紫外線對雄果蠅壽命及子代生理的影響

張雅君 梁佳勇 曾慕衡

摘 要：用不同時間的紫外線輻照（5，15，30 min）處理羽化后8 h雄果蠅，分別測定雄蠅壽命和繁殖力，再將雄果蠅與同期收集的未經輻照處女果蠅進行交配，統(tǒng)計其后代的畸形個體數(shù)量。結果表明，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)少量畸形個體。

關鍵詞：紫外線輻照；雄果蠅；壽命；繁殖力

中圖分類號：Q969.462.2 文獻標識碼：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，具有多種生物學效應，關于紫外線對DNA損傷、以及對某些癌細胞凋亡機制的研究，國內外報道甚多[1-4]。紫外線在微生物誘變育種上已有廣泛應用[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行雜交[6-7]。果蠅是進行輻射生物學研究的良好模式材料，而且已經被許多國家運用在輻射生物學多個領域的研究之中。果蠅作為水果主要蟲害，會由表及里加速水果腐敗，破壞水果品質。目前國內外在防治水果病蟲害方面做了很多研究工作，但基本采取化學藥劑噴施的方法。隨著人們對化學藥物不良反應的關注，如何用物理方法和技術防治病蟲害已成為目前國內外研究的熱點。

本試驗采用黑腹果蠅（Drosophila melanogaster）野生型為受試動物，對果蠅進行不同時長的紫外線輻照處理，觀察輻射對果蠅的壽命及其子代生理變化趨勢的影響，研究紫外線對果蠅的生長發(fā)育及遺傳變異的影響，為動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

供試昆蟲：黑腹果蠅（Drosophila melanogaster），為實驗室飼養(yǎng)種群，由仲愷農業(yè)工程學院遺傳實驗室提供，表型為野生型。

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

儀器設備：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（北京博醫(yī)康實驗儀器有限公司）、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對果蠅，培養(yǎng)6～7 d后，果蠅所產卵已由幼蟲變?yōu)橛迹ㄎ挥谄勘谏希沟襞囵B(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個重復），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處進行輻照處理，分別照射30，45，60 min。記錄雄果蠅經紫外照射后的死亡數(shù)量，確立試驗的紫外照射時間。

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)皿中進行處理。每皿30只，每種培養(yǎng)基3個重復，根據(jù)預試驗的結果確定紫外輻射處理時間分別為5，15，30 min。本試驗在紫外輻射期間控制溫度在25 ℃，以防熱應激。照射完成后，用黑布遮蓋住管壁，防止出現(xiàn)光復活的現(xiàn)象[10]。并再次將果蠅輕度麻醉收集于相應培養(yǎng)管繼續(xù)培養(yǎng)，進行下面的試驗。

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

1.2.5 果蠅繁殖力試驗 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分管，每管雌雄果蠅1對。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內子一代（F1）成蟲數(shù)，計算每對果蠅產生的成蟲的數(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體顯微鏡下觀察其表型是否出現(xiàn)明顯變化。統(tǒng)計其畸變數(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=（試驗組壽命—對照組壽命）/對照組壽命×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]；試驗數(shù)據(jù)用SPSS17.0數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，各組均數(shù)差異采用Duncan法進行。

2 結果與分析

2.1 輻照劑量的確定

經紫外燈輻照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。長時間紫外線照射導致所有的成蠅都明顯地行動遲緩、不停地跌倒，明顯失去方向性和準確性，甚至喪失爬壁能力，并在短時間內身體弓起、翅直立，呈死亡狀態(tài)。

為避免長時間的輻照對果蠅造成巨大的損害，但又能得出較為明顯的試驗結果，根據(jù)本次預試驗的數(shù)據(jù)，將下面試驗各組雄蠅的接受輻照時間定為5，15，30 min。

2.2 輻照對雄果蠅壽命的影響

如表1，未經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。經不同時長的紫外輻照后，接受15，30 min輻照的雄蠅半數(shù)死亡時間、平均壽命和最高壽命均顯著低于對照組，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 天后維持在一個相對穩(wěn)定的水平。而對照組存活率在第23 天才開始下降。說明長時間的紫外輻照使雄果蠅的存活率在初期急劇下降，但經過一段時間的適應后，存活率能維持在相對穩(wěn)定的水平。而5 min的輻照組與對照組之間壽命無顯著差異。

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

綜上所述，推斷長時間的紫外輻照會對果蠅的機體造成損害，直接造成果蠅壽命的縮短。

2.3 輻照對雄果蠅生理狀況的影響

2.3.1 對果蠅產卵量的影響 各組輻照后的雄蠅與同期收集但未輻照處女蠅交配后，其日均產卵曲線如圖2所示。黑腹果蠅雌蟲產卵期分為產卵初期、產卵盛期和產卵衰退期。產卵初期產卵量逐漸增大，達到產卵盛期并維持一段時間后，隨即步入指數(shù)負增長的產卵衰退期。其中只有接受了5 min輻照的雄蠅與處女蠅交配后的產卵總體趨勢與對照組一致，均表現(xiàn)為7 d前處于不斷增長的趨勢，7 d達到生殖高峰，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天達到生殖高峰，與對照組和5 min紫外輻照組在第7天就達到生殖高峰相比，生殖高峰延遲。

不同時長的紫外輻照組與對照組相比，日產卵量和總產卵量均低于對照組（圖2），且隨著輻照時間越長，總產卵量越少（對照組平均總產卵量為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，同時衰退速率也減緩。

2.3.2 果蠅子代成蟲數(shù)及致畸效應 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。試驗結果表明，不同時長的輻照組與正常的處女蠅交配后與對照組相比，其后代的成蟲數(shù)存在顯著性差異（P<0.05），均顯著低于對照組。不同時長的輻照組之間，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。經紫外輻照之后，各時長輻照組后代成蟲數(shù)與對照組相比，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，雌雄蠅都有畸形個體出現(xiàn)。

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

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

本試驗發(fā)現(xiàn)紫外線輻射后，果蠅后代有少量畸變個體，故推斷紫外線有可能導致果蠅的后代產生畸變效應。

3 討 論

輻照技術在食品殺菌保鮮方面已有較為成熟的應用[14-16]，在殺菌的同時，輻照可以消解食品中農藥殘留，減少食品農藥殘留的危害[17]。本試驗研究表明，長時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，還可能導致果蠅的后代產生畸變效應。如果紫外線能在農林生產中替代化學藥品殺滅害蟲，可有效減輕農藥殘留等對環(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。我們對水果進行紫外線照射處理，控制果蠅等害蟲的幼蟲及卵的成活率。采用試驗中所使用的紫外線對蘋果進行照射后發(fā)現(xiàn)，果實表面并未產生任何商品性狀的損失。

隨著科學技術的現(xiàn)代化，核能日益廣泛地應用于生產、科研、醫(yī)療以及日常生活中，而同時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，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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