Abstract

Ultrastructure of gametes in the three-spine stickleback, Gasterosteus aculeatus aculeatus was observed, utilizing light, scanning and transmission electron microscopes. The egg of three-spine stickleback is spherical and demersal type. The eggs are highly adhesived to each other but not to substrates. There are many oil droplets in vitelline membrane. The outer surface of egg envelope is arranged by mushroom-like structures and pore canals. The egg have a micropyle, sperm entry site, in the area of the animal pole. The egg envelope consists of three layers, an outer layer with high electron density, a middle layer consisting two layers and an inner layer consisting of 16 to 20 layers. In the fertilized egg envelope, the molecular weights of these components ranged from 14 kDa to 205 kDa. The molecular weights of nam protein bands are 19.4 kDa, 36.7 KDa, 39.4 kDa, 42.9 kDa, 46.1 kDa and 53.0 kDa. The head of spermatozoa is spherical shape and the acrosome is absent. The mitochondria in midpiece are arranged from one to three layers and separated from the axoneme by the cytoplasmic canal. The tail has two lateral fins and the axoneme is of the 9+2 structure.

큰가시고기 (Gasterosteus aculeatus aculeatus)는 산란기에 해수에서 담수로 이동하는 습성을 가지고 있기 때문에 일반 어류와 배우자의 구조는 서로 다를 것으로 생각되어 광학현미경, 투과전자현미경 및 주사전자현미경을 이용하여 배우자의 미세구조, 첨체 및 난문의 유무, 난문의 미세구조, 난막의 외부 및 내부형태와 부속구조물의 형태를 관찰하고, 만일 정자에 첨체가 없고 난문을 보유하고 있다면 인공수정을 통해 정자가 난문을 통해 수정하는지를 확인하고, 전기영동을 통하여 수정란 난막의 단백질 조성을 밝힘으로서 계통분류학적 기초자료를 제시하고자 하였다. 난자는 구형의 침성란으로 난자끼리는 서로 부착성이었으나 산란상에는 비부착성이었고 난황방 중심부에는 크기가 다양한 유적들이 분포하고 있었다. 난막의 표면은 갓이 둥근 버섯모양의 구조물들과 porecanal들이 분포하고 있었고 동물극쪽에는 정자의 통로인 난문이 위치하고 있었다. 난막은 3층으로, 전자밀도가 높은 외층, 내층보다 폭이 넓은 층상구조로 두 층으로 구성된 중층 및 전자밀도가 낮은 층으로 나뉘어진 $16\sim20$층의 층상 구조인 내층으로 구성되어 있었다. 수정란 난막은 $14\sim205kDa$인 단백질들로 구성되어 있었는데 주요 단백질의 분자량은 19.4 kDa, 36.7 kDa, 39.4 kDa, 42.9 kDa, 46.1 kDa및 53.0kDa이었다. 정자의 두부는 구형이었고 두부 내에는 첨체는 없었다. 중편은 편모와 분리되어 있었고 세포질이 꼬리의 미부쪽으로 매우 신장된 형태였으며 중편 내에는 미토콘드리아가 $7\sim8$줄로 $1\sim3$층으로 배열하고 있었다. 또한 편모에는 lateral fins를 보유하고 있었으며 편모의 단면은 전형적인 9+2의 축사구조를 하고 있었다. 이상과 같은 큰가시고기의 난자와 정자의 미세구조적 특징은 큰가시고기만이 보유하고 있는 특성으로 종을 분류하는데 기준이 되는 형태학적 분류형질로 사용될 수 있고, 초기발생과정을 연구하는데 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

Keywords

• Three-spine stickleback;
• Egg;
• Sperm;
• Ultrastructure