第35卷 第9期西北农林科技大学学报(自然科学版)Vol.35No.9 2007年9月Journal of Northwest A&F University(Nat.Sci.Ed.)Sep.2007中国林蛙嗅觉系统和犁鼻系统的显微结构
雷园园，王宏元，王怡婷，张育辉
(陕西师范大学生命科学学院，陕西西安710062)
[摘 要] 为了探讨两栖动物嗅器和犁鼻器在种系发生中的意义，用光学显微镜观察了中国林蛙嗅觉系统和犁鼻系统的组织结构。结果显示，嗅器可分为主嗅室、中室和下室3部分；主嗅室被覆嗅上皮，中室和下室被覆非嗅上皮。犁鼻腔位于嗅器的腹内侧，与下室相通，被覆发达的犁鼻上皮。背侧嗅神经起始于主嗅室背侧嗅上皮，经由嗅球腹外侧和前部进入同侧嗅球；犁鼻神经起始于犁鼻器上皮，经由嗅球腹正中部进入同侧副嗅球。
[关键词] 中国林蛙；嗅觉系统；犁鼻系统；显微结构
[中图分类号] Q189;Q434[文献标识码] A[文章编号] 167129387(2007)1020044205
Microstructure of olfactory and vomeronasal system
in Rana chensinensis
L EI Yuan2yuan,WAN G Hong2yuan,WAN G Y i2ting,ZHAN G Yu2hui
(College of L i f e Sciences,S haanxi N ormal Universit y,X i’an,S haanx i710062,Chi na)
Abstract:The st udy examines t he microst rut ure of olfactory and vomeronasal system in R ana chens2 i nensis by light microscope in order to resarch t he p hylogenic significance of olfactory and vomeronasal or2 gans of amp hibian.The result s show t hat t he olfactory organs are compod of t he principal chamber,mid2 dle chamber and inferior chamber,and t he principal chambers are lined wit h t he olfactory epit helium.The middle chambers and inferior chambers are lined wit h t he nonnsory epit helium.The vomeronasal cham2 bers,which are continuous wit h t he inferior chamber,are lined wit h t he vomeronasal epit helium.The dorsal olfactory nerve,which aris f rom t he principal chamber,penet rates into t he olfactory bulb t hrough t he ori2 fice.The vomeronasal nerve,which originates from t he vomeronasal organ,is continuous wit h accessory ol2 factory bulb.
王尔琢简介
K ey w ords:R ana chensi nensis;olfactory system;vomeronasal system;microst ruct ure
在四足动物中，嗅觉系统和犁鼻系统是两种主要的鼻腔化学感受系统。虽然它们的感受器均位于鼻腔区域，但二者在结构和机能上具有明显的差异。嗅上皮中的嗅细胞主要接受一些挥发性小分子化学物质的刺激，将神经冲动通过嗅神经传至主嗅球。犁鼻上皮中的感受细胞主要接受一些非挥发性大的
化学物质信息素，将神经冲动通过犁鼻神经传至副嗅球[122]。脊椎动物几乎均具有嗅觉系统，但犁鼻系统在脊椎动物进化程度的差异比较明显。其中，硬骨鱼、鳄鱼、鸟类、蝙蝠和海洋哺乳类等动物均无犁鼻系统；蛇类和啮齿类动物均有高度发达的犁鼻系统且犁鼻器(Vomeronasal organ)与主嗅室完全分开；而两栖动物的犁鼻器与主嗅室则是相通的。在有尾目中，一般认为分布在主嗅室腹外侧分支内的上皮属于犁鼻上皮；在无尾目中，犁鼻器位于主嗅室的腹内侧[3]。近年来，在两栖动物中，对无尾目负子
3[收稿日期] 2006208229
[基金项目] 陕西省自然科学基金项目(2001SM26)；陕西师范大学青年基金项目
小鸟卡通画[作者简介] 雷园园(1983-)，女，陕西绥德人，在读硕士，主要从事动物发育生物学研究。[通讯作者] 张育辉(1956-)，男，陕西兴平人，教授，主要从事动物生殖与发育研究。
蟾科Pipidae的非洲爪蟾(X enop us l avis)[4]、细趾蟾科的多明尼加树蛙(Eleut herod act y l us coqui)、蟾蜍科的美国蟾蜍(B u f o americanus)[5]和有尾目陆巨螈科(Dicamptonidae)的沿海陆巨螈(Dicam pt2 odon tenebros us)[6]变态时期的嗅器和犁鼻器已做了组织学特征研究。本研究主要对中国林蛙(R ana chensi nensis)嗅觉系统和犁鼻系统进行组织学观察，以期为进一步研究蛙类的嗅化学感受器的神经传导通路奠定理论基础。
空英文1 材料与方法
1.1 材 料
中国林蛙(R ana Chansi nensis)隶属两栖纲，蛙科，蛙属。观察所用中国林蛙为刚变态的幼蛙。采自秦岭北坡，西安市长安区大峪水库附近。
1.2 方 法
用乙醚将幼蛙麻醉后断头，置头部于体积分数4%多聚甲醛溶液(p H7.4)固定48h。做常规石蜡切片，将鼻腔自前向后做横切面，分为吻段、中段和尾段[5]，同时做头部纵切面切片，切片厚8μm,H.E 染色。用Leica2型光学显微镜观察，经LeicaQwin V3图像系统摄相。
2 结果与分析
2.1 中国林蛙的嗅器和犁鼻器
中国林蛙嗅器和犁鼻器的横切面见图1～8。
图1～4 中国林蛙嗅器和犁鼻器的横切面
1.鼻腔的吻段前部，嗅囊包被主嗅室和犁鼻器;
2.鼻腔的吻段后部，下室与犁鼻腔相通;
3.鼻腔的吻段，主嗅室内被覆发达的嗅上皮;
4.鼻腔的吻段，犁鼻腔内被覆发达的犁鼻上皮;Oc.嗅囊;pc.主嗅室;sn.鼻中隔;vng.犁鼻腺;vne.犁鼻上皮;
rlci.下室外侧隐窝;mc.中室;Bg.Bowman’s腺
Fig.1-4 Transver ctions of olfactory and vomeronasal organs in Rana chensinensis就是要爱你
1.Rostrally,t he olfactory capsules(OC)surrounds t he principal chamber(PC)and t he vomeronasal organ;
2.Midrostrally,
t he inferior chamber is continuous wit h t he vomeronasal chamber;3.The rostral portion of t he principal chamber showing developed olfactory epit helium;4.The rostral portion of t he vomeronasal chamber showing a well2developed vomeronasal epit helium;
Oc.Olfactory capsule;pc.Principal chamber;sn..Septum nasi;vng.Vomeronasal glands;vne.Vomeronasal epit helium;rlci.
Recessus lateralis of cavum inferius;mc.Middle chamber;Bg.Bowman’s gland
在中国林蛙鼻腔的吻段，鼻化学感受器(nasal chemo nsory organs)完全包被在软骨囊中。外鼻孔位于头骨的背外侧，向内则与主嗅室连接。犁鼻器位于嗅器的腹内侧，分居于鼻中隔的两侧。中室
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第9期雷园园等：中国林蛙嗅觉系统和犁鼻系统的显微结构
位于主嗅室的腹侧，与主嗅室几乎垂直。下室位于中室的腹内侧，其向内侧延伸与犁鼻器相通。中室和下室被覆非嗅上皮(图1,2)。主嗅室的横切面呈卵圆形，其背侧、内侧和腹侧均被覆嗅上皮，接近鼻孔处为复层扁平上皮。嗅上皮厚约50μm，为假复层柱状上皮，由支持细胞、嗅细胞和基细胞3种类型的细胞组成，支持细胞胞核位于嗅上皮的浅层，嗅细胞胞核位于中层，基细胞胞核位于基层。基细胞的深层为固有层，其中含有Bowman’s腺。Bowman’s腺导管穿过嗅上皮，开口于主嗅室(图3)。在犁鼻腔的内侧、背内侧和腹内侧均被覆发达的犁鼻上皮，厚约60μm。犁鼻腔向腹外侧延伸与下室相通。在犁鼻器背侧的固有层存在大量犁鼻腺(图4)。
在鼻腔的中段前部，主嗅室几乎全部被覆嗅上皮，嗅上皮厚约35μm。主嗅室腹外侧被覆非嗅上皮，内侧分布着大量的犁鼻腺。犁鼻器完全消失，同时包被犁鼻器的软骨囊也消失，但可见中室及下室(图5)。在鼻腔的中段后部，犁鼻腺、中室和下室则完全消失。主嗅室的腹下侧与鼻腭管连接(图6)。在鼻腔的尾段，主嗅室则向腹侧靠近，与口腔相通(图7)。主嗅腔的内侧、背侧和背外侧均被覆嗅上皮，厚约20μm。主嗅室向后延伸，嗅上皮则渐渐消失。颅骨的中央出现了嗅脑(图8)。
图5～8 中国林蛙嗅器和犁鼻器的横切面
5.鼻腔中段前部，嗅器可分为主嗅室、中室和下室，犁鼻腔则消失;
6.鼻腔中段后部，嗅上皮被覆主嗅室，非嗅上皮被覆鼻腭管,
鼻腭管与主嗅室腹下侧相通;7.鼻腔尾段，主嗅室与口腔相通;8.鼻腔尾段，背侧的嗅神经由主嗅室发出进入嗅球;
pc.主嗅室;ic.下室;NP.鼻腭管;orc.口腔;mob.主嗅球;inf.漏斗;rlci.下室外侧隐窝
Fig.5-8 Transver scetions of olfactory and vomeronasal organs in Rana chensinensis
5.The mid2nasal region contains t he principal chamber(PC),t he middle chamber and t he inferior chamber;however,t he vomeronasal
chamber disappears;6.The mid2nasal region,t he olfactory epit helium(O E)lines t he principal chamber(PC)and nonnsory
epit helium coat s t he nasopalatine duct(NP),which is contiguous wit h t he principal chamber;7.The caudal region,t he olfactory
epit helium(O E)lines t he principal chamber(PC),which is contiguous wit h t he oral cavity;8.The caudal region,t he dorsal olfactory nerve, which ari from t he principal chamber,penetrate into t he olfactory bulb t hrough t he orifice;Pc.Principal chamber;ic.Inferior chamber;NP.
Nnasopalatine duct;orc.Oral cavity;mob.Main olfactory bulb;inf.Infundibulum;rlci.Recessus lateralis of cavum inferius
2.2 中国林蛙的嗅球和副嗅球
中国林蛙的一对嗅球对称地分居在端脑的吻端。嗅球的背面被覆大脑皮质。嗅球具典型的板层结构，可以分为7层，分别为神经纤维层、小球层、外
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丛状层、僧帽细胞层、内丛状层、颗粒细胞层和室管膜层。神经纤维层主要是由嗅神经纤维组成，这些嗅神经纤维主要经嗅球的腹内侧进入嗅球，反复分支，终止于小球层；小球层是由嗅球内嗅神经纤维末梢及其分支与来自僧帽细胞层的神经元树突末梢构成，在光镜下可见有多个圆球形的纤维团(图9)；僧帽细胞层位于内、外丛状层之间，细胞多呈梨形或
锥形(图9和图10)；颗粒细胞层位于嗅球的内层,
张国荣经典歌曲其中颗粒细胞排列密集，其细胞较僧帽细胞小。颗粒细胞层紧密围绕在侧脑室且与室管膜层相贴。嗅球尾段可见犁鼻神经(图11)。副嗅球位于大脑半球的腹外侧。从犁鼻器发出的犁鼻神经纤维经由腹外侧进入副嗅球(图12)。副嗅球的板层结构不明显
。
斩尽杀绝图9～12 中国林蛙嗅球和副嗅球的横切面
淡菜9.嗅球的吻段前部，可见神经纤维层、小球层和僧帽细胞层;10.嗅球的吻段后部，可见小球层、僧帽细胞层和颗粒细胞层;
11.嗅球的尾段可见犁鼻神经;12.嗅球的尾段后部可见副嗅球;Nl.神经纤维层;gl.小球层;
mc.僧帽细胞层;gc.颗粒细胞层;v.室管膜层;vn.犁鼻神经;aob.副嗅球
Fig.9-12 Transver ctions of olfactory bulb and accessory olfactory bulb in Rana chensinensis
9.The nerve layer ,glomerular layer and mitral cell layer can be en on t he rostral levels of t he olfactory bulb ;10.The glomerular layer ,mitral cell layer and granule cell layer can be en on t he midrostral levels of t he olfactory bulb ;11.The vomeronasal nerve can be en on caudal levels of t he olfactory bulb ;12.The accessory olfactory bulb caudal levels of t he olfactory bulb ;Nl.Nerve layer ;gl.
G lomerular layer ;mc.Mitral cell layer ;gc.Granule cell layer ;v.Ventricle ;vn.Vomeronasal nerve ;aob.Accessory olfactory bulb
2.3 中国林蛙的嗅神经和犁鼻神经
从中国林蛙的头部纵切面观察结果可知，起始于犁鼻器的犁鼻神经纤维通过颅骨小孔，经由嗅球
的腹正中部进入同侧的副嗅球，未观察到嗅神经和犁鼻神经交叉至对侧(图13)。起始于主嗅室背侧的背侧嗅神经，通过颅骨小孔进入脑颅内，再由嗅球的腹外侧和前部进入同侧的嗅球(图14)。
3 讨 论
Meyer 等[7]将两栖动物的嗅上皮分为3种类
型:(1)在水栖有尾两栖动物中，成体的嗅上皮组织
结构与幼体的嗅上皮相似，变态前和变态后嗅上皮均接受水中传播的信号分子;(2)陆栖两栖动物嗅上
皮主要接受空气中传播的化学信号分子，只在繁殖阶段，嗅上皮结构发生变化，适应水生生活，接受水中传播的信号分子;(3)负子蟾亚目的非洲爪蟾(X enop us l avis )，主嗅室为气鼻(Air 2no )，主要接受空气中传播的信号分子，中室为水鼻(Water 2no )，接受水中传播的信号分子，主嗅室和中室均
被覆嗅上皮。本研究中，中国林蛙属陆栖两栖类，其主嗅室上被覆嗅上皮，中室被覆非嗅上皮，主嗅室的喙段嗅上皮最为发达，厚约50μm ，向尾段方向延伸，嗅上皮则渐渐变短，嗅上皮下有大量的Bow 2man ’s 腺体。Hann 等[4]在非洲爪蟾的主嗅室被覆的嗅上皮下发现有Bowman ’s 腺体，而在中室被覆的嗅上皮下未见Bowman ’s 腺体。其后,J erma 2
7
4第9期雷园园等：中国林蛙嗅觉系统和犁鼻系统的显微结构
kowicz Ⅲ等[5]在多明尼加树蛙和美国蟾蜍变态完
全的幼体中，观察到Bowman ’s 腺体在主嗅室的嗅上皮下出现。以上研究结果表明,Bowman ’s 腺体的分泌物可能与空气中传播的信号分子相关，与水中传播的信号分子无关。本研究中，中国林蛙主嗅室的嗅上皮下有大量的Bowman ’s 腺体，可能与其陆生生活相关。
在两栖动物中，有尾目的犁鼻器从嗅器的腹外侧分支发育而来；在无尾目中，犁鼻器则从嗅器的腹内侧发育而来[3]。本研究的中国林蛙，犁鼻器位于嗅器的腹内侧，分居于鼻中隔的两侧，在犁鼻器的背侧有大量的犁鼻腺体存在。这与无尾类犁鼻器的特征一致。Bert mar [8]推测犁鼻器起源于四足动物，主要是为了适应陆生生活。Eist hen [9]观察到水栖型的鳗螈科(Sirenidae )和两栖鲵科(Amp hiumidae )
均具有犁鼻器，推测四足动物的祖先是水生的，且具有犁鼻器。只是在漫长的进化历程中，有些四足动物的犁鼻器渐渐退化消失[9]。犁鼻器主要识别一些非
挥发性大的化学物质信息素
，在哺乳类动物中，犁鼻器被认为是与繁殖行为和社会行为紧密联系的一个化学感受器，而在两栖动物中，有关其犁鼻器机能的探讨很少，仍需要进一步研究。
蛙类主嗅室腹侧被覆的嗅上皮发出腹侧嗅神经，主嗅室的背侧和内侧被覆的嗅上皮发出背侧嗅神经，
二者在通过颅骨小孔前汇合形成一束嗅神经，然后通过颅骨上的一个小孔与嗅球相接。与嗅神经连接的嗅球顶端称植入锥(implantation cone )，被覆嗅球的前端和腹侧[10211]。本研究的中国林蛙，嗅神经进入嗅球的前端和腹侧，但未见到腹侧嗅上皮发出的腹侧嗅神经，这同大多数蛙类一致。中国林蛙犁鼻器发出的犁鼻神经纤维通过颅骨小孔，经由嗅球的腹正中部，进入同侧的副嗅球；在嗅球横切面上可见到副嗅球和犁鼻神经位于嗅球的腹外侧，显然犁鼻神经进入嗅球的腹侧正中，然后旋转至腹外侧进入副嗅球。
图13～14 中国林蛙头部的纵切面
13.起始于犁鼻器的犁鼻神经(箭头)与副嗅球相连接;14.起始于主嗅室背侧的嗅神经(箭头)与嗅球连接
vn.犁鼻神经;aob.副嗅球;vne.犁鼻上皮;pc.主嗅室;oc.嗅囊;ob.嗅球;on.嗅神经;imC.植入锥
Fig.13-14 Sagittal ctions of head in Rana chensinensis
13.The vomeronasal nerve (arrow ),which originated from t he vomeronasal organ ,is continuous wit h accessory olfactory bulb ;14.The dorsal olfactory nerve (arrow ),which aris from t he principal chamber ,penet rate into t he olfactory bulb t hrough t he orifice
vn.Vomeronasal nerve ;aob.Accessory olfactory bulb ;vne.Vomeronasal epit helium ;pc.
Principal chamber ;oc.Olfactory capsule ;ob.Olfactory bulb ;on.Olfactory nerve ;imC.Implantation cone
[参考文献]
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4西北农林科技大学学报(自然科学版)第35卷
