Immunofluorescence and Electron Microscopic Study on the Artificial Insemination and Rotation-Shift Behaviors of the Bipolar Spindle Fiber in U. unicinctus Egg

In Vitro fertilization of U. unicinctus eggs observed by immunofluorescence and electron microscopes revealed an overview of the meiotic pattern of the tide animals. The eggs have been fertilized early at germinal vesicle stage, followed by germinal vesicle break down (GVBD), but pre-mitotic aster like structure could not be resolved by the methods employed in this work. The meiotic features, such as rotation-shift movement of spindle fibers, behavior of spermatozoonmonaster in the egg cytoplasm and active spindle fiber of the 1st polar body, have been observed. The antitubulin-FITC fluorescence show the 2nd meiotic apparatus appeared firstly parallel to the tangential line of the oolemma, proceeding the meiosis, its bipolarity is rotated and shifted towards the oolemma. The polar bodysite of the oolemma was not amorphous, but active in a sense of anti-tubulin-FITC reactions during the extrusions of the polar bodies. The immunofluorescence reactions of the spermatozoon centriole appeared at a later stage of the 2nd meiosis. During the time periods, the fertilized spermatozoon resided in the egg cytoplasm. Activating the centrioles, spermatozoon approaches towards the chromosomal materials of the 2nd oocyte. This suggests that spermatozoon centrioles initiate and play a roll to fuse male and female pronuclei.

U. unicinctus 난자의 인공수정과 감수분열 장치의 회전-이동행위에 관한 면역형광현미경 및 전자현미경적 연구

U. unicinctus 난세포를 인공수정한 결과 수정 시기는 germinal vesicle (2n)기였으며 정자 중앙부에서 돌출한 actomere와 난모세포의 미세융모 끝에서 세포막 융합이 시작되는 것으로 관찰되었다. Germinal vesicle기에 수정이 가능하였으므로 pre-mitotic spindle이 관찰되지 않은 것으로 사료되었다. 수정 후 난모세포는 제1, 2감수분열을 수행하였으며 각각의 감수분열 장치들은 감수분열 말기에 난모세포막과 밀접한 구조를 형성하였고, 이 부위에서 극체가 형성되는 것을 볼 수 있었다. 극체 형성시 난모세포막은 세포분열의 관점에서 형태가 없는 것이 아니라 항-튜블린-FITC에 대한 활성구조를 형성하였으며, 각 감수분열 장치의 한쪽 극 (pole)과 어떤 복합구조를 형성하는 것으로 보인다. 제2극체 형성도 제1극체와 유사한 방법으로 형성되었으나, 제2감수분열 장치는 난모세포막의 접선에 평행하게 생성된 후 세포막을 향해 이동하면서 방추사의 양극성이 회전 (shift-rotation)하였고 접선에 수직으로 정렬하는 것을 볼 수 있었다. 난모세포의 감수분열 장치에서 방추사의 활성은 강하였으나 aster의 활성은 비교적 약한 것으로 보였다. 제2감수분열이 진행되는 동안 난모세포질에 머믈고 있던 정자는 점차 미래의 자성 전핵 형성부인 난모세포막 근접부로 이동하는 것이 관찰되었다. 난모세포막 근접부로 이동하는 동안 정자 aster의 활성은 점차 강해지는 반면 난모세포의 aster에서는 활성이 미약한 것으로 보아서 자웅 전핵융합을 주도하는 것은 정자 유래의 aster인 것으로 사료되었다. 제1난모세포의 감수분열 장치가 활성화되는 시기에 제1극체의 방추사에서도 강한 활성을 관찰할 수 있었다.