張雅君 梁佳勇 曾慕衡

摘 要：用不同時(shí)間的紫外線輻照（5，15，30 min）處理羽化后8 h雄果蠅，分別測(cè)定雄蠅壽命和繁殖力，再將雄果蠅與同期收集的未經(jīng)輻照處女果蠅進(jìn)行交配，統(tǒng)計(jì)其后代的畸形個(gè)體數(shù)量。結(jié)果表明，輻照處理后，各處理組果蠅的平均壽命、最高壽命及半數(shù)死亡時(shí)間均顯著縮短（P<0.05），但各輻射組之間的壽命變化差異不顯著。各輻照組與對(duì)照組相比，后代成蟲數(shù)顯著減少（P<0.05），各輻照組之間差異顯著（P<0.05）。輻照組的F1代出現(xiàn)少量畸形個(gè)體。

關(guān)鍵詞：紫外線輻照；雄果蠅；壽命；繁殖力

中圖分類號(hào)：Q969.462.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.07.019

Effect of Ultraviolet Irradiation on Lifespan and Offspring Physiology of Male Drosophila melanogaster

ZHANG Ya-jun， LIANG Jia-yong， ZENG Mu-heng

（College of Life Sciences， Zhongkai University of Agriculture and Engineering， Guangzhou，Guangdong 510225， China）

Abstract： Male Drosophila melanogaster at 8 hours old were irradiated by ultraviolet radiation for 5，15，30 min，then their life-span， fecundity and the ability of anti-hunger was determined. Results showed that in all experimental groups， mean lifespan， maximum lifespan and half of lethaldeath irradiated flies reduced（P<0.05）for compared with control.The unirradiated virgin females， which mated with the irradiated males，had a lower fecundity than control.The injury more obviously increased as the time of radiation extended. Whats more， the F1 generation appeared a few malformation individuals.

Key words： ultraviolet irradiation；male Drosophila melanogaster； lifespan；fecundity

紫外線是一種非電離射線，具有多種生物學(xué)效應(yīng)，關(guān)于紫外線對(duì)DNA損傷、以及對(duì)某些癌細(xì)胞凋亡機(jī)制的研究，國內(nèi)外報(bào)道甚多[1-4]。紫外線在微生物誘變育種上已有廣泛應(yīng)用[5]，在高等植物誘變中多用以照射花粉粒，再用照射后的花粉粒進(jìn)行雜交[6-7]。果蠅是進(jìn)行輻射生物學(xué)研究的良好模式材料，而且已經(jīng)被許多國家運(yùn)用在輻射生物學(xué)多個(gè)領(lǐng)域的研究之中。果蠅作為水果主要蟲害，會(huì)由表及里加速水果腐敗，破壞水果品質(zhì)。目前國內(nèi)外在防治水果病蟲害方面做了很多研究工作，但基本采取化學(xué)藥劑噴施的方法。隨著人們對(duì)化學(xué)藥物不良反應(yīng)的關(guān)注，如何用物理方法和技術(shù)防治病蟲害已成為目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。

本試驗(yàn)采用黑腹果蠅（Drosophila melanogaster）野生型為受試動(dòng)物，對(duì)果蠅進(jìn)行不同時(shí)長的紫外線輻照處理，觀察輻射對(duì)果蠅的壽命及其子代生理變化趨勢(shì)的影響，研究紫外線對(duì)果蠅的生長發(fā)育及遺傳變異的影響，為動(dòng)植物的紫外線誘變育種和害蟲防治提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材 料

供試?yán)ハx：黑腹果蠅（Drosophila melanogaster），為實(shí)驗(yàn)室飼養(yǎng)種群，由仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院遺傳實(shí)驗(yàn)室提供，表型為野生型。

試劑：乙醇（95%）、瓊脂粉、蔗糖、丙酸、酵母粉、乙醚，試劑均為國產(chǎn)分析純。

儀器設(shè)備：電熱恒溫水浴鍋（HH-1，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司）、植物粉碎機(jī)（北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）、萬分之一天平、生化培養(yǎng)箱（LRH-25，上海一恒科技有限公司）、紫外燈（30 W，220 V，50 Hz）、電爐、電子天平、1 L燒杯、500 mL燒杯、培養(yǎng)管、玻璃棒。

1.2 方 法

1.2.1 果蠅的喂飼方法 果蠅培養(yǎng)條件為（26±1） ℃，濕度60%～75%，玉米-糖-酵母（CSY）培養(yǎng)基[8]，于恒溫恒濕培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。每管4～5對(duì)果蠅，培養(yǎng)6～7 d后，果蠅所產(chǎn)卵已由幼蟲變?yōu)橛迹ㄎ挥谄勘谏希?，倒掉培養(yǎng)瓶中的親本果蠅，3～4 d后蛹陸續(xù)羽化為成蠅，收集8 h內(nèi)新羽化未交配的雄蠅。放入新鮮培養(yǎng)基中培養(yǎng)1～2 d后進(jìn)行輻照處理。每隔4 d更新1次培養(yǎng)基。

1.2.2 輻照劑量的確定 選擇羽化后8～10 h未交配成蟲，用乙醚輕度麻醉后，在顯微鏡下挑選出雄果蠅并收集于普通培養(yǎng)皿中（每皿30只，每組3個(gè)重復(fù)），以網(wǎng)罩遮蓋防止果蠅飛走[9]。培養(yǎng)皿置于紫外燈正前方20 cm處進(jìn)行輻照處理，分別照射30，45，60 min。記錄雄果蠅經(jīng)紫外照射后的死亡數(shù)量，確立試驗(yàn)的紫外照射時(shí)間。

1.2.3 果蠅的UVR處理 按照1.2.2中的方法，將羽化8 h未交配的雄果蠅收集于培養(yǎng)皿中進(jìn)行處理。每皿30只，每種培養(yǎng)基3個(gè)重復(fù)，根據(jù)預(yù)試驗(yàn)的結(jié)果確定紫外輻射處理時(shí)間分別為5，15，30 min。本試驗(yàn)在紫外輻射期間控制溫度在25 ℃，以防熱應(yīng)激。照射完成后，用黑布遮蓋住管壁，防止出現(xiàn)光復(fù)活的現(xiàn)象[10]。并再次將果蠅輕度麻醉收集于相應(yīng)培養(yǎng)管繼續(xù)培養(yǎng)，進(jìn)行下面的試驗(yàn)。

1.2.4 果蠅壽命試驗(yàn) 將輻照0，5，15，30 min處理后的雄蠅按組隨機(jī)分管，每天統(tǒng)計(jì)各管果蠅自然死亡時(shí)間和個(gè)體數(shù)目，培養(yǎng)基粘住和過度麻醉造成的死亡不計(jì)算在內(nèi)，直到全部死亡。計(jì)算各試驗(yàn)組果蠅的平均壽命、延壽率、最高壽命和半數(shù)死亡期。

1.2.5 果蠅繁殖力試驗(yàn) 收集各劑量組輻照處理后的雄蠅，與未輻照的同齡處女蠅按組隨機(jī)分管，每管雌雄果蠅1對(duì)。果蠅接入7 d后移去親本，記錄每管自第1只成蟲孵出后10 d內(nèi)子一代（F1）成蟲數(shù)，計(jì)算每對(duì)果蠅產(chǎn)生的成蟲的數(shù)目。

1.2.6 F1代畸形率 收集F1代成蠅，乙醚輕微麻醉后置實(shí)體顯微鏡下觀察其表型是否出現(xiàn)明顯變化。統(tǒng)計(jì)其畸變數(shù)量，以及畸變的成蠅存活的天數(shù)。

1.2.7 統(tǒng)計(jì)方法 果蠅的平均壽命=各組全部果蠅死亡天數(shù)的平均數(shù)；延壽率=（試驗(yàn)組壽命—對(duì)照組壽命）/對(duì)照組壽命×100%；最高壽命=各組最后死亡的10只果蠅死亡的均數(shù)；半數(shù)死亡期=各組半數(shù)果蠅死亡的平均數(shù)[11-13]；試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS17.0數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，各組均數(shù)差異采用Duncan法進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 輻照劑量的確定

經(jīng)紫外燈輻照30 min后，90只雄蠅中有2只死亡；輻照45 min后，90只雄蠅中有53只死亡；輻照60 min后，90只雄蠅全部死亡。長時(shí)間紫外線照射導(dǎo)致所有的成蠅都明顯地行動(dòng)遲緩、不停地跌倒，明顯失去方向性和準(zhǔn)確性，甚至喪失爬壁能力，并在短時(shí)間內(nèi)身體弓起、翅直立，呈死亡狀態(tài)。

為避免長時(shí)間的輻照對(duì)果蠅造成巨大的損害，但又能得出較為明顯的試驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)本次預(yù)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，將下面試驗(yàn)各組雄蠅的接受輻照時(shí)間定為5，15，30 min。

2.2 輻照對(duì)雄果蠅壽命的影響

如表1，未經(jīng)紫外線處理的雄蠅壽命平均為44.34 d，而紫外線輻照處理后雄蠅的平均壽命在33.00～43.38 d之間。經(jīng)不同時(shí)長的紫外輻照后，接受15，30 min輻照的雄蠅半數(shù)死亡時(shí)間、平均壽命和最高壽命均顯著低于對(duì)照組，但兩者之間沒有顯著差異。

由圖1可以看出，15，30 min輻照組的存活率在第13 天開始急劇下降，在第45 天后維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的水平。而對(duì)照組存活率在第23 天才開始下降。說明長時(shí)間的紫外輻照使雄果蠅的存活率在初期急劇下降，但經(jīng)過一段時(shí)間的適應(yīng)后，存活率能維持在相對(duì)穩(wěn)定的水平。而5 min的輻照組與對(duì)照組之間壽命無顯著差異。

試驗(yàn)結(jié)果說明，較長時(shí)間的紫外線輻照（15，30 min）與對(duì)照或較短時(shí)間的紫外輻照（0，5 min）組之間，紫外線對(duì)成體雄果蠅壽命的影響存在顯著差異，較長時(shí)間的輻照會(huì)顯著縮短雄果蠅的壽命。但15 min和30 min的輻照組之間，紫外線對(duì)成體雄果蠅壽命的影響無顯著差異。

綜上所述，推斷長時(shí)間的紫外輻照會(huì)對(duì)果蠅的機(jī)體造成損害，直接造成果蠅壽命的縮短。

2.3 輻照對(duì)雄果蠅生理狀況的影響

2.3.1 對(duì)果蠅產(chǎn)卵量的影響 各組輻照后的雄蠅與同期收集但未輻照處女蠅交配后，其日均產(chǎn)卵曲線如圖2所示。黑腹果蠅雌蟲產(chǎn)卵期分為產(chǎn)卵初期、產(chǎn)卵盛期和產(chǎn)卵衰退期。產(chǎn)卵初期產(chǎn)卵量逐漸增大，達(dá)到產(chǎn)卵盛期并維持一段時(shí)間后，隨即步入指數(shù)負(fù)增長的產(chǎn)卵衰退期。其中只有接受了5 min輻照的雄蠅與處女蠅交配后的產(chǎn)卵總體趨勢(shì)與對(duì)照組一致，均表現(xiàn)為7 d前處于不斷增長的趨勢(shì)，7 d達(dá)到生殖高峰，之后出現(xiàn)不同程度的降低。而接受了15 min和30 min輻照組的雄蠅與雌蠅交配后，在第11天達(dá)到生殖高峰，與對(duì)照組和5 min紫外輻照組在第7天就達(dá)到生殖高峰相比，生殖高峰延遲。

不同時(shí)長的紫外輻照組與對(duì)照組相比，日產(chǎn)卵量和總產(chǎn)卵量均低于對(duì)照組（圖2），且隨著輻照時(shí)間越長，總產(chǎn)卵量越少（對(duì)照組平均總產(chǎn)卵量為71，5 min輻照組為59，15 min組為49，30 min組為33）。且增長速率減緩，同時(shí)衰退速率也減緩。

2.3.2 果蠅子代成蟲數(shù)及致畸效應(yīng) 各組輻照后的雄蠅與同期收集但未輻照處女蠅交配后，其子代成蟲數(shù)如表2所示。試驗(yàn)結(jié)果表明，不同時(shí)長的輻照組與正常的處女蠅交配后與對(duì)照組相比，其后代的成蟲數(shù)存在顯著性差異（P<0.05），均顯著低于對(duì)照組。不同時(shí)長的輻照組之間，其后代的成蟲數(shù)也存在著顯著性的差異（P<0.05），隨著輻照時(shí)間越長，后代成蟲數(shù)量越少。以30 min的紫外輻照效果最為明顯。經(jīng)紫外輻照之后，各時(shí)長輻照組后代成蟲數(shù)與對(duì)照組相比，減少了22.60%～72.61%。雄果蠅被紫外線照射后，其F1代出現(xiàn)了一定的致畸效應(yīng)，雌雄蠅都有畸形個(gè)體出現(xiàn)。

由此推斷，一定時(shí)長的紫外輻照會(huì)損害雄蠅的生殖力，使其后代的成蟲數(shù)減少。且紫外輻照時(shí)間越長，生殖損害越大。

通過對(duì)這些畸形個(gè)體的觀察，發(fā)現(xiàn)有以下特點(diǎn)：這些畸形個(gè)體主要表現(xiàn)為行動(dòng)搖擺、站立不穩(wěn)，外形個(gè)體發(fā)育遲緩、體形瘦小。將這些畸形的個(gè)體置于無菌培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)其存活時(shí)間均不超過正常野生型的一半（平均18 d）。

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)紫外線輻射后，果蠅后代有少量畸變個(gè)體，故推斷紫外線有可能導(dǎo)致果蠅的后代產(chǎn)生畸變效應(yīng)。

3 討 論

輻照技術(shù)在食品殺菌保鮮方面已有較為成熟的應(yīng)用[14-16]，在殺菌的同時(shí)，輻照可以消解食品中農(nóng)藥殘留，減少食品農(nóng)藥殘留的危害[17]。本試驗(yàn)研究表明，長時(shí)間的紫外輻照直接造成果蠅壽命的縮短，損害雄蠅的生殖力，延遲生殖高峰，還可能導(dǎo)致果蠅的后代產(chǎn)生畸變效應(yīng)。如果紫外線能在農(nóng)林生產(chǎn)中替代化學(xué)藥品殺滅害蟲，可有效減輕農(nóng)藥殘留等對(duì)環(huán)境的污染和因食用被污染的食品而給人們健康造成的傷害。我們對(duì)水果進(jìn)行紫外線照射處理，控制果蠅等害蟲的幼蟲及卵的成活率。采用試驗(yàn)中所使用的紫外線對(duì)蘋果進(jìn)行照射后發(fā)現(xiàn)，果實(shí)表面并未產(chǎn)生任何商品性狀的損失。

隨著科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化，核能日益廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)、科研、醫(yī)療以及日常生活中，而同時(shí)輻射給人們的健康也帶來越來越多的不利影響。合理利用核能的同時(shí)，研究與開發(fā)抗輻射的保健食品和藥物，特別是無毒副作用的天然抗輻射食品和藥物將具有廣闊的前景，也是我們以后努力的方向。

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