轉(zhuǎn)基因抗矮花葉病玉米對子一代雄性大鼠生殖功能的影響*

洪 坡 奧 寧 燕平梅 閻小艷 高晉華*

（太原師范學(xué)院生物系，太原 030031）

轉(zhuǎn)基因抗矮花葉病玉米對子一代雄性大鼠生殖功能的影響*

洪 坡**奧 寧 燕平梅 閻小艷 高晉華***

（太原師范學(xué)院生物系，太原 030031）

分別采用含33%劑量的轉(zhuǎn)基因抗矮花葉病玉米和非轉(zhuǎn)基因玉米對大鼠進行170 d的全食物飼喂，檢測F1代大鼠睪丸、附睪的臟器系數(shù)，精子的活動率和畸形率，以及睪丸、附睪組織病理學(xué)變化。結(jié)果顯示：試驗組與對照組比較，大鼠睪丸、附睪和精子的各項指標(biāo)均無顯著性差異（P＞0.05）；轉(zhuǎn)基因抗矮花葉病玉米對F1代雄性大鼠生殖功能無顯著影響。

轉(zhuǎn)基因玉米；大鼠；精子；生殖功能

轉(zhuǎn)基因玉米已成為繼轉(zhuǎn)基因大豆之后的主要轉(zhuǎn)基因作物，2010年全球種植面積占到轉(zhuǎn)基因作物種植面積的31%，采用的性狀主要為耐除草劑和抗蟲性狀，目前，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)創(chuàng)造抗病玉米工程植株用于防治也已受到重視，并取得突破性進展。

玉米矮花葉病在我國各玉米產(chǎn)區(qū)均有發(fā)生，1973年研究證實該病的病原為玉米矮花葉病毒（maize dwarf mosaic virus，MDMV），侵染玉米后可使玉米減產(chǎn)5%～10%。孫毅教授等人采用花粉介導(dǎo)法將RDV運動蛋白缺陷型（RDV MP-） 基因?qū)胱越幌?78，RDV MP-基因產(chǎn)物通過與矮花葉病毒運動蛋白的位點競爭，限制或減緩了病毒在植物細(xì)胞間的運動，從而使其轉(zhuǎn)基因植物具有抗矮花葉病毒的能力。為評價轉(zhuǎn)基因抗矮花葉病玉米食用安全性及營養(yǎng)等價性，本試驗以SD大鼠為研究對象，在日糧中添加33%劑量的轉(zhuǎn)基因抗矮花葉病玉米，進行170 d的全食飼喂，探究轉(zhuǎn)基因抗矮花葉病玉米對大鼠子一代雄性生殖功能的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

健康斷乳SD大鼠80只，雌雄各40只，體重110 g～130 g，由山西醫(yī)科大學(xué)提供；試驗用轉(zhuǎn)基因抗矮花葉病玉米和非轉(zhuǎn)基因玉米均由山西省農(nóng)業(yè)技術(shù)研究中心孫毅教授惠贈。

1.2 方法

1.2.1 試驗動物分組與繁殖

大鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)一周后，按性別和體重隨機分為對照組（C組） 和試驗組（M組），每組雌、雄各20只。試驗組日糧中添加33%劑量轉(zhuǎn)基因玉米；對照組添加33%劑量非轉(zhuǎn)基因玉米。喂含受試物飼料90 d之后，按雌、雄1∶1交配，所產(chǎn)仔鼠為F1代。F1代仔鼠斷乳后雌雄分籠飼養(yǎng)，繼續(xù)給予與親本（F0）相同飼料，至出生后80 d，各組隨機選取10只雄鼠進行試驗。

1.2.2 睪丸、附睪臟器系數(shù)及組織形態(tài)學(xué)觀察

斷頸處死大鼠后，立即取出雙側(cè)睪丸和附睪，剝離周圍組織，準(zhǔn)確稱量睪丸和附睪的質(zhì)量，計算睪丸、附睪的臟器系數(shù)。取右側(cè)睪丸、附睪組織經(jīng)體積濃度10% 甲醛固定，常規(guī)組織制片，蘇木精-伊紅（HE） 染色，光鏡下觀察睪丸和附睪組織，同時測量40個視野各級生精細(xì)胞的直徑，以及附睪管壁厚度。

1.2.3 附睪尾精子分析

附睪尾精子常規(guī)分析參考王文祥的方法（參考文獻(xiàn)［4］）：左側(cè)附睪尾稱重后置于37℃ 5 mL生理鹽水中，將附睪尾縱向剪碎，用4層擦鏡紙過濾，取濾液1 mL，另加37℃生理鹽水9 mL混勻成精子懸液，進行以下檢查：①精子計數(shù)：用0.2 mL毛細(xì)吸管吸懸液，采用血細(xì)胞計數(shù)板進行精子計數(shù)，換算成每克附睪精子數(shù)；②精子活力：取精子懸液滴于載玻片上，高倍鏡下隨機觀察5個視野，記錄各級活動精子的數(shù)量，求其百分率，精子活力檢查標(biāo)準(zhǔn)參見范軼歐的方法（參考文獻(xiàn)［5］）。③精子形態(tài)：取精子懸液涂片，甲醇固定，質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%伊紅染液染色1 h，高倍鏡下觀察1 000個精子形態(tài)，計數(shù)精子畸形率。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)結(jié)果采用SPSS17.0軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 睪丸、附睪臟器系數(shù)和組織形態(tài)改變

解剖時未見睪丸及附睪形態(tài)異常，睪丸包膜完好。試驗組大鼠組織切片顯示睪丸曲精細(xì)管排列規(guī)則，結(jié)構(gòu)完整，各級生精細(xì)胞排列緊密，層次分明；附睪管管腔規(guī)則，腔內(nèi)充滿精子和分泌物；睪丸與附睪組織切片無異常改變。表1顯示試驗組與對照組比較，F(xiàn)1代大鼠睪丸、附睪臟器系數(shù)，各級生精細(xì)胞的直徑，以及附睪管管壁厚度等指標(biāo)差異均不顯著 （P＞0.05）。

表1 睪丸、附睪臟器系數(shù)、組織切片形態(tài)學(xué)比較（±s）

表1 睪丸、附睪臟器系數(shù)、組織切片形態(tài)學(xué)比較（±s）

器官 檢測項目 對照組 試驗組睪丸 精原細(xì)胞 3.90±0.42 3.93±0.57初級精母細(xì)胞 6.16±0.98 7.61±0.67精子細(xì)胞 4.71±0.29 4.69±1.03附睪 臟器系數(shù)/% 0.21±0.01 0.22±0.01附睪管管壁厚度/μm 16.45±1.94 17.09±4.93臟器系數(shù)/% 0.55±0.01 0.55±0.31生精細(xì)胞直徑 /μm

2.2 精子質(zhì)量分析

各組大鼠精子密度、精子活動率、精子畸形率以及畸形類型分析結(jié)果見表2。

表2 精子活動率、精子畸形率及畸形類型比較（±s）

表2 精子活動率、精子畸形率及畸形類型比較（±s）

項目 對照組 試驗組精子數(shù) /108個·g-1 1.74±0.34 1.63±0.32精子活動率/% 64.34±8.21 69.42±9.27精子畸形率/% 12.55±3.37 12.70±2.04各種畸形‰10.96±1.21 2.18±0.45無頭 6.27±0.09 6.32±0.12無尾 - 2.11±0.07胖頭 - 1.05±0.22彎尾 91.56±1.96 91.88±3.87頸彎曲 17.72±1.53 16.59±1.08體彎曲 3.28±0.13 4.96±0.21卷尾無鉤9.92±1.13 3.12±0.37

經(jīng)過對各組精子數(shù)、精子活動率進行統(tǒng)計分析，飼喂轉(zhuǎn)基因玉米的大鼠與對照組無顯著性差異（P＞0.05）。試驗組精子的畸形類型主要表現(xiàn)為尾部異常，其中以彎尾和頸彎曲較多，分別為67.94%和11.61%；與對照組較一致，其畸形率未達(dá)到顯著性水平（P＞0.05）。說明食用轉(zhuǎn)基因抗矮花葉病玉米對F1代雄性大鼠生殖功能無明顯影響。

3 討論

動物飼喂試驗是評價轉(zhuǎn)基因食品安全性的重要手段之一，吳凱晉等的90 d飼喂試驗證明與飼喂傳統(tǒng)玉米組相比，飼喂30%劑量和50%劑量轉(zhuǎn)基因抗矮花葉病玉米日糧組大鼠的周累積體重與心臟、腦、脾等器官的相對質(zhì)量沒有顯著差異，但未涉及轉(zhuǎn)抗基因矮花葉病玉米對大鼠子代的中長期影響，本次研究通過繁殖試驗，了解受試物對大鼠親代繁殖功能和子代雄性生殖功能的影響作用。

睪丸是產(chǎn)生精子器官，附睪是精子成熟的部位，睪丸和附睪內(nèi)的微環(huán)境對于精子生長、發(fā)育和成熟以及功能完成至關(guān)重要，因此，睪丸、附睪組織形態(tài)是對雄性大鼠生殖能力評價的重要指標(biāo)。本試驗研究表明食用33%劑量轉(zhuǎn)抗矮花葉病基因玉米的大鼠，其F1代睪丸、附睪的形態(tài)無明顯異常，臟器系數(shù)與對照組相比，差異無統(tǒng)計學(xué)意義；觀察睪丸和附睪組織切片，睪丸曲細(xì)精管排列規(guī)則，結(jié)構(gòu)完整，生精上皮層次分明，附睪管管腔規(guī)則，比較大鼠各級生精細(xì)胞的直徑和附睪管管壁厚度，結(jié)果差異不明顯。受試物對雄性動物生殖系統(tǒng)的影響主要表現(xiàn)在精子生成障礙（精子密度下降）和精液品質(zhì)下降（精子活力下降和畸形率上升）。本研究通過分析可知，試驗組與對照組比較，精子總數(shù)、精子活動率，以及精子畸形率等各項指標(biāo)差異均不顯著。

綜上所述，我們可以得出：轉(zhuǎn)基因抗矮花葉病轉(zhuǎn)玉米對F1代大鼠睪丸及附睪的形態(tài)結(jié)構(gòu)及功能無顯著影響，轉(zhuǎn)基因玉米與非轉(zhuǎn)基因玉米在營養(yǎng)學(xué)方面具有實質(zhì)等同性。

［1］ CLIVE JAMES.2010年全球生物技術(shù)/轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化發(fā)展態(tài)勢［J］.中國生物工程雜志，2011，31（3）：1-12.

［2］ 蔣軍喜，李桂新，周雪平.玉米矮花葉病毒研究進展［J］.微生物學(xué)通報，2002，29（5）：77-81.

［3］ 杜建忠，孫毅，王景雪，等.轉(zhuǎn)基因抗矮花葉病玉米的遺傳、表達(dá)及抗病性研究［J］.生物技術(shù)通訊，2008，19（1）：43-46.

［4］ 王文祥，廖惠珍，曹建平，等.亞慢性鎘暴露對雄性大鼠生殖毒性的研究［J］.中國公共衛(wèi)生，2004，20（5）：562-563.

［5］ 范軼歐，金一和，麻懿馨，等.全氟辛磺酸染毒小鼠骨髓細(xì)胞微核率和精子質(zhì)量的變化［J］.衛(wèi)生毒理學(xué)雜志，2004，18（4）：245-247.

［6］ 于峰，姚寶玉，王薏，等.小鼠畸形精子分型［J］.上海實驗動物科學(xué)，1997，17（4）：232-233.

［7］ MACKENZIE S A，LAMB I，SCHMIDT J，et al.Thirteen week feeding study with transgenic maize grain containing event DAS-01507-1 in Sprague-Dawley rats［J］.Food and Chemical Toxicology，2007，45：551-562.

［8］ 吳凱晉，燕平梅，閻曉艷.轉(zhuǎn)基因抗矮花葉玉米對大鼠部分亞慢性毒性指標(biāo)的影響［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（12）：6 224-6 226.

［9］ 寧艷花，劉秀芳，郭鳳英，等.乙酰甲胺磷致雄性大鼠生殖毒性作用［J］.中國公共衛(wèi)生，2008，24（10）：1 233-1 234.

Effects ofgenetically modified anti-dwarfmosaic maize on the male reproductive function in SD rats ofF1 generation

HONGPo**AONingYANPing-meiYANXiao-yan GAOJin-hua***
（Department ofbiology，Taiyuan nomral university，Taiyuan 030031，China）

To evaluate the effects of genetically modified maize on male reproductive parameters SD rats（F1 generation）were divided into 2 groups randomly,including the treatment group fed with the 33%GM-corn and the control group fed with the 33%non-GM-corn.The rats were killed at the 170thday,the tissue samples of testis and epididymis were obtained for histopathological examinations while the serum samples were analyzed.No morphology changes were detected in testis and epididymis.The relative organ weights,motile sperm rate,number of sperm and Abnormal sperm rate in the treatment groups were not significantly different from the control group（P＞0.05）.It was concluded that the genetically modified anti-dwarf mosaic maize had no negative effect on male reproductive function ofF1 rats.

geneticallymodified maize；rats；sperm；reproductive function

TS212.4+3

A

1673-6004（2011）04-0056-04

山西省自然基金（200901138-3）

** 洪坡，男，1989年出生，太原師范學(xué)院本科在讀。

***高晉華，通訊作者：Email：Jinghuagao@163.com

2011-10-09