Введение к работе
Актуальность проблемы. Сперматогенез - это важнейший начальный
этап индивидуального развития животных, при котором закладывается тот
отцовский геном, от которого во многом зависит дальнейшая судьба
будущего организма. В период сперматогенеза выясняются многие причины
мужской стерильности, процессы управления размножением
сельскохозяйственных животных, совершенствование методов
искусственного осеменения и разработки эффективных способов борьбы с вредными насекомыми.
В настоящее время на основе глубоких эколого-морфологических исследований устанавливается тесная связь между теоретическим обоснованием вопросов массового размножения вредных видов и практически-научно обоснованных методов их регуляции численности.
В последнее время в странах СНГ и за рубежом на основе использования современных цитологических, цитохимических и электронно-микроскопических методов исследования достигнуты большие успехи в определении механизмов регуляции сперматогенеза насекомых (Буров, 1976; Данилова, 1976; 1978; LaChance, Olstad, 1988; Katsuno, 1989; 1997; Schuets, Furtado, 1999; Franca, Bao, 2000; Swallow, Wilkinson, 2002; Fathpour et all., 2007; Souza et all, 2008 и др.). Отсюда изучение сперматогенеза становится особенно актуальным, в связи с изменением экологических условий (загрязнения среды с вредными отходами производств, использованием ядохимикатов и других факторов), которые оказывают влияние на появление атипичных сперматозоидов в семенниках и причин мужской стерильности.
Процессы экспериментального получения стерильных самцов были доказаны на примере других видов насекомых. Так, при скрещивании табачной совки (Heliothis virescens с Heliothis subflexa) были получены стерильные самцы и фертильные самки (LaChance, Olstad, 1988). Было показано, что стерильность самцов обусловлено результатом нарушения процесса сперматогенеза под влиянием различных факторов.
Поэтому для изучения развития насекомых и создания методов искусственного управления и размножения природных популяций вредных насекомых, выведения стерильных самцов и разработки генетических методов борьбы с вредителями, необходимо проведение фундаментальных исследований в области энтомологии, их морфологической и физиологической идентификации.
Из вышеуказанного следует, что морфологическое исследование развития органов насекомых (особенно половых желез) в зависимости от экологических факторов даёт мйбгое для разработки проблем эволюции органов и построения их систем, в регуляции плодовитости и др. В связи с этими задачами, исследование связанное с экологическими особенностями развития насекомых, выяснения приспособительных механизмов на действие различных инсектицидов имеют важное значение. Эти обстоятельства делает
необходимым изучение развития половых желез и особенно сперматогенеза хлопковой и озимой совок с учетом их эколого-морфологических изменений в период метаморфоза.
Цель и задачи исследований
Целью настоящего исследования явилось изучение экологических и морфофункциональных изменений развития половых желез и сперматогенеза некоторых представителей чешуекрылых (хлопковая и озимая совки) в период метаморфоза и выяснение особенностей формирования половых клеток.
Задачи исследования
На этой основе были поставлены следующие задачи:
-
Изучить периоды дифференцировки половой системы и развития половых клеток хлопковой и озимой совок в период метаморфоза;
-
Изучить структурные особенности половых клеток (сперматогоний, сперматоцитов I и II, сперматид и сперматозоидов) в период метаморфоза.
-
Изучить сперматогенез хлопковой и озимой совок в зависимости от влияния экологических факторов (температуры, питания, фотопериодических реакций, влажности и др.);
-
Изучить морфофункциональные изменения и особенностей полиморфизма сперматогенеза хлопковой и озимой совок под влиянием гормональных факторов.
Научная новизна
В работе, на основе микроскопических, электронно-микроскопических и экспериментальных методов, впервые изучено сперматогенез хлопковой и озимой совок с учетом экологических факторов Республики Таджикистан. Показано, что под влиянием фотопериодических условий (длины светового дня - 18 ч.) и оптимально высокой температуры (30-35С) активно обеспечивается развитие гусениц V - Vl-ro возрастов, куколок и роста фолликул семенников, в тоже время, при короткодневном фотопериоде (8с: 16т) происходит стимуляция диапаузы и наблюдаются дегенеративные явления сперматоцитов 1-го порядка.
Установлено, что под действием аналога ЮГ (ювенильного гормона) при длиннодневном фотопериоде (18с:6т) у гусениц Vl-ro возраста происходит удлинение зоны роста фолликул, образование сперматоцитов и сперматид, развитие пучков сперматид, а у предкуколок происходит задержка метаморфоза в течение 5 дней, позже необработанных ювеноидом, и обеспечивает развития всех стадий половых клеток.
Впервые описаны и прослежены ультраструктурные изменения типичных (эупиренных) и атипичных (апиренных) сперматид и сперматозоидов (образование побочного ядра за счет слияния митохондрий, изменение аппарата Гольджи, лизосом, акросом, центриолей, образование
синаптонемального комплекса и др.) у этих совок. Все эти морфофункциональные изменения в структуре семенника и сперматогенезе, рассмотрены как результат приспособительных механизмов к меняющимся условиям внешней среды.
Научно-практическая ценность работы
Полученные данные по особенностям морфофункциональных изменений сперматогенеза хлопковой и озимой совок могут быть использованы для разработки вопросов связанные с получением стерильных самцов и их использования в генетических и других методах борьбы с вредными насекомыми. Они также важны для оценки прогнозирования численности насекомых. Полученные данные позволяют использовать их при чтении курсов эмбриологии, физиологии, энтомологии, студентам в высших учебных заведениях.
Положения, выносимые на защиту:
-
Характерными особенностями сперматогенеза хлопковой совки под влиянием экологических факторов (температуры, длины светового дня, влажности, питания), являются бездиапаузное и диапаузное развитие.
-
В период метаморфоза (начиная со стадии гусениц, куколок и имаго) под влиянием гормонального и температурного факторов значительно активируются процессы сперматогенеза.
-
Образование типичных и атипичных сперматозоидов зависит от изменения метаболизма и структур половых клеток в процессе сперматогенеза под влиянием внешних факторов. В зависимости от сезонов года и изменения температурных режимов происходит физиологические сдвиги в сроках развития насекомых, их полноценности, выживаемости, которые сопутствуют сперматогенезу.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы доложены на респуб. конф. «Современные проблемы физиологии и морфологии человека и животных» (Душанбе, 2007); на II Съезде физиологов СНГ (Москва -Кишинев, 2008); научно - теор. конфер. проф. - препод, состава и сотруд. посвящ. 17-й годовщине Независ. РТ, 1150-летию основополож. тадж.-персидск. л-ры А.А. Рудаки, и году тадж. языка (Душанбе, 2008); Респуб. конф. посвящ. 60-летию ТНУ (Душанбе, 2009); научно-теорет. конф. проф. -препод, состава и сотруд. посвящ. году образов, и техн. знаний (Душанбе, 2010); на расширенном заседании кафедры физиологии и зоологии биол. ф-та ТНУ (Душанбе, 2011).
Публикации по теме диссертации.
По теме диссертации опубликовано 11 работ. Из них 4 в рецензируемых журналах.
Объем и структура работы
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материала и методики исследования, результатов собственных исследований, обсуждения, выводов. Работа изложена на 138 страницах- компьютерного текста и иллюстрирована 6 таблицами, 17 микрофотографиями и электроннограммами и общей схемой. Список цитированной литературы состоит из 221 работы, из них 136 на иностранном языке.
