 至 27 d 检测，均为正常水螅，母体产生的芽体均靠近断裂处。 至 31 d，已分离的母体仍未产生基盘。
2.2 人 工双 头 无 基 盘 水 螅 切 口 相 向 嫁 接 14例，共获得双头无基盘水螅（以下简称“嫁接体”）5 例 （ 图 3~ 图 4）， 另 9 例嫁接体在退 针后 1 ~3 d内自然分离。 对嫁接体进行了 52 d 的连续观察，发现其发育过程相同。 嫁接体生长至 12~24 d［（15 ±5.0）d；n =5］ 开 始 发 生 芽 体 ， 至 27 ~37 d［（29.8±4.4）d；n=5］，其体柱中间形成共同基盘 ，次日出现缢痕，继而分离为正常个体，全程 34~43 d［（38.2±3.7）d；n=5］。 嫁接体发生的芽体脱离后均为正常个体。
术后 24 h 的嫁接体与天然双头水螅的外部形态相同。 饲以水蚤，体柱两端的垂唇均能摄食，摄入的水蚤汇集于身体中部，表明胃区相通。 嫁接体首次发生芽体达 4 个 以上 （4~6 个 ），位于体柱中部 。 近头端芽体分别距两端触手环基部的距离相近。
水螅的体柱随时间延长而增长， 距两端触手环最近的新发生芽体的位置不变， 其他芽体发生在体中部。 随体柱延长，体中部出现缢痕，缢痕至芽体间体壁薄而透明， 发育为类似茎区的组织特性，体 柱呈现出 2 个 出芽区 ，摄入的水蚤集中在出芽区与触手环区之间，身体呈哑铃状，表明已发生了 2 个胃区。随后，共同的茎区中部呈现弯曲，突出部细胞分化成一个共用的基盘，经 7~17 d，该基盘逐渐缢裂，个体分为 2 个部分，发育为 2 条正常个体。
3 讨论
国内已经报道的畸形水螅形态各异， 有头部畸形、基 盘畸形、触 手畸形等，这种畸形现象在无性生殖的子代中不具遗传性， 只有异种嫁接产生的畸形体在无性生殖的子代中具有临时的遗传性。 例如，强壮水螅（H. robusta）与普通水螅（H. vulgaris） 进 行嫁接 ， 有时会出现畸形体 ， 对其跟踪观察 280 d， 其无性生殖的每个子代依然保持母代的畸形体特征， 但这种畸形体始终不出现有性生殖。 本研究首次发现双头无基盘水螅 ，并通过嫁接获得了 5 例人工双头无基盘水螅。 天然畸形体与人工嫁接体在形态及发育模式上相似，其无性生殖的子代均为正常水螅，无遗传性，表明天然畸形水螅属临时性畸形。根据本实验数据，认为天然畸形体的形成与水螅捕食活动受伤有关。
水螅的无性生殖及各体区的生理功能以及位置信息素对形态发生的控制作用已有阐述。 本实验嫁接水螅体较小，体柱较短时，不发生芽体。
当嫁接体体柱延长， 达到正常水螅触手环至出芽区 2 倍距离时，嫁接体中间发生芽体。在充分舒展状态下，靠触手环一侧的芽体，距离触手环的距离同正常水螅。当体柱进一步生长延长，芽体发生位置进一步扩散，最后形成 2 个出芽区。该现象与正常水螅的形态形成模式一致。
实验发现嫁接体发生基盘的时间达 7~11 d，平均时间为 8.2 d，比正常水螅的基盘再生时间延长 3~5 倍。 水螅基盘对芽体基盘的形成有抑制作用，芽体基盘的形成必需距离母体基盘一定距离，在脱离母体基盘的抑制作用后才能发生芽体基盘。 本实验现象的产生 ，是芽体基盘对体柱发生基盘起到抑制作用， 还是体柱上共同基盘对另一基盘的形成起到抑制作用，有待进一步探索。
参考文献
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