廖信軍，郭麗萍

果蠅倒體位培養(yǎng)的遺傳學(xué)效應(yīng)

*廖信軍，郭麗萍

（井岡山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 江西，吉安 343009）

為了評(píng)價(jià)非正常體位培養(yǎng)對(duì)果蠅生長發(fā)育和繁殖能力等相關(guān)遺傳學(xué)效應(yīng)的影響，以野生型和突變型果蠅為研究材料，采用正常體位和倒體位進(jìn)行培養(yǎng)，通過逐代觀察并統(tǒng)計(jì)其子代發(fā)生量、羽化時(shí)間、性別選擇及平均壽命等遺傳學(xué)參數(shù)。結(jié)果表明：倒體位培養(yǎng)果蠅壽命無論是野生型還是突變型均比正常體位培養(yǎng)壽命短，羽化時(shí)間相對(duì)延長；在性別選擇方面，體位對(duì)兩種類型果蠅無明顯影響；倒體位培養(yǎng)條件下的子代發(fā)生量顯著低于正常體位培養(yǎng)。

非正常體位培養(yǎng)；子代發(fā)生量；羽化時(shí)間；性別選擇；壽命

果蠅()是生命科學(xué)研究領(lǐng)域的一種重要模式生物，其應(yīng)用歷史已逾百年。自1910年摩爾根獲得了第一只白眼果蠅，并建立了遺傳的染色體學(xué)說，到人類基因組計(jì)劃的完成，生命科學(xué)研究的每一個(gè)進(jìn)步，都有其功勞[1-3]。果蠅與人類的基因組有較高的保守性，超過50%的人類基因有果蠅的同源基因，這些同源基因執(zhí)行著相似的生物學(xué)功能。另外，通過遺傳篩選技術(shù)，能夠得到許多影響果蠅特定生命活動(dòng)的基因突變體[4]，這些突變體涉及許多突變性狀，如繁殖、成蟲或胚胎的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)、腫瘤發(fā)生、學(xué)習(xí)與記憶及生物節(jié)律等。

眾所周知，不良的生活方式嚴(yán)重威脅著人類的健康和壽命[5-6]。國內(nèi)不少學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，不同培養(yǎng)方式影響動(dòng)物生理及細(xì)胞發(fā)育等[7-8]。倒體位培養(yǎng)果蠅相對(duì)于正常體位培養(yǎng)而言，本質(zhì)上就是一種不良的生活方式。但迄今為止，國內(nèi)外未見倒體位培養(yǎng)對(duì)動(dòng)物生長發(fā)育及壽命影響的研究報(bào)道。為了試著探討倒體位培養(yǎng)對(duì)動(dòng)物生長發(fā)育及生殖等方面的影響，本研究擬選取模式動(dòng)物果蠅作為研究材料，通過比較倒體位培養(yǎng)與正常體位培養(yǎng)間，果蠅在生長、發(fā)育與生殖等方面差異，從而揭示這種非正常培養(yǎng)方式對(duì)果蠅的遺傳學(xué)效應(yīng)。

本研究結(jié)果可以為不良生活方式影響高等動(dòng)物及人類生長發(fā)育及生殖等方面的研究提供借鑒意義，警示人類培養(yǎng)良好的生活習(xí)慣。

1 材料與方法

選取野生型（紅眼長翅）與突變型（白眼殘翅）兩種果蠅進(jìn)行培養(yǎng)及統(tǒng)計(jì)分析。所有供試樣本取自井岡山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)分室，要求健康勻稱。本研究所有處理均在恒溫光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行(24 ℃)。正常體位培養(yǎng)是指盛有培養(yǎng)基的錐形瓶瓶口在上，果蠅采食體位為腹部朝下。倒體位培養(yǎng)是指錐形瓶瓶口在下，果蠅采食時(shí)腹部朝上（如圖1）。

圖1 果蠅兩種體位培養(yǎng)方式

1.1 果蠅的生長發(fā)育

收集8 h內(nèi)新羽化的處女蠅，雌雄分開培養(yǎng)。以3雌2雄配對(duì)，隨機(jī)分入各組，每組設(shè)3管（即野生型、突變型倒立及正常培養(yǎng)各三管，共12管），6 d后去親本，記錄雌雄果蠅合養(yǎng)后至F1羽化成成蟲的時(shí)間，并統(tǒng)計(jì)從羽化開始至6 d內(nèi)的成蟲數(shù)；然后在F1中選取3雌2雄配對(duì)，培養(yǎng)F2，方法同F(xiàn)1，記錄雌雄果蠅合養(yǎng)后至子代羽化成成蟲的時(shí)間，并統(tǒng)計(jì)從羽化開始至6 d內(nèi)的成蟲數(shù)；之后培養(yǎng)F3，方法同上。統(tǒng)計(jì)如下遺傳參數(shù): (1)成蟲羽化時(shí)間，記錄雌雄果蠅合養(yǎng)后至第一只子代羽化成成蟲的時(shí)間；(2)后代雌雄個(gè)體數(shù)，待羽化開始每天定時(shí)統(tǒng)計(jì)后代雌雄個(gè)體數(shù)。先將果蠅在乙醚麻醉下區(qū)分雌雄，然后分別記錄每一代雌雄個(gè)體數(shù)，并連續(xù)統(tǒng)計(jì)6 d。

1.2 果蠅壽命

在F1、F2及F3中選取12 h以內(nèi)的未交配果蠅（雌雄各20只）分雌雄在正常及倒立培養(yǎng)基中分別培養(yǎng)，每個(gè)錐形瓶中培養(yǎng)10只果蠅，每4 d更換1次培養(yǎng)基，直至全部死亡。每日定時(shí)統(tǒng)計(jì)果蠅死亡數(shù)，統(tǒng)計(jì)3個(gè)世代。將自然死亡的果蠅生存天數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，過度麻醉和培養(yǎng)基粘住致死的果蠅除外，每組果蠅死亡的平均時(shí)間為平均壽命，每組最后死亡的3只果蠅存活時(shí)間的平均值為該組的最高壽命[9]。

2 結(jié)果與分析

2.1 倒體位培養(yǎng)對(duì)果蠅生育力的影響

倒到位培養(yǎng)條件下，子代發(fā)生量呈逐代減少趨勢(shì)；同一世代中，不同基因型果蠅的子代的發(fā)生量之間也存在差異，野生型較突變型子代發(fā)生量更高經(jīng)單因子方差分析后發(fā)現(xiàn)，野生型果蠅正常體位培養(yǎng)與倒體位培養(yǎng)組間存在顯著差異（= 0.02）；而突變型果蠅正常體位培養(yǎng)與倒立培養(yǎng)組間不存在顯著差異（表1）。提示倒體位培養(yǎng)對(duì)野生型果蠅的影響較突變型培養(yǎng)影響更大。

表1 不同體位培養(yǎng)的果蠅子代發(fā)生量

注：* 組間差異顯著（＜ 0.05）。

2.2 倒體位培養(yǎng)對(duì)后代性比的影響

后代性比(雄:雌)為0.9574~1.0513不等，提示在倒體位與正常體位培養(yǎng)間無顯著差異。單因子方差分析結(jié)果表明：兩種果蠅在兩種培養(yǎng)方式中，子代性比均無顯著差異（如表2）。

表2 不同體位培養(yǎng)下果蠅的雄雌比值

2.3 倒體位培養(yǎng)對(duì)果蠅羽化時(shí)間的影響

野生型果蠅在倒體位培養(yǎng)中羽化時(shí)間與正常體位相比F1、F2、F3羽化時(shí)間分別延長了1.00、1.10、1.66 d；突變型果蠅后代F1、F2、F3代羽化時(shí)間則分別延長了1.50、2.50、4.17 d。經(jīng)單因子方差分析可知，兩種果蠅的兩種體位間存在顯著差異（≤0.05）(表3)。

表3 不同體位培養(yǎng)下果蠅的羽化時(shí)間（d）

Table 3 The eclosion time in the different culture conditions

果蠅品種 世代P F1F2F3 野生型正常11.0011.3311.660.0297* 倒立12.0012.4313.00 突變型正常12.0012.5012.330.0362* 倒立13.5015.0016.50

注：* 組間差異顯著（＜ 0.05）。

2.4 倒體位培養(yǎng)對(duì)果蠅壽命的影響

倒體位培養(yǎng)中，子代壽命明顯縮短；突變型果蠅平均壽命及最高壽命均比野生型對(duì)應(yīng)組較低；正常體位較倒體位培養(yǎng)壽命及最高壽命更高。單因子方差分析結(jié)果表明：野生型果蠅的壽命在不同體位培養(yǎng)間未見顯著差異，而突變型果蠅不同體位間存有顯著差異（= 0.041628）(表4）。

表4 不同體位培養(yǎng)下果蠅的壽命（d）

注：* 組間差異顯著（＜ 0.05）。

3 討論

本研究結(jié)果可知，果蠅在正常體位培養(yǎng)中壽命及最高壽命較倒體位更高，可能原因如下：(1)倒體位培養(yǎng)可能影響了果蠅的生物行為有關(guān)基因的差異性表達(dá)；(2)在倒體位培養(yǎng)條件下，機(jī)體內(nèi)代謝、循環(huán)較正常條件下過快，蛋白質(zhì)及糖類分解代謝增強(qiáng)，細(xì)胞死亡、更新的頻率提高，使生命周期縮短。由此推測(cè)，突變型果蠅對(duì)環(huán)境的適應(yīng)力較野生型更差，因此可能會(huì)比野生型果蠅的應(yīng)激反應(yīng)更為強(qiáng)烈。

倒體位培養(yǎng)對(duì)野生型果蠅的子代發(fā)生量存在顯著影響；另外，受試的兩種果蠅的羽化時(shí)間在不同體位間均存在顯著差異。提示：(1)倒體位培養(yǎng)可能影響果蠅性成熟和繁殖；(2)倒體位培養(yǎng)通過調(diào)控生長發(fā)育相關(guān)基因的表達(dá)，從而影響神經(jīng)遞質(zhì)或其受體水平，改變果蠅的生物節(jié)律，進(jìn)而對(duì)果蠅的發(fā)生量產(chǎn)生直接或間接的影響[10]；(3)倒體位培養(yǎng)可能影響果蠅腦激素來調(diào)控蛻皮激素和保幼激素的分泌。其中，蛻皮激素參與果蠅羽化節(jié)律的調(diào)控，而保幼激素參與調(diào)控性發(fā)育、產(chǎn)生性引誘及促進(jìn)卵子成熟等作用，從而影響果蠅的生長發(fā)育、壽命等[11-15]。

[1] Morgan T H. Sex limited inheritance in[J]. Science, 1910, 32: 120-122.

[2] 萬永奇, 謝維. 生命科學(xué)與人類疾病研的重要模型—果蠅[J]. 生命科學(xué), 2006, 5(18): 425-429.

[3] 陳緩, 周玫. 自由基與衰老[M]. 北京: 人民衛(wèi)生出版社, 2004: 88-91.

[4] 吳曉暉.利用果蠅模型研究神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育及疾病[D]. 上海: 復(fù)旦大學(xué)，2000.

[5] 周蔚汝. 長壽緣于健康的生活方式[J]. 現(xiàn)代養(yǎng)生, 2004, 5: 18-19.

[6] 簡敬之.不良生活方式對(duì)健康的危害[J].長壽,2005(11): 6.

[7] 黃凡,蔣九江,陳華杰.被動(dòng)吸煙對(duì)小鼠運(yùn)動(dòng)能力的影響[J].井岡山大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2011,32(1): 50-54.

[8] 殷帥文，林學(xué)群，陳潔輝. 饑餓和再恢復(fù)投喂對(duì)鯔魚肝細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的影響[J]. 井岡山大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版, 2011, 32(3): 60-64.

[9] 劉祖洞, 江紹慧. 遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)[M]. 北京: 高等教育出版社, 1987:164-166.

[10] 儀慧蘭, 高翠蓮. 靈芝浸提液對(duì)果蠅生物學(xué)特性的影響[J]. 山西大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版, 2000, 23(3): 254-256.

[11] 崔小冬, 王超然, 張長清,等.蜈蚣提取物對(duì)果蠅壽命的影響[J].動(dòng)物藥研究, 2007, 30(9): 1065-1067.

[12] 袁朝輝, 朱紅英. 黃芪復(fù)方對(duì)黑腹果蠅壽命的影響[J]. 華東師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版, 1997, (3): 110-112.

[13] 陳乃富, 張莉, 韓邦興,等.蕨菜黃酮對(duì)果蠅壽命和繁殖性能的影響[J]. 營養(yǎng)學(xué)報(bào), 2007, 29(6): 625-626.

[14] 楊冬梅, 李俊年, 劉輝斌等. 凍干胡蜂蜂蛹對(duì)果蠅壽命和繁殖性能影響[J]. 天然產(chǎn)物研究與開發(fā), 2005, 17: 450-452．

[15] 陳佩林, 葉輝.類胡蘿卜素延緩果蠅衰老作用的研究[J]. 動(dòng)物醫(yī)學(xué)進(jìn)展, 2002, 23(3): 81-83.

GENETIC EFFECT OF INVERSION CULTIVATION FOR FRUIT FLY

*LIAO Xin-Jun, GUO Li-Ping

(School of Life Sciences, Jinggangshan University, Ji’an, Jiangxi 343009, China)

To evaluate the genetic effect of abnormal postural cultivation for growth and fecundity of fruit fly, we had calculated the filial generation, eclosion time, sex selection and mean lifetime for three generations in both wcollegetutewwild-type and mutant-type fruit fly by normal and inversion cultivation. The mean lifetime of two kinds of fruit fly in inversion cultivation was shorter than that in the normal cultivation while with extending eclosion time. Position had no significant effects on the sex selection in two kinds of fruit fly. The offspring number in inversion cultivation was significantly less than that in normal cultivation.

abnormal postural cultivation; offspring number; eclosion time; sex selection; lifetime

Q3-3

A

10.3969/j.issn.1674-8085.2014.06.010

1674-8085(2014)06-0045-03

2014-04-15；

2014-10-08

江西省教育廳科技計(jì)劃項(xiàng)目（GJJ10692）

*廖信軍(1978-)，男，江西吉水人，講師，博士生，主要從事動(dòng)物遺傳育種與繁殖研究(E-mail:liaoxinjun7811@126.com);

郭麗萍(1987-)，女，江西永豐人，井岡山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物科學(xué)專業(yè)2004級(jí)本科生(E-mail: guolipingin1987@163.com).