非需精卵

词条名称：非需精卵
英文名：Non-fertilized Egg / Parthenogenetic Egg
分类：生殖生物学 / 无性生殖 / 卵子发育

定义

非需精卵是指无需精子受精即可启动胚胎发育的卵子，通过孤雌生殖（Parthenogenesis）或其他机制直接发育为完整个体。常见于轮虫、蚜虫、部分爬行动物（如科莫多龙）及植物（如无融合生殖物种），是生物适应孤岛环境、快速种群扩张的重要繁殖策略。

类型与机制

1. 自然孤雌生殖

• 专性孤雌生殖：

  • 代表类群：蛭形轮虫（Bdelloid rotifers）、某些竹节虫。

  • 特点：完全依赖非需精卵繁殖，无雄性个体存在。

• 兼性孤雌生殖：

  • 代表类群：蜜蜂（工蜂产未受精卵发育为雄蜂）、某些蜥蜴（如新墨西哥鞭尾蜥）。

  • 特点：通常行有性生殖，环境压力（如缺乏雄性）下触发孤雌生殖。

2. 人工诱导孤雌生殖

• 物理/化学激活：

  • 方法：温度冲击（如冷/热激）、电脉冲或化学试剂（如氯化锶）模拟受精信号；

  • 应用：鱼类（斑马鱼）、两栖类（非洲爪蟾）的胚胎研究或育种。

发育特征

1. 染色体倍性

   • 单倍体发育：如蜜蜂雄蜂（n=16），但多数动物单倍体胚胎无法存活；

   • 二倍体恢复：通过减数分裂抑制（如蚜虫）或卵子自发基因组加倍（如科莫多龙）。

2. 基因表达调控

   • 印记基因绕过：非需精卵通过表观修饰（如DNA去甲基化）激活父源基因表达；

   • 发育启动信号：卵内钙振荡自发触发，替代精子引发的信号通路。

功能与生态意义

研究意义

1. 农业与水产

   • 单性育种：诱导非需精卵发育培育全雌/全雄种群（如全雌鲫鱼）；

   • 濒危物种保护：通过孤雌生殖技术复活遗传多样性极低的物种。

2. 发育生物学

   • 受精替代机制：解析卵子自主激活的分子路径（如PLCζ信号模拟）；

   • 基因组印记：研究非需精卵如何克服印记障碍完成正常发育。

3. 进化研究

   • 性别的起源：孤雌生殖物种为研究有性生殖优势提供对比模型；

   • 超强适应力：蛭形轮虫通过水平基因转移弥补无性生殖的遗传缺陷。