利用伴性赤蚁基因sch创新育种素材

贾晓虎 杨忠生 雷 芳 李应菊 刘万巧

利用伴性赤蚁基因sch创新育种素材

贾晓虎 杨忠生 雷 芳 李应菊 刘万巧

（四川省苏稽蚕种场，四川 乐山 614013）

大量的研究证明丝茧育中雄蚕的经济价值远高于雌蚕，雄蚕与雌蚕相比，据统计专养雄蚕比雌雄蚕混养，产丝量可增加15%，提高经济效益10%左右［2］。因此在蚕业生产上实现专养雄蚕是21世纪家蚕育种的主要方向之一。伴性赤蚁蚕温敏致死性的发现，为实现专养雄蚕的目标提供了一条行之有效的途径。本研究通过杂交、回交方法将sch基因分别导入优良现行品种，以提高伴性赤蚁经济性状，获得新育种素材，为进一步培育伴性赤蚁雄蚕品种奠定基础。

伴性赤蚁 温敏致死 育种素材 单养雄蚕

潘庆中（1992）等发现伴性赤蚁基因sch的高温致死性［2］。sch的纯合系在高温干燥条件下催青，胚胎期发生致死作用，这个发现预示着sch基因在家蚕性别控制领域中有广阔的应用前景。广大学者迅速开展了相关的研究，对温敏致死的表达特性、生理机制及育种上的利用做了大量的探讨，目前已初步育成伴性温敏实用品种，如：朱勇利用连续回交方式将od100和XT000伴性赤蚁（sch）基因分别导入“夏芳”和“秋白”，育成具有高温致死性的实用品种夏sch和秋sch，实现了专养雄蚕，已达到实用化水平，有较大的推广应用价值［3］；广东也成功培育4个温敏性新品种“抗7”、“华伴1号”、“76S”、“B83”。

我场从2016年开始这方面的研究，目标是育成适应四川气候特点、经济性状达到实用品种水平的雄蚕品种。

1 sch系统的技术原理

1.1 伴性赤蚁蚕胚胎期的温敏致死性

正常黑蚁品种雌体与伴性赤蚁（sch）雄体杂交F1代，在高温干燥条件下催青时，雌蚕的孵化率极度下降，而雄蚕则基本不受影响，杂交种的雌雄性比得到控制［2］，其性别控制的原理如图1－1所示。

图1 －1 sch基因控制家蚕性别原理

控制杂交种雌雄性比的关键是掌握催青条件。鲁成、潘庆中等人研究认为伴性赤蚁胚胎发育对高温、干燥环境反应敏感的时期主要为后期［2，4］。胚胎对高温最敏感的时期为气管显现期（己3），对干燥最敏感的时期为转青期（己5），这两个时期雌雄个体表现了显著的反应差异，因此分别将己3、己5称为高温敏感期和干燥敏感期。从高温敏感期（己3）起用30℃、60%RH催青，就可达到基本抑制雌蚕孵化的效果，在己3己4期间用30℃、80% RH保护，己5到孵化期改用30℃、60%RH保护，也能有效地抑制雌蚕孵化［5］。

1.2 蚕高温致死性与sch基因之间的关系

为了更好地利用家蚕高温致死性，应当清楚家蚕高温致死性与sch基因之间的关系，以及高温致死性的遗传规律。潘庆中等（1992）首次发现带有伴性赤蚁基因（sch）的家蚕系统的高温致死性，推测家蚕的高温致死性受位于性染色体（Z染色体）上的一个隐性主基因控制。林健荣［6］等（1998）研究进一步确认高温致死性呈伴性遗传，并且与伴性赤蚁连锁在一起表现。朱勇［3］用伴性赤蚁温敏性品种sch的雄体与黑蚁非温敏性品种“秋白”的雌体杂交，对其F2代进行遗传分析，根据连锁与交换规律，如果赤蚁性状与温敏性状由不同基因控制，则由于非等位基因的交换和重组，F2代的赤蚁中会出现非温敏性个体，黑蚁中会出现温敏性个体。F2代在高温干燥条件下催青，预期F2代的赤蚁孵化率会比sch和F1高，黑蚁孵化率会比“秋白”和F1低。实验结果这种情况并未出现，由此得出温敏致死性是由sch基因控制的结论。

1.3 高温催青对家蚕sch系统主要经济性状的影响

高温催青对家蚕sch系统生长发育、经济性状有无明显影响，是sch系统实用化的关键。陈萍［7］等对家蚕sch系统主要经济性状的影响作了研究。结果显示胚胎期高温处理影响了某些品种的幼虫经过，降低了绝大多数品种的幼虫体重，使全茧量、茧层量、产茧量明显下降，对幼虫生命率、虫蛹率等健康性性状和茧层率无明显影响，对丝质无实质影响。胚胎期高温处理对茧质成绩、产量及生长发育的影响品种间存在差异，说明高温处理对家蚕的影响存在一定的遗传背景，特别是高温处理对杂交种经济性状的影响明显低于纯种，这一结果为生产上利用伴性温敏基因实现专养雄蚕，只需对杂交种进行高温处理提供了依据。综上所述，胚胎期高温处理对家蚕生长发育、经济性状的影响不会成为伴性温敏基因及其雄蚕品种开发利用的限制因素，部分不良影响可以通过常规育种手段加以解决。

2 技术路线

2.1 亲本材料

317A、317B、318A、318B为我场资源库所保存品种，其中317A、317B为中系斑纹限性品种，318A、318B为日系斑纹限性品种。k05为伴性赤蚁系，经济性状差，作为317A、317B、318A、318B的导入亲本。

2.2 sch基因导入方案

sch基因（1－21.5）为隐性，赤蚁个体在胚胎期具有温敏性状，正常雌（Z＋W）与赤蚁雄（ZschZsch）交配，后代雌基因型为ZschW，具有温敏性；雄基因为Z＋Zsch，无温敏性，经高温催青，雌蚕致死不孵化，雄蚕正常孵化，从而实现控制家蚕性别。我场从2016年春季组配成F1代材料，夏季、秋季、晚秋饲养，与亲本回交导入3次，预计2017年再回交4次，即F1～F8代，8次导入杂交在理论上，除sch基因外，伴性赤蚁系统已与轮回亲本有很高的同源性，同源率为［1－（1／2）8］×100%＝99.61%。F8～F9代自交，留sch基因的纯合体（图2－1）。F1～F9代为蛾区混合育，着重个体选择，F10代开始采用单蛾育，以蛾区选择为主，个体选择为辅。F2～F5代着重形态性状的选择，辅以数量性状的选择，饲养过程中，淘汰弱小蚕、眠起过快过慢蚕、迟熟早熟蚕、绿色茧、不正形茧，选留姬蚕、四眠、茧色洁白、茧形匀整的个体继代。F6代起，由于斑纹已纯化，眠性、茧形、茧色等形态性状已趋稳定，选择重点为数量性状，同时辅以发育整齐、老熟集中的要求进行选择。F10代后进行蛾区选择，选发育经过短，发育整齐，体质强，茧质好的蛾区留种继代。防止过度近亲交配造成健康性差、饲养难等退化，适当进行异蛾区交配。

图2 －1 sch基因导入过程

3 当前进展

sch导入系统系谱成绩见表1、表2、表3。由各表可知：导入初期，特别是一代杂交材料，由于杂交优势的存在，导入系统的全茧量、茧层量高，但主要由加性基因支配的茧层率性状较差，随着导入代数增加，基因逐渐纯化，杂交优势逐渐消失，预计到后期，由于轮回亲本遗传组分的增加，系统成绩逐渐提高，接近对照亲本。

表1 sch导入系统与轮回亲本主要经济性状比较（2016年夏）

品种回交亲本选择全茧量（g）茧层量（g）茧层率（%）1.620.3823.50 318A伴留♂1.830.3720.09 318A留♂1.320.3223.56 318B伴留♂1.800.3821.17 318B留♂317B留♂1.620.4024.59

表2 sch导入系统与轮回亲本主要经济性状比较（2016年秋）

表3 sch导入系统与轮回亲本主要经济性状比较（2016年晚秋）

4 伴性赤蚁雄蚕饲育存在的问题及对策

要使伴性赤蚁雄蚕饲育技术实用化，还需解决以下两个关键问题：

一是一代杂交种繁育系数小、繁育成本高。在繁育一代杂交种时，伴性赤蚁方只能利用雄蚕，理论上只能利用50%，而制成的一代杂交种，雌蚕全部不能孵化，如按常规制种方法，公斤茧制种量只有普通品种的四分之一。为了解决这个问题，我场已开展了无性繁殖技术的探索，利用无性繁殖技术可获得全为雌个体的孤雌生殖无性繁殖系，将无性繁殖系与sch系统组配成中日对交品种，在3龄时通过限性斑纹淘汰伴性赤蚁品系的雌蚕，再调节对交双方的养蚕比例，可达到公斤茧生产全雄蚕种3张的水平。

二是催青温湿度控制不好，群体中的雄蚕比例不稳定，雄蚕率下降。但通过严格按要求进行催青技术处理，雄蚕率能够达到95%。在选育品种的同时，继续探索催青后期的处理方法，形成一套更为科学、完善的伴性赤蚁一代杂交种后期催青技术，达到既不伤害到蚕种生理，又能保证雌蚕基本不孵化、高雄蚕率的目的，实现专养雄蚕的目标。

［1］沈永泉，沈坤元等.谈春养夏秋蚕种稳定蚕桑生产［J］.中国蚕业，2000，（2）：42－43.

［2］潘庆中，陈业林，陈劲伟等.利用催青温湿度敏感性状控制家蚕性别［J］.科学通报，1992，12：1133－1136.

［3］朱勇.sch基因的遗传分析及在家蚕育种上的应用研究［D］.西南农业大学，2001.

［4］鲁成，岳树谷，陈萍等.赤蚁蚕催青期温敏性研究［J］.蚕业科学，1998，01：46－48＋64.

［5］颜海燕.家蚕胚胎高温干燥敏感期的蛋白质研究［D］.浙江大学，2002.

［6］林健荣，黄自然，黄君霆.家蚕胚胎伴性温敏性的遗传研究［J］.蚕业科学，1998，02：100－103.

［7］陈萍，朱勇，鲁成等.家蚕sch基因对健康性及茧重的影响研究［J］.蚕业科学，2001，01：11－15.

贾晓虎（1986－），男，本科，农艺师，从事家蚕种质资源保护及综合利用。