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Formation of the initial kidney and mouth opening in larval amphioxus studied with serial blockface scanning electron microscopy (SBSEM).
EvoDevo ( IF 4.1 ) Pub Date : 2018-06-21 , DOI: 10.1186/s13227-018-0104-3
Nicholas D Holland 1
Affiliation  

Background For early larvae of amphioxus, Kaji et al. (Zool Lett 2:2, 2016) proposed that mesoderm cells are added to the rim of the forming mouth, giving it the quality of a coelomoduct without homology to the oral openings of other animals. They depended in part on non-serial transmission electron microscopic (TEM) sections and could not readily put fine structural details into a broader context. The present study of amphioxus larvae is based largely on serial blockface scanning electron microscopy (SBSEM), a technique revealing TEM-level details within an extensive anatomical volume that can be reconstructed in three dimensions. Results In amphioxus larvae shortly before mouth formation, a population of compact mesoderm cells is present at the posterior extremity of the first left somite. As development continues, the more dorsal of these cells give rise to the initial kidney (Hatschek's nephridium), while the more ventral cells become interposed between the ectoderm and endoderm in a localized region where the mouth will soon penetrate. SBSEM reveals that, after the mouth has opened, a majority of these mesoderm cells can still be detected, sandwiched between the ectoderm and endoderm; they are probably myoblasts destined to develop into the perioral muscles. Conclusions SBSEM has provided the most accurate and detailed description to date of the tissues at the anterior end of amphioxus larvae. The present study supports the finding of Kaji et al. (2016) that the more dorsal of the cells in the posterior region of the first left somite give rise to the initial kidney. In contrast, the fate of the more ventral cells (called here the oral mesoderm) is less well understood. Although Kaji et al. (2016) implied that all of the oral mesoderm cells joined the rim of the forming mouth, SBSEM reveals that many of them are still present after mouth penetration. Even so, some of those cells go missing during mouth penetration and their fate is unknown. It cannot be ruled out that they were incorporated into the rim of the nascent mouth as proposed by Kaji et al. (2016). On the other hand, they might have degenerated or been shed from the larva during the morphogenetic interaction between the ectoderm and endoderm to form the mouth. The present SBSEM study, like Kaji et al. (2016), is based on static morphological data, and dynamic cell tracer experiments would be needed to decide among these possibilities.

中文翻译:

用连续块面扫描电子显微镜 (SBSEM) 研究文昌鱼幼虫初始肾脏和开口的形成。

背景 对于文昌鱼的早期幼虫,Kaji 等人。(Zool Lett 2:2, 2016) 提出将中胚层细胞添加到成形嘴的边缘,使其具有腔管的质量,与其他动物的口腔开口没有同源性。它们部分依赖于非串行透射电子显微镜 (TEM) 部分,无法轻易地将精细的结构细节置于更广泛的背景中。目前对文昌鱼幼虫的研究主要基于串行块面扫描电子显微镜 (SBSEM),这是一种在可在三个维度上重建的广泛解剖体积内揭示 TEM 水平细节的技术。结果 在口形成前不久的文昌鱼幼虫中,在第一个左体节的后肢存在致密的中胚层细胞群。随着发展的继续,这些细胞的背侧越多,就会产生最初的肾脏(Hatschek's nephridium),而腹侧细胞越多,就会在口腔很快穿透的局部区域插入外胚层和内胚层之间。SBSEM 显示,张开嘴后,仍然可以检测到大部分中胚层细胞,它们夹在外胚层和内胚层之间;它们可能是注定要发育成口周肌肉的成肌细胞。结论 SBSEM 对文昌鱼幼虫前端的组织提供了迄今为止最准确、最详细的描述。本研究支持 Kaji 等人的发现。(2016 年)第一个左侧体节后部区域的更多背侧细胞会产生最初的肾脏。相比之下,更多的腹侧细胞(这里称为口腔中胚层)的命运还不太清楚。虽然 Kaji 等人。(2016) 暗示所有的口腔中胚层细胞都加入了形成嘴的边缘,SBSEM 显示其中许多在口腔穿透后仍然存在。即便如此,其中一些细胞在口腔穿透过程中会丢失,它们的命运是未知的。正如 Kaji 等人提出的,不能排除它们被纳入初生嘴的边缘。(2016 年)。另一方面,它们可能在外胚层和内胚层之间的形态发生相互作用形成嘴巴的过程中退化或从幼虫脱落。目前的 SBSEM 研究,如 Kaji 等人。(2016),基于静态形态数据,需要动态细胞示踪实验来决定这些可能性。虽然 Kaji 等人。(2016) 暗示所有的口腔中胚层细胞都加入了形成嘴的边缘,SBSEM 显示其中许多在口腔穿透后仍然存在。即便如此,其中一些细胞在口腔穿透过程中会丢失,它们的命运是未知的。正如 Kaji 等人提出的,不能排除它们被纳入初生嘴的边缘。(2016 年)。另一方面,它们可能在外胚层和内胚层之间的形态发生相互作用形成嘴巴的过程中退化或从幼虫脱落。目前的 SBSEM 研究,如 Kaji 等人。(2016),基于静态形态数据,需要动态细胞示踪实验来决定这些可能性。虽然 Kaji 等人。(2016) 暗示所有的口腔中胚层细胞都加入了形成嘴的边缘,SBSEM 显示其中许多在口腔穿透后仍然存在。即便如此,其中一些细胞在口腔穿透过程中会丢失,它们的命运是未知的。正如 Kaji 等人提出的,不能排除它们被纳入初生嘴的边缘。(2016 年)。另一方面,它们可能在外胚层和内胚层之间的形态发生相互作用形成嘴巴的过程中退化或从幼虫脱落。目前的 SBSEM 研究,如 Kaji 等人。(2016),基于静态形态数据,需要动态细胞示踪实验来决定这些可能性。SBSEM 显示,其中许多在口腔穿透后仍然存在。即便如此,其中一些细胞在口腔穿透过程中会丢失,它们的命运是未知的。正如 Kaji 等人提出的,不能排除它们被纳入初生嘴的边缘。(2016 年)。另一方面,它们可能在外胚层和内胚层之间的形态发生相互作用形成嘴巴的过程中退化或从幼虫脱落。目前的 SBSEM 研究,如 Kaji 等人。(2016),基于静态形态数据,需要动态细胞示踪实验来决定这些可能性。SBSEM 显示,其中许多在口腔穿透后仍然存在。即便如此,其中一些细胞在口腔穿透过程中会丢失,它们的命运是未知的。正如 Kaji 等人提出的,不能排除它们被纳入初生嘴的边缘。(2016 年)。另一方面,它们可能在外胚层和内胚层之间的形态发生相互作用形成嘴巴的过程中退化或从幼虫脱落。目前的 SBSEM 研究,如 Kaji 等人。(2016),基于静态形态数据,需要动态细胞示踪实验来决定这些可能性。正如 Kaji 等人提出的,不能排除它们被纳入初生嘴的边缘。(2016 年)。另一方面,它们可能在外胚层和内胚层之间的形态发生相互作用形成嘴巴的过程中退化或从幼虫脱落。目前的 SBSEM 研究,如 Kaji 等人。(2016),基于静态形态数据,需要动态细胞示踪实验来决定这些可能性。正如 Kaji 等人提出的,不能排除它们被纳入初生嘴的边缘。(2016 年)。另一方面,它们可能在外胚层和内胚层之间的形态发生相互作用形成嘴巴的过程中退化或从幼虫脱落。目前的 SBSEM 研究,如 Kaji 等人。(2016),基于静态形态数据,需要动态细胞示踪实验来决定这些可能性。
更新日期:2020-04-22
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