不同酵母菌對果蠅生長、發(fā)育和繁殖的比較研究

孫美玲，孫同清，劉齊，彭宇

不同酵母菌對果蠅生長、發(fā)育和繁殖的比較研究

孫美玲1，孫同清3，劉齊1，彭宇2*

（1.湖北大學(xué)知行學(xué)院生物工程系，湖北武漢430011；2.湖北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，湖北武漢430062；3.青島啤酒（黃石）有限公司，湖北黃石435004）

通過在果蠅的基礎(chǔ)培養(yǎng)基中添加一定質(zhì)量濃度的酵母菌ZGJ-1、安琪酵母和梅山酵母，測定了不同處理對果蠅壽命、存活率、體質(zhì)量、交配率和繁殖力的影響。結(jié)果表明，添加ZGJ-1后，果蠅的壽命、存活率、體質(zhì)量3項指標(biāo)均顯著優(yōu)于基礎(chǔ)培養(yǎng)基，其中，雌果蠅在ZGJ-1的添加量為60%時為最佳，雄果蠅以添加量為40%的ZGJ-1時效果最好，添加20%的ZGJ-1、安琪酵母和梅山酵母所飼養(yǎng)的果蠅，其交配率和繁殖力都顯著高于用基礎(chǔ)培養(yǎng)基喂養(yǎng)的果蠅。酵母菌對果蠅生長發(fā)育及繁殖具有顯著的改善和促進作用。

酵母菌；果蠅；生長；發(fā)育；繁殖

酵母菌是一種單細胞真菌，在自然界分布廣泛，主要生長在偏酸性的潮濕的含糖環(huán)境中。在醫(yī)藥工業(yè)中，可用于治療某些消化不良癥，并能提高新陳代謝的機能。

果蠅（Drosophila melanogaster）是一種真核多細胞生物，具有生命周期短，容易飼養(yǎng)等優(yōu)點，而且具備與人類相似的生長、發(fā)育、繁殖、衰老等階段[1]。在果蠅人工飼料中，酵母粉是不可缺少的成分之一，酵母粉可以促進果蠅的生長發(fā)育，并使其繁殖力增加[2]。謝德娟等[3]研究了培養(yǎng)基對果蠅生長發(fā)育的影響，結(jié)果表明葡萄糖、麥麩與活酵母的三者聯(lián)合，對果蠅的培養(yǎng)明顯優(yōu)于對照組。

酵母菌ZGJ-1是作者從一種野生柑橘中分離、篩選出的一株高品質(zhì)柑橘果酒發(fā)酵專用酵母菌。用ZGJ釀造柑橘的果酒，酒質(zhì)穩(wěn)定、口感柔和。酵母菌ZGJ具有良好的應(yīng)用前景。本研究測定了酵母菌ZGJ-1、安琪酵母、梅山酵母對果蠅壽命、存活率、體質(zhì)量、交配率和繁殖率的影響，為ZGJ-1的進一步研究與開發(fā)提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

黑腹果蠅（Drosophila melanogaster）：湖北大學(xué)生科院提供。

梅山酵母：食品級，廣東番禹梅山—馬利酵母有限公司生產(chǎn)；安琪酵母：食品級，湖北安琪酵母股份有限公司生產(chǎn)；紅糖、瓊脂、玉米粉，食品級；丙酸、乙醚、乙醇和苯甲酸為分析純。以上試劑均為市售。酵母菌ZGJ來自一種野生柑橘，由作者分離、篩選和純化獲得。

1.2 儀器與設(shè)備

150HL-恒溫生化培養(yǎng)箱：寧波江南儀器廠；721分光光度計：上海第三分析儀器廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 果蠅培養(yǎng)基的組成及酵母添加量

按照表1的組成配制果蠅的培養(yǎng)基，其中基礎(chǔ)培養(yǎng)基參照陳宗禮等[4-6]的方法。

表1 果蠅培養(yǎng)基的組成及酵母添加量Table 1 Composition and yeast inoculum in different medium ofD.melanogaster

1.3.2 果蠅壽命的測定

用玻璃指管（直徑×長度=12cm×2cm）飼養(yǎng)果蠅，加入食物2mL。在表1所列的果蠅基礎(chǔ)培養(yǎng)基和20%～100%ZJG-1培養(yǎng)基中接入8h內(nèi)羽化的果蠅，每管40只，重復(fù)3次[7-8]。將果蠅置于光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)（培養(yǎng)條件：（25±2）℃、相對濕度45%～65%）。每天更換一次培養(yǎng)基，定時統(tǒng)計果蠅死亡數(shù)，直至果蠅全部死亡。每組處理以最后死亡的10只果蠅壽命的算術(shù)平均值為該處理的最高平均壽命。

1.3.3 果蠅存活率及體重的測定

在含以上培養(yǎng)基的培養(yǎng)管中接入5日齡果蠅40只，重復(fù)5次。置于光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)（條件同上），每4d更換1次培養(yǎng)基，定時觀察統(tǒng)計果蠅死亡數(shù)目，培養(yǎng)20d后，記錄每管中死亡的果蠅數(shù)，計算果蠅存活率。

對不同培養(yǎng)基所飼養(yǎng)成熟的果蠅，隨機選擇雄、雌成蟲各20只，用乙醚麻醉后用電子天平稱質(zhì)量。

1.3.4 果蠅交配率的測定

收集8h內(nèi)孵出的果蠅成蟲，雌雄分管培養(yǎng)，連續(xù)喂養(yǎng)14d后進行交配能力的測定[9]。測定時將雌雄性果蠅（F0代）以1∶1的配比置于同一培養(yǎng)管中[10]，在溫度25℃，相對濕度為65%的培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)，觀察并計算4種處理（基礎(chǔ)培養(yǎng)基、20%的ZGJ-1、20%安琪酵母和20%梅山酵母）的交配率[11]。

1.3.5 果蠅繁殖力的測定

收集8h內(nèi)羽化的果蠅，雌雄分開，隨機分為6組轉(zhuǎn)入基礎(chǔ)培養(yǎng)基及處理培養(yǎng)基中進行培養(yǎng)，每組5管，每管雌雄果蠅各5對[12]，在溫度25℃，相對濕度為65%的培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)。接入7d后除去親本，開始統(tǒng)計每天羽化的果蠅數(shù)，以第1只成蟲孵出后7d內(nèi)孵出的成蟲數(shù)量作為子F1的果蠅數(shù)量[13-14]。同時，收集8h內(nèi)羽化的F1代果蠅成蟲，乙醚麻醉分雌雄，分組方式和培養(yǎng)條件同上。接入7d后除去親本，并統(tǒng)計第1只成蟲孵出后7d內(nèi)孵出的成蟲數(shù)量作為子F2的果蠅成蟲數(shù)量。F3的果蠅成蟲數(shù)量的統(tǒng)計方法同上[15]。果蠅繁殖力為F1、F2和F3代果蠅成蟲數(shù)量之和。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)均用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用SPSS軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 酵母ZGJ-1對果蠅壽命的影響

由表2可知，與基礎(chǔ)培養(yǎng)基相比，添加ZGJ-1能顯著提高雌（F=4.72，F(xiàn)0.05=3.11，P＜0.05）、雄（F=3.68，F(xiàn)0.05=3.11，P＜0.05）果蠅的壽命。雌蠅的壽命在酵母ZGJ-1的添加量為60%時達到最高，顯著高于其他ZGJ-1的雌蠅壽命。而雄果蠅的壽命以添加40%的ZGJ-1時最高。

表2 不同酵母ZGJ-1添加量下果蠅的存活天數(shù)Table 2 Survival days ofD.melanogasterunder different concentrations of yeast ZGJ-1

2.2 酵母ZGJ-1對果蠅存活率的影響

由圖1可知，與基礎(chǔ)培養(yǎng)基相比，ZGJ-1的添加顯著提高了雌果蠅（F=5.28，F(xiàn)0.05=2.62，P＜0.05）和雄蠅（F=3.57，F(xiàn)0.05=2.62，P＜0.05）的存活率。同樣，當(dāng)ZGJ-1的添加量為60%時，雌果蠅存活率最高，添加40%的ZGJ-1時雄果蠅存活率達到最高。

圖1 不同酵母ZGJ-1添加量條件下果蠅的存活率Fig.1 Survival rate ofD.melanogasterunder different concentrations of yeast ZGJ-1

2.3 酵母ZGJ-1對果蠅體質(zhì)量的影響

由表3可知，對于同一日齡的果蠅，均以基礎(chǔ)培養(yǎng)基（無酵母菌ZGJ-1）體質(zhì)量最輕，隨著酵母菌ZGJ-1質(zhì)量濃度的增加，雌雄果蠅的體質(zhì)量表現(xiàn)出不同程度的增加，表明添加酵母菌ZGJ-1有利于果蠅的生長于發(fā)育。同時，所有雌蠅的體質(zhì)量均顯著大于雄蠅的體質(zhì)量（F=6.42，F(xiàn)0.05=3.33，P＜0.05）。

2.4 添加酵母對果蠅交配率的影響

由圖2可知，與基礎(chǔ)培養(yǎng)基相比較，培養(yǎng)基中添加酵母菌對果蠅交配率有促進作用（F=6.1015，F(xiàn)0.05=3.89，P＜0.05）（見表4），但3種酵母菌之間果蠅的交配率不存在顯著性差異。

表3 不同酵母ZGJ-1添加量下果蠅的體質(zhì)量Table 3 Body weight ofD.melanogasterunder different concentrations of yeast ZGJ-1mg

表4 不同培養(yǎng)基之間果蠅交配率的方差分析Table 4 Variance analysis between mating rates ofD.melanogaster under different medium

圖2 不同培養(yǎng)基對果蠅交配率的影響Fig.2 Effect of medium on mating rate ofD.melanogaster

2.5 添加酵母菌對果蠅繁殖力的影響

由圖3可知，與基礎(chǔ)培養(yǎng)基相比較，添加酵母菌對果蠅的繁殖力有顯著的促進作用（F=4.204，F(xiàn)0.05=3.89，P＜0.05），在培養(yǎng)基中添加20%的梅山酵母和20%的安琪酵母之間，果蠅的繁殖力無顯著差異（t=1.409＜t0.05（5）=2.571），但均顯著高于添加20%酵母菌ZGJ-1時果蠅的繁殖力。

圖3 不同酵母菌對果蠅繁殖力的影響Fig.3 Effect of yeast on mating rate ofD.melanogaster

3 結(jié)論

酵母菌含有豐富的蛋白質(zhì)、粗纖維素、碳水化合物、礦物元素及微量元素等物質(zhì)，培養(yǎng)基中的葡萄糖是活酵母生長的營養(yǎng)物質(zhì)，葡萄糖的添加促進了活酵母的繁殖，進而為果蠅提供所需能量和合成蟲卵的儲備原料，從而提高產(chǎn)卵數(shù)量和持續(xù)時間；另一方面也為幼蟲提供生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)物質(zhì)。實驗結(jié)果中，高濃度分離酵母菌ZGJ-1對果蠅存活率、壽命有較大的影響，當(dāng)添加量達到60%以上時對果蠅個體生長無太大正相關(guān)影響，分析其原因可能是攝取ZGJ-1過量加快了果蠅體內(nèi)代謝能力，使果蠅體內(nèi)自由基產(chǎn)生增多，引發(fā)脂質(zhì)過氧化，使果蠅體內(nèi)氧化和抗氧化體系的平衡被打破，導(dǎo)致了果蠅壽命縮短，這與其存活率在中后期呈急劇下降趨勢相吻合。

在測定不同酵母菌對果蠅交配率和繁殖率的影響時，可以觀察到：含安琪酵母及梅山酵母的處理培養(yǎng)基喂食果蠅后，其生長良好，產(chǎn)卵速度比基礎(chǔ)培養(yǎng)基中果蠅的產(chǎn)卵速度快，產(chǎn)卵數(shù)量較多，成蛹量較大?？珊湍妇鶽GJ-1處理培養(yǎng)基的果蠅產(chǎn)卵速度較慢，產(chǎn)卵數(shù)量相對較少。相比基礎(chǔ)培養(yǎng)基來說，用處理培養(yǎng)基喂養(yǎng)果蠅的交配率和繁殖率都顯著高于用基礎(chǔ)培養(yǎng)基喂養(yǎng)的果蠅。

[1]劉祖洞，江紹慧.遺傳學(xué)實驗[M].北京：高等教育出版社，1987.

[2]修冰，吳強.酵母粉對果蠅繁殖力和生長發(fā)育的影響[J].同濟大學(xué)學(xué)報，2002，23（3）：204-206.

[3]謝德娟，李翠平，周小花.培養(yǎng)基對果蠅生長發(fā)育的影響[J].陜西師范大學(xué)學(xué)報，2008，36（3）：84-87.

[4]陳宗禮，延志蓮.果蠅培養(yǎng)基的選擇研究[J].生物學(xué)雜志，1994，（3）：31-33.

[5]張會宜.果蠅飼料玉米粉培養(yǎng)基配方的改進[J].唐山師范學(xué)院學(xué)報，2005，27（5）：46-47.

[6]龔慧明.果蠅培養(yǎng)基長霉的處理措施[J].生物學(xué)教學(xué)，2007，32（4）：52.

[7]顧蔚，侯江瑜，潘榮華.高濃度酵母粉對果蠅生長及壽命的影響[J].中國老年學(xué)雜志，2009，29（15）：1924-1926.

[8]白莉華，厲曙光，王力強，等.3種不同人參膠囊對果蠅壽命的影響[J].上海預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2006，18（4）：157-159.

[9]苗雪霞，黃勇平.果蠅求偶行為的影響因素及其分子基礎(chǔ)[J].昆蟲知識，2008，45（1）：5-14.

[10]卞立紅，袁紅梅.不同配方培養(yǎng)基對果蠅生長和繁殖的影響[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，18（3）：144-146.

[11]陶少武.枸杞子對果蠅性活力及壽命影響的試驗研究[J].江西中醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2005（4）：46-47.

[12]田金強，朱克瑞，李新明，等.阿魏菇多糖的抗氧化功能及其對果蠅壽命的影響[J].食品科學(xué)，2006，27（4）：223-226.

[13]厲曙光，白莉華，王力強，等.人參對果蠅壽命的影響及其抗氧化作用[J].衛(wèi)生研究，2008，37（1）：104-106.

[14]阿娃漢，陳瑛，陶大勇.黑果枸杞色素對果蠅性活力及壽命影響的研究[J].塔里木大學(xué)學(xué)報，2007，19（3）：19-20.

[15]劉希玲，郭碧薇，郭厚良.胡蘿卜和白蘿卜對果蠅壽命的比較效應(yīng)[J].氨基酸和生物資源，2003，25（1）：67-68.

Comparative studies of yeast on growth,development and reproduction of Drosophila melanogaster

SUN Meiling1,SUN Tongqing3,LIU Qi1,PENG Yu2*
(1.Department of Bioengineering,Zhixing College of Hubei University,Wuhan 430011,China;2.College of Life Sciences, Hubei University,Wuhan 430062,China;3.Tsingtao Brewery(Huang Shi)Co.,Ltd.,Huangshi 435004,China)

The lifespan,survival rate,body weight,mating rate and fecundity ofDrosophila melanogasterwere measured by adding a certain concentrationofyeast(ZGJ-1,AngelandMeishan)tothebasicmedium.AfteraddingyeastZGJ-1,thelifespan,survivalrateandbodyweightofD.melanogaster were significantly better than basic medium.Result showed that the optimum concentration of ZGJ-1 for female ones was 60%;while for the male ones,the optimum concentration was 40%.With the addition of 20%yeast(ZGJ-1,Angel and Meishan),the mating rates and reproductivities were significantly higher than those fed with basal medium.To sum up,yeast has a significant role in improving and promoting the growth,development and reproduction ofD.melanogaster.

yeast;Drosophila melanogaster;growth;development;reproduction

TS201.4

A

0254-5071（2014）04-0031-04

10.3969/j.issn.0254-5071.2014.04.008

2014-02-27

國家自然科學(xué)基金（31071895）；湖北大學(xué)知行學(xué)院大學(xué)生科技創(chuàng)新課題（201011）

孫美玲（1978-），女，講師，碩士，研究方向為食品與發(fā)酵工藝。

*通訊作者：彭宇（1967-），男，教授，博士，研究方向為動物生態(tài)學(xué)。