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沈阳农业大学学报杂志投稿格式参考范文:柞蚕胚胎对高温胁迫的耐受性及其遗传

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  温度是影响昆虫生长发育最重要的环境因子之一,一定范围内温度升高有利于昆虫的生长发育和繁殖,但超过虫体温度耐受范围后,会引起呼吸速率及生长发育缓慢、虫体内酶活性降低、抗逆物质含量下降、失去耐受能力、死亡率增加等生理反应,还会导致卵孵化率降低、幼虫细胞大量死亡、繁殖性能减弱等。

  柞蚕属变温动物,保持和调节体温能力较弱,自身无稳定体温。柞蚕幼虫饲养在适温环境(16.5~22℃)中时,食欲旺盛、体质强健、生命力强、茧质优良;反之则生命力减弱、易发病害、死亡率高。环境温度超过柞蚕最高生活温度范围时,会引起蚕体原生质变性或代谢酶系统破坏,导致生长发育异常甚至死亡,且高温不良影响不仅作用于当龄幼虫或虫态,还会影响后续生长发育,如卵期、小蚕期接触高温,常导致大蚕期体弱、发病率高;大蚕期接触高温,常导致大蚕直接死亡或茧期死亡;蛹期高温会引起蛾羽化不齐、卷翅蛾发生及造卵数减少等。

  已有研究表明,高温干燥会导致柞蚕受精卵孵化率降低、幼虫生命力下降甚至诱发蚕病,高温会导致柞蚕不受精卵率增加造成减产,高温胁迫时间越长、温度越高,柞蚕体内保护酶 CAT 活性上升幅度和速度越大。但目前关于柞蚕受精卵对高温耐受性的研究较少,仅有少量利用高温处理柞蚕卵防治微粒子病的报道。

  秋柞蚕放养采用纸面挂卵收蚁法,孵化前胚胎需于室内自然温保护 10d,并于孵化前一天下午将产卵纸挂于柞枝上,此期间若遇高温天气会对柞蚕胚胎生长发育产生不良影响。为探明高温胁迫对柞蚕胚胎生长发育的影响及其耐受性遗传规律,本研究对不同发育阶段柞蚕卵胚胎进行短时高温胁迫,以期为柞蚕耐高温品种选育和高温预防提供理论依据。

  1 材料与方法

  1.1 材料

  以柞蚕品种辽蚕 527、辽蚕 582、抗大、9906、小白蚕、H04、大白 1 号、吉青、K6、黑蛾、黄蛾及部分品种杂交 F₁代受精卵为试验材料。

  1.2 不同发育历期柞蚕胚胎的高温胁迫

  2022 年秋季,以辽蚕 527 优良母蛾为材料,在 26℃、相对湿度 70% 的条件下混合产卵 6h,蚕卵置 20℃、相对湿度 70% 条件下催青,然后根据发育时期不同进行 47℃、6min 水浴处理,孵化后调查孵化率,每次处理 3 次重复,每次重复 130 粒卵。2023 年春季,仍以辽蚕 527 优良母蛾为材料,在室温 20℃、相对湿度 70% 条件下混合产卵 12h 后,置 20℃、相对湿度 70% 条件下催青,处理温度为 47.5℃,时间为 7min,每次处理 3 次重复,每次重复 145 粒卵。

  1.3 不同温度和时间对柞蚕胚胎的高温胁迫

  2022 年秋季,以辽蚕 527 优良母蛾为材料,在 26℃、相对湿度 70% 条件下混合产卵 6h,在蚕卵的 4 个不同发育时期(0.25、0.5、0.75、1d)进行 3 个温度(43、45、47℃)和 3 个时间(6、12、18min)的水浴处理,每次处理 3 次重复,每次重复 102 粒卵,处理后继续在 20℃、相对湿度 70% 条件下催青,孵化后调查孵化率。

  1.4 不同柞蚕品种胚胎的高温胁迫

  2022 年秋季,以辽蚕 527、辽蚕 582、抗大、9906、小白蚕、H04、K6 和吉青为材料,在卵期有效积温为 50℃时,进行 46℃水浴处理 6min,每个品种 3 次重复,每次重复 120 粒卵量,高温胁迫后在室温 25℃、相对湿度 70% 条件下进行催青,孵化结束后调查孵化率。

  1.5 柞蚕胚胎耐高温胁迫的双列杂交试验

  以辽蚕、吉青、大白 1 号、黑蛾和黄蛾为试验材料,于某年春配制 F₁代正交组合及亲本在内共 15 个交配形式,每个组合 3 次重复,每次重复 120 粒卵,于有效积温 50℃时(反转期)进行 47.5℃、7min 水浴处理,处理后置 20℃、相对湿度 70% 条件下催青,每天调查孵化数,计算孵化率。

  1.6 统计方法

  方差分析采用 DPS 20.0 数据处理软件,作图采用 Graphpad 10.0 分析软件,对高温耐受性的遗传分析采用主 - 微位点组遗传分析方法。

  2 结果与分析

  2.1 高温胁迫对柞蚕胚胎生命力及发育历期的影响

  短时高温处理对不同发育时期的秋柞蚕受精卵的孵化率具有显著影响(p<0.05)。其中,对发育时期为 0.5d 和 0.75d(有效积温 6.5℃和 9℃)的柞蚕卵影响最大,孵化率小于 50%;对发育时期在 0.25、4、5、10d(有效积温 4、41.5、51.5、101.5℃)的柞蚕卵影响次之,孵化率在 65%~70% 之间;对发育时期在 2d(有效积温 21.5℃)的柞蚕卵影响最小,孵化率为 91.54%。当有效积温超过 40℃时,秋柞蚕卵胚胎的发育时期延长 1~2d 不等,尤其当有效积温在 60~70℃和 90~100℃时,发育时期均延长 2d。

  2.2 不同胁迫温度和胁迫时间对秋柞蚕卵胚胎生长发育的影响

  不同温度和时间处理下,不同有效积温的秋柞蚕受精卵对其胚胎生命力的影响均达到极显著差异(p<0.01),处理温度、处理时间和有效积温三者之间的互作也达到极显著水平(p<0.01)。高温胁迫处理时间越长,孵化率越低,43℃处理后胚子孵化率可达 83.85%,45℃处理后为 64.98%,47℃处理后仅为 39.30%。随着胁迫时间延长,对胚子生命力影响越大,孵化率越低;在有效积温为 6.5℃时,胚子对高温胁迫耐受性最差,且随胁迫温度升高,孵化率降低。

  2.3 高温胁迫对不同柞蚕品种胚胎生命力的影响

  不同柞蚕品种的柞蚕卵经高温胁迫后,孵化率存在显著差异,其中辽蚕 582 和辽蚕 527 孵化率最高,其次是 9906 和吉青,再次是抗大和 “K6”,高温对小白蚕和 H04 卵期胚子生长发育影响最大,表明不同柞蚕品种受精卵胚胎对高温胁迫的耐受性存在显著差异。

  2.4 高温胁迫对柞蚕卵孵化效果的影响

  高温胁迫对春柞蚕受精卵孵化率有较大影响,其中影响最大的是在有效积温为 80℃和 110℃,影响较小的是在有效积温为 20、40、50、60℃。高温胁迫对孵化整齐度也有较大影响,对孵化整齐度影响较小的是在有效积温为 20℃和 50℃,而在其他发育阶段均产生较大影响,不仅在孵化数量上有较大影响,同时在孵化批次上也有较大影响,在高温胁迫条件下,几乎在所有的发育阶段其孵化批次均有所增加,其中批次增加最少的是在有效积温为 5、20、40、60、100℃,批次增加最多的是在有效积温为 70℃和 90℃。

  2.5 柞蚕受精卵胚胎对高温胁迫耐受性的遗传

  2023 年春季,以 5 个柞蚕品种为亲本,配制 10 个 F₁杂交组合,短时高温胁迫后调查孵化率。5 个柞蚕亲本品种的孵化率平均为 74.63%,变幅为 31.28%~95.81%,其中,亲本品种辽蚕 527 的孵化率最高(95.81%),大白 1 号的孵化率最低(31.28%)。10 个杂交组合的孵化率平均为 80.71%,变幅为 28.65%~95.54%,其中,辽蚕 527× 大白 1 号的孵化率最高(95.54%),其次是辽蚕 527× 吉青(94.42%),吉青 × 大白 1 号的孵化率最低(28.65%)。不同柞蚕亲本品种及杂交组合间孵化率的差异达到极显著水平(p=0),柞蚕孵化率的主位点组效应达到极显著水平(p=0),其遗传率为 91.97%,微位点组效应也达到极显著水平(p=0),其遗传率为 5.77%。5 个柞蚕亲本品种孵化率的 4 个主位点组的基因型可分为 5 种类型,辽蚕 527 对高温胁迫的耐受性最强,加性效应总和为 21.21;大白 1 号对高温胁迫的耐受性最低,加性效应总和为 - 45.77。5 个柞蚕品种中微效基因加性效应最大的是大白 1 号,为 4.12,最小的是辽蚕 527,为 - 3.92;10 个杂交组合中显性效应最高的是辽蚕 527× 黑蛾,为 7.09,最低的是黄蛾 × 大白 1 号,为 - 8.58。

  3 讨论与结论

  本研究通过短时高温胁迫探明耐高温柞蚕品种选育的可能性和可行性。研究表明,不同发育阶段的胚胎对高温耐受性存在较大差异,其中耐受性最差的是有效积温为 6~10℃,此时正是合子(受精卵)形成的关键时期及胚胎发育初期,所以对高温的耐受性较弱;有效积温为 20℃时耐受性最强,此时胚胎已完全形成,发育至最长期,卵黄中营养物质全部吸收完成,胚胎处于能量旺盛期,对高温的耐受性最强,这一结果与生产实际符合,生产上产卵 48h 后,要经过 24h 的常温(20℃)保卵,才能冷藏而不影响孵化率。高温胁迫对柞蚕卵胚胎的发育有明显的抑制作用,这一研究结果与油松毛虫、黄斑长翅卷叶蛾有高度一致性;高温胁迫不仅对胚胎的生命力有负面影响,同时也影响其孵化整齐度,这为柞蚕耐高温个体的选择提供了理论依据,通过高温胁迫选择第 1 日孵化的个体及第 1 日孵化率高的蛾区有利于提高选择效果;不同柞蚕品种对高温胁迫的耐受性存在较大差异,与研究不同柞蚕品种幼虫的耐热性有相同规律;本研究探明胚胎对高温的耐受性受 4 对主基因和微效多基因控制,其中主基因起主导作用,遗传率为 91.97%,微效多基因遗传率为 5.77%,亲本对高温的耐受性较易于传递给子代,因此,在耐高温品种的选育中,应在分离的早期世代进行选择效果较为理想。

  综上,有效积温在 5~10℃时对高温的耐受性最弱,有效积温在 20℃时对高温的耐受性最强;随着温度的升高,胚胎的耐受性降低,随着高温胁迫时间的延长,胚胎的耐受性也随之降低;高温胁迫延长了孵化时间,降低了孵化整齐度;在高温胁迫下,辽蚕 527 对高温的耐受性最强,小白蚕的耐受性最弱;遗传分析表明,胚胎对高温胁迫的耐受性受 4 对主基因调控,主基因遗传率为 91.97%。本研究探明了胚胎的最佳耐受时期,阐明了柞蚕胚胎对高温耐受性的遗传规律,并筛选出在胚胎期耐高温的柞蚕品种,为在柞蚕生产中预防高温和耐高温遗传资源的创新与利用提供理论参考。

焦阳;姜晓旭;吴艳;钟亮;戚俐;陈俊山;徐亮,辽宁省希业科学研究所,202403