紫外线对雄果蝇寿命及子代生理的影响

张雅君 梁佳勇 曾慕衡

摘 要：用不同时间的紫外线辐照（5，15，30 min）处理羽化后8 h雄果蝇，分别测定雄蝇寿命和繁殖力，再将雄果蝇与同期收集的未经辐照处女果蝇进行交配，统计其后代的畸形个体数量。结果表明，辐照处理后，各处理组果蝇的平均寿命、最高寿命及半数死亡时间均显著缩短（P<0.05），但各辐射组之间的寿命变化差异不显著。各辐照组与对照组相比，后代成虫数显著减少（P<0.05），各辐照组之间差异显著（P<0.05）。辐照组的F1代出现少量畸形个体。

关键词：紫外线辐照；雄果蝇；寿命；繁殖力

中图分类号：Q969.462.2 文献标识码：A DOI编码：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

紫外线是一种非电离射线，具有多种生物学效应，关于紫外线对DNA损伤、以及对某些癌细胞凋亡机制的研究，国内外报道甚多[1-4]。紫外线在微生物诱变育种上已有广泛应用[5]，在高等植物诱变中多用以照射花粉粒，再用照射后的花粉粒进行杂交[6-7]。果蝇是进行辐射生物学研究的良好模式材料，而且已经被许多国家运用在辐射生物学多个领域的研究之中。果蝇作为水果主要虫害，会由表及里加速水果腐败，破坏水果品质。目前国内外在防治水果病虫害方面做了很多研究工作，但基本采取化学药剂喷施的方法。随着人们对化学药物不良反应的关注，如何用物理方法和技术防治病虫害已成为目前国内外研究的热点。

本试验采用黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）野生型为受试动物，对果蝇进行不同时长的紫外线辐照处理，观察辐射对果蝇的寿命及其子代生理变化趋势的影响，研究紫外线对果蝇的生长发育及遗传变异的影响，为动植物的紫外线诱变育种和害虫防治提供参考依据。

1 材料和方法

1.1 材 料

供试昆虫：黑腹果蝇（Drosophila melanogaster），为实验室饲养种群，由仲恺农业工程学院遗传实验室提供，表型为野生型。

试剂：乙醇（95%）、琼脂粉、蔗糖、丙酸、酵母粉、乙醚，试剂均为国产分析纯。

仪器设备：电热恒温水浴锅（HH-1，江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司）、植物粉碎机（北京博医康实验仪器有限公司）、万分之一天平、生化培养箱（LRH-25，上海一恒科技有限公司）、紫外灯（30 W，220 V，50 Hz）、电炉、电子天平、1 L烧杯、500 mL烧杯、培养管、玻璃棒。

1.2 方 法

1.2.1 果蝇的喂饲方法 果蝇培养条件为（26±1） ℃，湿度60%～75%，玉米-糖-酵母（CSY）培养基[8]，于恒温恒湿培养箱中培养。每管4～5对果蝇，培养6～7 d后，果蝇所产卵已由幼虫变为蛹（位于瓶壁上），倒掉培养瓶中的亲本果蝇，3～4 d后蛹陆续羽化为成蝇，收集8 h内新羽化未交配的雄蝇。放入新鲜培养基中培养1～2 d后进行辐照处理。每隔4 d更新1次培养基。

1.2.2 辐照剂量的确定 选择羽化后8～10 h未交配成虫，用乙醚轻度麻醉后，在显微镜下挑选出雄果蝇并收集于普通培养皿中（每皿30只，每组3个重复），以网罩遮盖防止果蝇飞走[9]。培养皿置于紫外灯正前方20 cm处进行辐照处理，分别照射30，45，60 min。记录雄果蝇经紫外照射后的死亡数量，确立试验的紫外照射时间。

1.2.3 果蝇的UVR处理 按照1.2.2中的方法，将羽化8 h未交配的雄果蝇收集于培养皿中进行处理。每皿30只，每种培养基3个重复，根据预试验的结果确定紫外辐射处理时间分别为5，15，30 min。本试验在紫外辐射期间控制温度在25 ℃，以防热应激。照射完成后，用黑布遮盖住管壁，防止出现光复活的现象[10]。并再次将果蝇轻度麻醉收集于相应培养管继续培养，进行下面的试验。

1.2.4 果蝇寿命试验 将辐照0，5，15，30 min处理后的雄蝇按组随机分管，每天统计各管果蝇自然死亡时间和个体数目，培养基粘住和过度麻醉造成的死亡不计算在内，直到全部死亡。计算各试验组果蝇的平均寿命、延寿率、最高寿命和半数死亡期。

1.2.5 果蝇繁殖力试验 收集各剂量组辐照处理后的雄蝇，与未辐照的同龄处女蝇按组随机分管，每管雌雄果蝇1对。果蝇接入7 d后移去亲本，记录每管自第1只成虫孵出后10 d内子一代（F1）成虫数，计算每对果蝇产生的成虫的数目。

1.2.6 F1代畸形率 收集F1代成蝇，乙醚轻微麻醉后置实体显微镜下观察其表型是否出现明显变化。统计其畸变数量，以及畸变的成蝇存活的天数。

1.2.7 统计方法 果蝇的平均寿命=各组全部果蝇死亡天数的平均数；延寿率=（试验组寿命—对照组寿命）/对照组寿命×100%；最高寿命=各组最后死亡的10只果蝇死亡的均数；半数死亡期=各组半数果蝇死亡的平均数[11-13]；试验数据用SPSS17.0数据统计分析，各组均数差异采用Duncan法进行。

2 结果与分析

2.1 辐照剂量的确定

经紫外灯辐照30 min后，90只雄蝇中有2只死亡；辐照45 min后，90只雄蝇中有53只死亡；辐照60 min后，90只雄蝇全部死亡。长时间紫外线照射导致所有的成蝇都明显地行动迟缓、不停地跌倒，明显失去方向性和准确性，甚至丧失爬壁能力，并在短时间内身体弓起、翅直立，呈死亡状态。

为避免长时间的辐照对果蝇造成巨大的损害，但又能得出较为明显的试验结果，根据本次预试验的数据，将下面试验各组雄蝇的接受辐照时间定为5，15，30 min。

2.2 辐照对雄果蝇寿命的影响

如表1，未经紫外线处理的雄蝇寿命平均为44.34 d，而紫外线辐照处理后雄蝇的平均寿命在33.00～43.38 d之间。经不同时长的紫外辐照后，接受15，30 min辐照的雄蝇半数死亡时间、平均寿命和最高寿命均显著低于对照组，但两者之间没有显著差异。

由图1可以看出，15，30 min辐照组的存活率在第13 天开始急剧下降，在第45 天后维持在一个相对稳定的水平。而对照组存活率在第23 天才开始下降。说明长时间的紫外辐照使雄果蝇的存活率在初期急剧下降，但经过一段时间的适应后，存活率能维持在相对稳定的水平。而5 min的辐照组与对照组之间寿命无显著差异。

试验结果说明，较长时间的紫外线辐照（15，30 min）与对照或较短时间的紫外辐照（0，5 min）组之间，紫外线对成体雄果蝇寿命的影响存在显著差异，较长时间的辐照会显著缩短雄果蝇的寿命。但15 min和30 min的辐照组之间，紫外线对成体雄果蝇寿命的影响无显著差异。

综上所述，推断长时间的紫外辐照会对果蝇的机体造成损害，直接造成果蝇寿命的缩短。

2.3 辐照对雄果蝇生理状况的影响

2.3.1 对果蝇产卵量的影响 各组辐照后的雄蝇与同期收集但未辐照处女蝇交配后，其日均产卵曲线如图2所示。黑腹果蝇雌虫产卵期分为产卵初期、产卵盛期和产卵衰退期。产卵初期产卵量逐渐增大，达到产卵盛期并维持一段时间后，随即步入指数负增长的产卵衰退期。其中只有接受了5 min辐照的雄蝇与处女蝇交配后的产卵总体趋势与对照组一致，均表现为7 d前处于不断增长的趋势，7 d达到生殖高峰，之后出现不同程度的降低。而接受了15 min和30 min辐照组的雄蝇与雌蝇交配后，在第11天达到生殖高峰，与对照组和5 min紫外辐照组在第7天就达到生殖高峰相比，生殖高峰延迟。

不同时长的紫外辐照组与对照组相比，日产卵量和总产卵量均低于对照组（图2），且随着辐照时间越长，总产卵量越少（对照组平均总产卵量为71，5 min辐照组为59，15 min组为49，30 min组为33）。且增长速率减缓，同时衰退速率也减缓。

2.3.2 果蝇子代成虫数及致畸效应 各组辐照后的雄蝇与同期收集但未辐照处女蝇交配后，其子代成虫数如表2所示。试验结果表明，不同时长的辐照组与正常的处女蝇交配后与对照组相比，其后代的成虫数存在显著性差异（P<0.05），均显著低于对照组。不同时长的辐照组之间，其后代的成虫数也存在着显著性的差异（P<0.05），随着辐照时间越长，后代成虫数量越少。以30 min的紫外辐照效果最为明显。经紫外辐照之后，各时长辐照组后代成虫数与对照组相比，减少了22.60%～72.61%。雄果蝇被紫外线照射后，其F1代出现了一定的致畸效应，雌雄蝇都有畸形个体出现。

由此推断，一定时长的紫外辐照会损害雄蝇的生殖力，使其后代的成虫数减少。且紫外辐照时间越长，生殖损害越大。

通过对这些畸形个体的观察，发现有以下特点：这些畸形个体主要表现为行动摇摆、站立不稳，外形个体发育迟缓、体形瘦小。将这些畸形的个体置于无菌培养基中进行培养，发现其存活时间均不超过正常野生型的一半（平均18 d）。

本试验发现紫外线辐射后，果蝇后代有少量畸变个体，故推断紫外线有可能导致果蝇的后代产生畸变效应。

3 讨 论

辐照技术在食品杀菌保鲜方面已有较为成熟的应用[14-16]，在杀菌的同时，辐照可以消解食品中农药残留，减少食品农药残留的危害[17]。本试验研究表明，长时间的紫外辐照直接造成果蝇寿命的缩短，损害雄蝇的生殖力，延迟生殖高峰，还可能导致果蝇的后代产生畸变效应。如果紫外线能在农林生产中替代化学药品杀灭害虫，可有效减轻农药残留等对环境的污染和因食用被污染的食品而给人们健康造成的伤害。我们对水果进行紫外线照射处理，控制果蝇等害虫的幼虫及卵的成活率。采用试验中所使用的紫外线对苹果进行照射后发现，果实表面并未产生任何商品性状的损失。

随着科学技术的现代化，核能日益广泛地应用于生产、科研、医疗以及日常生活中，而同时辐射给人们的健康也带来越来越多的不利影响。合理利用核能的同时，研究与开发抗辐射的保健食品和药物，特别是无毒副作用的天然抗辐射食品和药物将具有广阔的前景，也是我们以后努力的方向。

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