王 寧，徐有志，郭小舟，王 博，何倩毓

（黑龍江八一農墾大學動物科技學院，黑龍江 大慶 163319）

黑腹果蠅（Drosophila melanogaster）隸屬昆蟲綱雙翅目果蠅科果蠅屬，為完全變態(tài)類昆蟲，是遺傳學、發(fā)育生物學、分子生物學、昆蟲學等多學科領域中的重要實驗材料。果蠅具有世代周期短、繁殖力強、飼養(yǎng)簡單等特點，其生活史包括卵、幼蟲、蛹及成蟲4個發(fā)育時期。成蟲產卵后，約24 h孵化為1齡幼蟲；之后幼蟲每隔24 h蛻皮1次，經(jīng)2次蛻皮而成3齡幼蟲，3齡幼蟲經(jīng)48 h發(fā)育化蛹；在化蛹前即產卵后約110 h，果蠅幼蟲發(fā)生禁食及游走的行為，該時間點在果蠅發(fā)育研究中通常被作為判斷果蠅發(fā)育是否正常的關鍵節(jié)點[1-3]。蛹經(jīng)歷4 d左右即可羽化為成蟲，成蟲交配2 d后產卵，整個發(fā)育周期大約10 d[4]。研究表明，果蠅整個發(fā)育周期是受激素和營養(yǎng)的協(xié)同控制，其中，營養(yǎng)等細胞外信號決定生長速度，而激素等細胞內信號決定了生長周期，二者協(xié)同作用最終影響了果蠅的個體大小[5]。而個體大小對果蠅的交配與生殖又具有重要的影響[6]。酵母粉是果蠅培養(yǎng)基中的重要成分，為果蠅的生長提供蛋白質、微量元素和維生素等，在果蠅的生長發(fā)育尤其是幼蟲的發(fā)育中起著至關重要的作用。因此，果蠅培養(yǎng)基中酵母粉含量的確定顯得尤為重要。目前，國內外許多果蠅研究實驗室雖然都有自己的培養(yǎng)基配方，但差異較大，而筆者在實驗操作過程中也發(fā)現(xiàn)各配方中酵母粉含量的不同導致果蠅整個發(fā)育周期的改變，這對研究激素等信號通路對果蠅生長發(fā)育的影響勢必造成干擾。因此，筆者擬通過在果蠅基本培養(yǎng)基中添加不同濃度的酵母粉，研究酵母粉濃度與果蠅幼蟲的發(fā)育時間、蛹重以及雌蟲產卵量的關系，以期確定適合果蠅正常生長發(fā)育的酵母粉含量，從而為今后果蠅發(fā)育生物學研究提供理論基礎。

表1 果蠅培養(yǎng)基中酵母粉和其他成分含量

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用野生型黑腹果蠅w1118為黑龍江八一農墾大學動物科技學院動物遺傳育種與繁殖實驗室保種。主要試劑包括玉米粉、無水乙醇，對羥基苯甲酸甲酯、蔗糖、紅糖、瓊脂粉、葡萄汁、安琪活性酵母。主要儀器設備包括BSC-250恒溫生化培養(yǎng)箱（上海博訊）、電子天平、電磁爐。

1.2 試驗方法

1.2.1 果蠅培養(yǎng)基的配制：按照表1中的配方，配制3種酵母粉含量不同的果蠅培養(yǎng)基。配制時將蒸餾水分成2份，其中1份加入瓊脂粉和糖，攪拌均勻后加熱至完全融化，另一份加入玉米粉和酵母粉，攪拌均勻后加入沸騰的瓊脂糖溶液中，繼續(xù)加熱，直至呈玉米糊狀，待稍冷卻后加入溶于無水乙醇的對羥基苯甲酸甲酯，混勻后分裝于果蠅培養(yǎng)瓶中。

1.2.2 果蠅幼蟲發(fā)育時間的計算：在含不同酵母濃度的果蠅培養(yǎng)管中分別放入100枚野生型黑腹果蠅卵，置于25℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，待3齡幼蟲開始出現(xiàn)游走時，統(tǒng)計游走幼蟲的數(shù)量。每隔6～8 h統(tǒng)計1次，以全部幼蟲達到游走階段為終點，最后以達到50%的游走幼蟲數(shù)目的時間來評估整個幼蟲期發(fā)育時間的長短，每組重復3次。

1.2.3 果蠅蛹重的計算：分別取飼養(yǎng)于含不同酵母濃度果蠅培養(yǎng)管中的白色預蛹時期的果蠅20只進行稱重，每組重復3次，計算單個果蠅的體重并進行比較分析。

1.2.4 果蠅產卵能力的計算：分別取含不同酵母濃度的果蠅培養(yǎng)管中新羽化的雌、雄果蠅各6只進行交配，24 h后統(tǒng)計之后3 d的產卵總量，每組重復3次，計算每只果蠅每天的平均產卵量并進行比較分析。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理：試驗結果用平均值±標準差表示。采用SPSS 16.0軟件中的 “Independent Samples T-Test”分析法對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學檢驗。P＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 不同酵母濃度對果蠅幼蟲發(fā)育時間的影響

由圖1可知，培養(yǎng)基酵母濃度對果蠅幼蟲的發(fā)育存在較大影響。在不含酵母的培養(yǎng)基中飼養(yǎng)的果蠅幼蟲基本在1齡幼蟲期即發(fā)生死亡；當培養(yǎng)基中酵母濃度為1.5%時，50%幼蟲達到游走階段的時間約為產卵后114 h，與理論上果蠅幼蟲發(fā)育時間大體相符；而當培養(yǎng)基中酵母濃度增加至3.0%時，果蠅幼蟲進入游走階段的時間提前，大致為產卵后98 h。

圖1 不同酵母濃度對果蠅幼蟲發(fā)育時間的影響

2.2 不同酵母濃度對果蠅蛹重的影響

由表2可知，在酵母粉含量為3.0%的培養(yǎng)基中生長的果蠅其蛹重大于在酵母粉含量為1.5%的培養(yǎng)基中生長的果蠅，但二者差異不顯著 （P＞0.05），表明酵母濃度對果蠅蛹重無顯著影響。無酵母添加組由于果蠅在早期幼蟲階段即全部死亡，所以蛹重無法獲得。

表2 不同酵母濃度對果蠅蛹重的影響

2.3 不同酵母濃度對果蠅產卵能力的影響

由表3可知，在酵母粉含量為3.0%的培養(yǎng)基中生長的雌果蠅產卵量顯著大于在酵母粉含量為1.5%的培養(yǎng)基中生長的雌果蠅，表明隨著酵母濃度的提高，果蠅產卵量顯著增加（P＜0.05）。同樣，由于無酵母培養(yǎng)基中飼養(yǎng)的果蠅在早期幼蟲即發(fā)生死亡，所以成蟲產卵能力無法測定。

表3 不同酵母濃度對果蠅產卵量的影響

3 討論

培養(yǎng)基成分和含量以及飼養(yǎng)方式等對果蠅的個體大小、發(fā)育、繁殖和生存有著重要的影響[7-10]。酵母是果蠅培養(yǎng)基中的重要成分，果蠅幼蟲以酵母菌為食。謝德娟等[7]研究表明，培養(yǎng)基中聯(lián)合添加葡萄糖、麥麩與活酵母可使果蠅發(fā)育周期縮短，成蛹與羽化高峰期提前，子代數(shù)量與體重提高。此外，修冰等[11]研究表明酵母粉可促進果蠅的生長發(fā)育，并使其繁殖力增強。Bradley等[12]早期研究發(fā)現(xiàn)，酵母粉可以提高黑腹果蠅雌蠅的產卵量。以上研究均說明酵母粉在果蠅的生長發(fā)育和繁殖方面起著重要的調控作用。該研究通過對比分析培養(yǎng)基中添加不同濃度的酵母粉對果蠅幼蟲的發(fā)育時間、蛹重以及成蟲產卵能力等三方面的影響，進一步證實了酵母粉在果蠅整個生長發(fā)育和繁殖方面均發(fā)揮重要的作用。酵母粉富含豐富的蛋白質、維生素、粗纖維、礦物質以及微量元素，一方面為成蟲提供所需能量，從而影響其產卵量；另一方面可為幼蟲提供生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)物質，從而影響幼蟲的發(fā)育。此外，活酵母發(fā)酵時產生的氣泡使得培養(yǎng)基變得疏松，更利于幼蟲的生長取食，同時可防止雜菌的生長。試驗中發(fā)現(xiàn)，未添加酵母粉的培養(yǎng)基放置時間較長時，培養(yǎng)基變得非常干燥，幼蟲蠕動困難，最終導致幼蟲發(fā)育停滯在1齡幼蟲。

該研究根據(jù)實驗室中果蠅飼養(yǎng)時出現(xiàn)的幼蟲發(fā)育時間與理論發(fā)育時間相差較大的現(xiàn)狀，探索了 3種酵母濃度（0、1.5%、3.0%）的作用，結果表明，飼養(yǎng)于含1.5%酵母粉培養(yǎng)基中的幼蟲其發(fā)育至游走階段的時間大致為產卵后114 h，與理論游走時間（產卵后110 h）接近，而飼養(yǎng)于含3.0%酵母粉的培養(yǎng)基中的幼蟲其發(fā)育時間大致為產卵后98 h，比理論時間提前約12 h。研究結果為實驗室果蠅的正常飼養(yǎng)提供了可靠依據(jù)，剔除了營養(yǎng)因素的干擾，為今后研究激素對果蠅生長發(fā)育的調控機理提供了基礎。