盧 瑾，傅日添，非峻宇，陳高遠，劉卜億，李亞娟

（1.華南農業(yè)大學 植物保護學院，廣東 廣州 510642；2.華南農業(yè)大學 動物科學院，廣東 廣州 510642；3.華南農業(yè)大學 農學院，廣東 廣州 510642；4.華南農業(yè)大學基礎試驗與實踐訓練中心，廣東 廣州 510642)

黑腹果蠅（Drosophila melanogaster）屬昆蟲綱雙翅目果蠅科，是重要的模式生物之一，因其體型小、飼養(yǎng)繁殖力強、遺傳背景清晰等優(yōu)點，成為遺傳學、分子生物學等多個學科領域研究的重要試驗材料。果蠅雜交試驗是遺傳學試驗教學的重要內容，通過設計和實施果蠅雜交試驗過程，鞏固學生對遺傳定律內涵的理解，激發(fā)學生對遺傳學研究的興趣，培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W精神和協(xié)作能力。在遺傳學試驗教學中，果蠅雜交試驗需要雜交1～2 次，得到2～3 個世代的果蠅群體，試驗周期較長，特別是每次雜交挑選處女蠅都需要約7 d，整個試驗周期需要30～50 d，加劇了教學任務重與課時少之間的矛盾。

酵母粉是果蠅飼料中不可缺少的基本成分之一，酵母菌含有豐富的蛋白質、粗纖維素、碳水化合物、礦物元素及微量元素等物質，為果蠅提供生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)物質，在果蠅尤其是幼蟲的生長發(fā)育中起著至關重要的作用。在基礎培養(yǎng)基中添加酵母，果蠅的交配率和繁殖率都顯著提高。研究表明，添加活酵母可以縮短果蠅發(fā)育周期，提高子代數(shù)量與體重，隨著酵母濃度升高，果蠅幼蟲發(fā)育時間縮短。筆者研究了不同酵母濃度培養(yǎng)下果蠅3 齡幼蟲和蛹的發(fā)育周期、性活力、繁殖能力、爬行能力和抗氧化能力的差異，探索酵母對果蠅生長發(fā)育和生殖能力的影響，以期縮短處女蠅選擇周期和果蠅雜交試驗周期，提高果蠅雜交試驗的教學效率和效果。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗所用果品系為野生型黑腹果蠅（Drosophila melanogaster），由華南農業(yè)大學遺傳學試驗室提供，培養(yǎng)條件為25 ℃，相對濕度為70%，光周期為12L∶12D。果蠅培養(yǎng)基成分見表1，酵母粉為安琪活性酵母(食物級），培養(yǎng)果蠅的培養(yǎng)基中酵母的濃度一般為1%，所以設1%酵母濃度為對照組。

表1 果蠅培養(yǎng)基成分表

1.2 試驗方法

1.2.1 果蠅生活周期 將若干黑腹對果蠅成蟲轉入裝有不同酵母濃度培養(yǎng)基的培養(yǎng)瓶中，至后代有幼蟲出現(xiàn)時將果蠅轉出。挑選生長狀況良好的即將化蛹的3 齡幼蟲放入培養(yǎng)瓶中，每瓶1 只，每組每天100 只，連續(xù)挑15 d，置于25 ℃培養(yǎng)至羽化。記錄每只果蠅的羽化時間和果蠅性別，計算從3 齡幼蟲到羽化的時間，記為羽化周期，并統(tǒng)計每組果蠅的羽化率和雌雄比例。

1.2.2 果蠅性活力測定 將若干黑腹果蠅成蟲轉入裝有不同酵母濃度培養(yǎng)基的培養(yǎng)瓶中，至后代有黑色蛹出現(xiàn)時將果蠅轉出。收集羽化后8 h 內未交配的雌雄果蠅，用乙醚麻醉后將雌雄果蠅分別放入對應酵母濃度的培養(yǎng)管中，每瓶10 只，置于25 ℃生化培養(yǎng)箱中培養(yǎng)4 d 后，將雌雄果蠅轉入同一三角瓶中進行雜交，每瓶10 對，記錄90 min 內果蠅的交配潛伏期、交配率和交配持續(xù)期。

1.2.3 果蠅后代總數(shù)和雌雄比 將黑腹果蠅成蟲轉入裝有不同酵母濃度培養(yǎng)基的培養(yǎng)瓶中，每瓶10對，至后代有黑色蛹出現(xiàn)時將果蠅轉出。自子代果蠅羽化開始，每天將子代果蠅轉出，用乙醚麻醉后區(qū)分果蠅性別并計數(shù)，共統(tǒng)計10 d。計算10 d 內產生的果蠅后代總數(shù)和子代中雌雄比例。

1.2.4 果蠅爬行能力的測定 將若干黑腹果蠅成蟲轉入裝有不同酵母濃度培養(yǎng)基的培養(yǎng)瓶中，至后代出現(xiàn)蛹時將果蠅轉出。配制培養(yǎng)基倒入平底塑料管，每個濃度20 管。收集自羽化后8 h 內的處女蠅，用乙醚麻醉后區(qū)分果蠅性別，采用雌雄分開單獨飼養(yǎng)的方式飼養(yǎng)果蠅，每個培養(yǎng)瓶中10 只。將培養(yǎng)瓶置于25 ℃生化培養(yǎng)箱中培養(yǎng)4 d 后，轉入干燥平底圓筒玻璃管中，輕輕將果蠅抖落至底部，記錄6 s 內向上爬行至預設6 cm 標線的果蠅數(shù)量。重復3 次，記錄上線的果蠅數(shù)，取3 次中的最高值。

1.2.5 果蠅抗氧化能力的測定 將不同酵母濃度的培養(yǎng)基中飼養(yǎng)4 d 的果蠅轉至空管中，饑餓處理2 h。取40 μL 30%過氧化氫葡萄糖溶液浸濕1 cm×6 cm長方形，并貼在培養(yǎng)管壁上，將饑餓處理2 h 的果蠅轉入培養(yǎng)瓶，每8 h 添加4 μL30%過氧化氫葡萄糖溶液保證果蠅的進食量。每4 h 記錄果蠅死亡數(shù)量，直至果蠅全部死亡，計算每個時間點的存活率，并制成存活率折線圖。試驗中，因轉換時操作不當導致意外死亡的果蠅數(shù)據要剔除，避免影響試驗結果。

1.3 數(shù)據分析

試驗數(shù)據采用SPSS25.0 統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 酵母濃度對果蠅生活周期的影響

比較不同酵母濃度培養(yǎng)的果蠅從3 齡幼蟲到羽化的生活周期（表2），結果表明，隨著酵母濃度的增加，果蠅的羽化周期大致呈縮短的趨勢。酵母濃度為4%時，果蠅的羽化周期最短，雌雄性果蠅的羽化周期均比對照（酵母濃度為1%）縮短了0.9 d，且達到了顯著水平，同時雌性果蠅的羽化周期一致性最好，有利于縮短收集處女蠅的時間；果蠅的羽化率呈上升趨勢。但當酵母濃度為5%時，果蠅的羽化率有所下降，且各酵母濃度飼養(yǎng)下沒有顯著差異，表明酵母濃度不會顯著影響果蠅羽化率；在各個酵母濃度下，雌性果蠅的羽化周期較雄性果蠅短。

表2 不同酵母濃度對果蠅羽化率和羽化周期的影響

2.2 酵母濃度對果蠅性活力的影響

比較不同酵母濃度培養(yǎng)的果蠅性活力（圖1），結果表明，酵母濃度為4%時果蠅的交配率顯著高于其他濃度，果蠅的交配持續(xù)期也顯著延長，交配潛伏期顯著縮短；酵母濃度為1%，2%，3%時果蠅的交配時長和交配率相差不大且無顯著差異，推測大幅提高酵母濃度能達到提高果蠅性活力的效果。

圖1 不同酵母濃度培養(yǎng)的果蠅的交配潛伏期、交配持續(xù)期和交配率

2.3 酵母濃度對果蠅后代總數(shù)和雌雄比的影響

比較不同酵母濃度培養(yǎng)的果蠅開始羽化后10 d 內的后代總數(shù)和雌雄比例（圖2），結果表明，隨著酵母濃度增加，果蠅后代總數(shù)有較明顯的升高趨勢，且酵母濃度為4%時，后代總數(shù)最高，說明提高酵母濃度有利于增強果蠅的繁殖能力，且酵母濃度為4%時，果蠅的繁殖能力最強。當酵母濃度為4%時，后代果蠅雌雄比值較大，但各個濃度所產生的后代雌雄比差異不明顯，說明提高酵母濃度可相對提高雌性果蠅的比例，但酵母濃度對雌雄果蠅發(fā)育和性別分化沒有顯著影響。

圖2 不同酵母濃度培養(yǎng)的果蠅繁殖能力及后代雌雄比例

2.4 酵母濃度對果蠅爬行能力的影響

比較不同酵母濃度培養(yǎng)的果蠅爬行能力（圖3），結果表明，隨著酵母濃度的提高，雄性果蠅爬行能力逐漸下降，當酵母濃度提高到3%時，雄性果蠅爬行能力顯著降低；隨著酵母濃度的提高，雌性果蠅爬行能力呈先升后降趨勢。在酵母濃度較低時，隨著酵母濃度的提高雌性果蠅爬行能力顯著提高；在酵母濃度較高時，隨著酵母濃度的提高雌性果蠅爬行能力顯著降低，當酵母濃度為2%時，雌性果蠅爬行能力最強。

圖3 不同酵母濃度培養(yǎng)下果蠅的爬行能力

2.5 酵母濃度對果蠅抗氧化能力的影響

比較不同酵母濃度培養(yǎng)的果蠅抗氧化能力（圖4），結果表明，經30%過氧化氫糖溶液喂養(yǎng)前40 h，酵母濃度為3%的培養(yǎng)基飼養(yǎng)的雄性果蠅存活率最高，抗氧化能力最強，但40 h 后其存活率急劇下降；經30%過氧化氫糖喂養(yǎng)40 h 后，酵母濃度為1%的培養(yǎng)基飼養(yǎng)的雄性果蠅存活率最高，果蠅仍有較好的抗氧化能力；酵母濃度為4%時，雄性果蠅的抗氧化能力最差。在雌性果蠅中，經30%過氧化氫糖溶液喂養(yǎng)前28 h，酵母濃度越高雌性果蠅存活率越高，抗氧化能力越強，但28 h 后酵母濃度為2%，3%，4%時果蠅存活率持續(xù)快速下降，而酵母濃度為1%時，果蠅存活率下降較緩慢，果蠅抗氧化能力最強，表明提高酵母濃度可以提高新生雌性果蠅抗氧化能力。

圖4 不同酵母濃度喂養(yǎng)的雌性果蠅（左）與雄性果蠅（右）的抗過氧化氫生存曲線

3 結論與討論

酵母是果蠅培養(yǎng)基中的重要成分。孫美玲等在基礎培養(yǎng)基中添加酵母，發(fā)現(xiàn)果蠅的交配率和繁殖率都顯著提高。謝德娟等研究表明，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。修冰等研究表明，酵母粉可促進果蠅的生長發(fā)育，并使其繁殖力增強。雌性果蠅交配后會大量吸收酵母，從而提高產卵量。雌性產卵總數(shù)受酵母與糖比例的影響顯著。以上結果均表明，酵母在果蠅的生長發(fā)育、交配、繁殖方面起著重要的調控作用。本研究結果表明，適量增加酵母濃度，能顯著縮短果蠅從3 齡幼蟲到羽化的生活周期，果蠅交配率提高和交配持續(xù)期增長，后代的總數(shù)明顯增加，進一步證明酵母在果蠅生長發(fā)育和生殖過程中發(fā)揮重要的調控作用。酵母濃度過高時，培養(yǎng)基產生大量的微生物，培養(yǎng)基表面的濕度和粘度增加，限制了果蠅的活動和性活力，因此當酵母濃度達到一定程度時，酵母濃度升高反而延長果蠅羽化時間，后代總數(shù)也會顯著減少。當酵母濃度達到2%時，隨著酵母濃度的提高，果蠅爬行能力顯著降低，說明酵母濃度過高對果蠅爬行能力有負面影響。酵母是一種具有抗氧化活性的物質，適當提高酵母濃度，在短時間內果蠅有較高的抗氧化能力，但一段時間后，果蠅抗氧化能力逐漸減弱，且酵母濃度變化對雄蠅抗氧化能力的影響比對雌蠅更強，具體的作用機制還需進一步研究。

本研究通過比較不同酵母濃度培養(yǎng)下果蠅3 齡幼蟲和蛹的發(fā)育周期、性活力、繁殖能力、爬行能力和抗氧化能力的差異，發(fā)現(xiàn)酵母濃度為4%時,雌雄性果蠅的生活周期均比對照（酵母濃度為1%）縮短了0.9 d，同時雌性果蠅的生活周期一致性最好，有利于縮短收集處女蠅的時間；酵母濃度為4%時，果蠅交配率顯著提高，交配持續(xù)期顯著延長，交配潛伏期顯著縮短，同時得到的后代數(shù)量最多，表明較高的酵母濃度可以顯著提高果蠅性活力和繁殖能力。在果蠅雜交試驗中，可通過提高酵母的濃度縮短收集處女蠅的時間和各世代的生活周期，從而加快試驗進程，有效緩解課時數(shù)少與試驗周期長之間的矛盾。本研究結果認為，4%酵母濃度為果蠅雜交試驗中培養(yǎng)果蠅的最佳酵母濃度。