激光诱发家蚕孤雌生殖的研究
摘要
本研究采用CO?激光扩束辐照家蚕处女蛾卵，旨在诱发家蚕孤雌生殖。实验结果显示，成功获得约60%的着色卵率，转青卵率约为31%，但孵化率仅占转青率的1.85%，且孵化出的均为雌蚕。其发育机制属于非减数分裂型，未出现畸形蚕，茧质也未下降。从激光诱发的孤雌生殖后代中，初步筛选出两个可作为育种材料的新类型。本研究为家蚕育种及相关遗传学研究提供了新的思路与材料。
关键词
激光；家蚕；孤雌生殖；育种材料
一、引言
家蚕（Bombyxmori）作为一种重要的经济昆虫，其生殖方式的研究一直备受关注。孤雌生殖是指卵子不经过受精而单独发育成后代的生殖方式，在家蚕中自然发生量极少。人工诱发家蚕孤雌生殖对于家蚕遗传育种、品种改良以及深入了解家蚕的生殖发育机制具有重要意义。
早在1885年，俄国胚胎学家季霍米洛夫就尝试用硫酸等药物或毛刷摩擦刺激家蚕处女蛾卵，获得了6%的变色卵。此后，众多学者相继采用盐酸、硫酸、酪酸、醋酸、酒精、氧、二氧化碳、三氯化烷以及高温、低温等多种方法进行人工诱发孤雌生殖的研究。然而，这些传统方法的效果并不十分理想，诱发的孤雌生殖率较低，限制了其在实际生产和研究中的应用。
激光作为一种具有高度单色性、方向性和相干性的特殊光源，在生物领域的应用逐渐受到关注。利用激光的热效应、光化学效应等对生物材料进行处理，有可能实现对生物遗传性状的调控。本研究旨在探索激光诱发家蚕孤雌生殖的可行性，并对其相关特性进行研究，为家蚕育种提供新的技术手段和材料基础。
二、材料与方法
2.1实验材料
家蚕品种：选用中系原种苏?(中?)、素花(中?)、苏?、秋?，中系杂交原种中?×中?(中??)、苏?×秋?，日系原种东肥(H?)，日系杂交原种皓月×东肥(H??)和中日系杂交四元种中??×日??、日??×中??、WY(C)、WY(W)等12个品种的处女蛾。
实验仪器：密封型CWCO?激光器，波长10.6μm，输出功率10W，光斑直径2.5mm；凹面全反射镜用于扩散激光束。
2.2实验方法
促使产卵：对每个品种选取4只处女蛾，即重复4次，用毛果芸香碱促使其产卵12h。
激光辐照：产卵12h后，对处女蛾卵进行卵面激光辐照。同时，对每只处女蛾卵随机留部分卵不辐照作为对照(CK)。共处理蚕卵22000多粒，其中CK占14%。辐照时间设定为3s、4s、5s，辐照剂量分别为188J/cm2、251J/cm2、314J/cm2。
实验时间与温度：1989年进行两次辐照，第一次在春末6月下旬，温度由24℃到28℃；第二次在中秋9月下旬，温度由26℃到18℃。
蚕卵保护与调查：激光辐照后，所有供试蚕卵均放置在环境相同的自然温度下保护。逐日调查着色卵，到20天统计不同温度、不同剂量对不同品种的着色卵数及着色成活卵数。
饲养与观察：1990年春、秋两季，用常规方法饲养激光诱发孤雌生殖的当代单性蚕、继代蚕及其亲本蚕，分别调查其发育经过、茧质和产卵情况。
三、实验结果
3.1激光辐照对家蚕孤雌生殖的诱发作用
激光辐照处女蛾卵后，着色率均高于对照组。除中?和H??×中??两种差异不显著外，其余品种均达到极显著水平。然而，激光辐照后着色卵成活率多数略低于对照组自然着色卵成活率，且因品种不同而存在差异。这表明激光辐照能够明显诱发家蚕孤雌生殖，但对不同品种的影响存在差异。
3.2不同因素对激光诱发着色卵成活率的影响
品种与剂量：品种和剂量之间对诱发着色卵成活率有显著影响。中??(低剂量)和日??(低剂量)的诱发着色卵成活率较高，而中??×日??(高剂量)和日??×中??(中剂量)相对较低。这说明不同品种对激光剂量的响应不同，在选择激光辐照条件时需要考虑品种因素。
品种与温度：品种和温度之间也存在显著互作。杂交原种日??在温度渐降情况下(26℃→18℃)着色卵成活率最高，在温度渐升情况下(24℃→28℃)最低，差异极显著；中??在温度渐升和渐降情况下对着色卵成活率无显著影响；四元种中??×日??在温度渐升时着色卵成活率极显著高于渐降温度下的成活率，而反交日??×中??则温度差异对着色卵成活率无显著影响。这表明温度变化对不同品种的激光诱发孤雌生殖效果有明显影响。
剂量与保护温度：剂量和保护温度之间对诱发着色卵成活率同样有显著影响。在春末渐升温度(24℃→28℃)下以低剂量最好，在中秋渐降温度(26℃→18℃)下以中等剂量最好，春末用中等剂量、中秋用高剂量次之，春末用高剂量、中秋用低剂量最差，差异均达显著和极显著水平。说明在不同的温度条件下，需要选择合适的激光辐照剂量来提高着色卵成活率。
3.3成活卵的转青、孵化及后代性状
转青与孵化：供试各品种成活卵的转青卵率平均达31%，但孵化率不高，只有1.85%，且孵化出的单性蚕全为雌蚕。这表明激光诱发的孤雌生殖卵虽然有一定比