家蚕有机磷农药抗性的性别差异研究

摘要

家蚕(Bombyx mori)属鳞翅目蚕蛾科昆虫，起源于野生桑蚕，经过长期的人工选择，家蚕的产丝性能得到了大幅度的提高，但对不良环境的抵抗能力却大大下降。家蚕由于对农药的抗性弱，在蚕业生产中每年都造成大量的农药中毒现象，成为制约蚕丝业健康发展的一个矛盾。为解决这一矛盾，蚕业领域许多单位都在致力于家蚕抗性相关的研究。
　　 昆虫的性别与抗药性的关系是近年来的研究热点，我国作为一个养蚕大国，早在上世纪五六十年代就开始了专养雄蚕的试验，对雄蚕和雌蚕进行了许多饲养对比试验，发现同一品种内雄蚕食桑少，叶丝转化率、茧层率和出丝率都比雌蚕高。近半个世纪以来各国学者对蚕的性别控制进行了广泛研究，雄蚕品种的育成，专养雄蚕技术的推广是提高蚕茧生产效率、增加茧丝绸生产经济效益和高附加价值的突破，但由于缺少家蚕雌性个体作对照，没有系统研究家蚕雌雄个体之间对农药抗性的差异。本试验采用家蚕卵色限性品种，该品种的性别可在卵期依据卵色进行分辨，判别率达100％，便于开展性别与抗药性的研究。
　　 为了研究家蚕性别和对辛硫磷农药的抗性的关系，以家蚕卵色限性品种为实验材料，采用浸叶法测定了家蚕雌雄个体各龄期对辛硫磷农药的半致死剂量(LC50)。结果表明，各龄雄蚕个体对辛硫磷的LC50均高于雌性个体，1-5龄的雄蚕LC50分别为：407.811ng.mL-、1291.245ng.mL-2046.462ng.mL-1、3376.183ng.mL-、5428.747ng.mL-,分别是雌蚕的1.03、1.14、1.05、1.05、1.07倍。其中2龄和5龄差异显著。
　　 为了研究不同性别家蚕体内谷胱甘肽s-转移酶(glutathione S-transferase，GST)、乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase，AChE)和羧酸酯酶(Carboxylesterase，CarE)的活性差异，本文以卵色限性家蚕品种各龄起蚕及5龄第3d的头、中肠、脂肪体和丝腺等七种组织为实验材料，参考Ellman的酶活测定方法，测定了三种酶的活性。结果表明，三种酶的活性在雌雄家蚕个体间均存在明显差异。GST活性测定结果表明，农药诱导后雌雄家蚕个体的酶活性均明显升高。家蚕组织中，头部和脂肪体中该酶的活性最高，农药诱导后雌雄脂肪体中的GST活性均受到明显抑制，而在头部则表现为雄性抑制，雌性上升，雌雄间差异显著，推测GST在头部的功能与性别存在一定的关联。农药诱导后家蚕脂肪体AChE的活性受抑制降低，而头部却有所上升。在中肠中，雄蚕活性降低，而雌蚕上升，雌雄间差异明显，推测与不同性别家蚕组织对辛硫磷的敏感性不同所致。CarE活性研究表明，农药未诱导的家蚕头部、丝腺、血液和马氏管中的CarE活性显著高于雄蚕。
　　 为了研究不同性别家蚕解毒酶基因的表达差异，本文采用实时荧光定量PCR法，比较研究雌雄家蚕体个体以及不同组织主要解毒相关酶基因的表达差异。结果表明，本文所选解毒酶基因在雌雄个体之间均存在明显差异，GST和AChE的活性在雌雄间的差异与相应基因的表达规律一致；羧酸酯酶则表现为较高的基因表达量对应较低的酶活性，推测在家蚕体内可能存在“羧酸酯酶突变”现象。组织测定结果表明，本文所选6基因在组织中的表达水平均表现出明显的性别差异，头部、生殖腺中的解毒酶基因与性别表现出明显的关联关系，组织测定80%数据均表明几种基因在雄蚕组织中的表达水平显著高于雌蚕，这为雄蚕抗药性高于雌蚕提供了数据支持，为家蚕性别与抗药性的研究提供了重要参考。