應(yīng)用Image-Pro Plus 6.0軟件分析柞蠶幼蟲體色特征初探

于國(guó)慶 秦玉艷 謝 璐 李 群

(1沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110866； 2遼寧省昆蟲資源工程技術(shù)研究中心，遼寧沈陽(yáng) 110866； 3吉林省東遼縣園藝特產(chǎn)中心，吉林東遼 136600)

柞蠶(Antheraeapernyi)是鱗翅目大蠶蛾科柞蠶屬的泌絲昆蟲，世代歷經(jīng)卵、幼蟲、蛹、蛾，其繭可繅絲，幼蟲、蛹、蛾可食用可入藥，是一種重要的經(jīng)濟(jì)昆蟲[1]。繁育具有高產(chǎn)、抗病等優(yōu)良性狀的新品種是柞蠶產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，而柞蠶幼蟲體色是其在遺傳育種上重要的標(biāo)記性狀之一[2]。體色是昆蟲生物學(xué)、遺傳學(xué)、形態(tài)學(xué)和生態(tài)學(xué)研究中廣泛使用的一個(gè)特征，一直以來是專家學(xué)者研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)[3]。野外放養(yǎng)的柞蠶在長(zhǎng)期的自然選擇和人工干預(yù)下，形成了青黃色、黃色、藍(lán)色和白色四大體色血統(tǒng)[4]，柞蠶幼蟲的體色是其對(duì)日照、溫度、濕度等自然條件的保護(hù)性適應(yīng)，而體色作為柞蠶重要的形態(tài)標(biāo)記性狀，不僅便于考察育成品種的純度和性狀的穩(wěn)定性，更主要的是其與品種特性和生理代謝密切相關(guān)[5]。本試驗(yàn)利用Image-Pro Plus 6.0(IPP 6.0)軟件對(duì)柞蠶幼蟲2～5齡期的體色進(jìn)行定量分析，尋找柞蠶幼蟲體色隨齡期變化的規(guī)律，以期為柞蠶的品種選育工作提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)所用柞蠶品種均由沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)柞蠶研究所提供(表1)，2018年8月—10月于沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)柞園按照標(biāo)準(zhǔn)放養(yǎng)流程進(jìn)行飼養(yǎng)。

表1 供試柞蠶品種及其來源

1.2 試驗(yàn)方法

沈黃1號(hào)等5個(gè)品種的柞蠶均采用單蛾產(chǎn)卵，分區(qū)飼養(yǎng)。因?yàn)?個(gè)品種的柞蠶1齡幼蟲均為黑色，因此本試驗(yàn)從2齡起蠶開始，每隔1 d分別選取沈黃1號(hào)等5個(gè)品種的柞蠶各15頭，用數(shù)碼照相機(jī)在相同光質(zhì)光強(qiáng)條件下拍攝柞蠶幼蟲，照片進(jìn)行色澤校正后，選取柞蠶幼蟲第三胸節(jié)背中線部位，利用IPP 6.0軟件進(jìn)行色澤成分值測(cè)量，包括紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)3個(gè)體色指標(biāo)，根據(jù)R、G、B值計(jì)算明度(L)值，即L=0.30×R+0.59×G+0.11×B。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，用SPSS 22軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和差異性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 柞蠶幼蟲各個(gè)齡期間的體色差異

對(duì)黃蠶和青黃蠶2種體色血統(tǒng)5個(gè)柞蠶品種幼蟲的體色進(jìn)行測(cè)量和分析。從表2可以看出，黃蠶的R值>G值>B值，青黃蠶的G值>R值>B值；5個(gè)柞蠶品種幼蟲的體色表現(xiàn)出相同的齡期變化特點(diǎn)，即2、3、4齡間體色差異顯著，4齡與5齡間差異不顯著，表明大蠶期幼蟲體色趨于穩(wěn)定。

表2 沈黃1號(hào)等5個(gè)柞蠶品種幼蟲2～5齡期體色的平均色碼值

圖1 5個(gè)柞蠶品種不同齡期幼蟲體色的RGB值(A)和L值(B)

從沈黃1號(hào)等5個(gè)柞蠶品種幼蟲體色的RGB值(圖1-A)和L值(圖1-B)的齡期間變化趨勢(shì)可以看出，無論何種體色的柞蠶，其RGB值與L值均隨齡期增大而升高，至4齡期趨于平穩(wěn)，說明其體色從小蠶到大蠶越發(fā)鮮明，明亮程度增強(qiáng)，且黃蠶明度高于青黃蠶。

2.2 三原色對(duì)柞蠶幼蟲齡期間體色變化的影響

用SPSS 22軟件對(duì)所測(cè)得的不同柞蠶品種幼蟲體色的指標(biāo)值進(jìn)行方差分析，結(jié)果如表3所示。從沈黃1號(hào)等5個(gè)柞蠶品種幼蟲2～5齡期體色指標(biāo)的齡期方差分析F檢驗(yàn)值(表3)可以看出，在2～5齡期R、G、B值都與柞蠶幼蟲的齡期間體色差異有關(guān)(P=0.000)；且柞蠶幼蟲齡期間差異最大的是G值，其次是R值，無論黃蠶還是青黃蠶均是如此；B值在柞蠶幼蟲齡期間差異最小，說明B值對(duì)黃蠶和青黃蠶體色的影響最??；黃蠶(沈黃1號(hào)、沈黃2號(hào))幼蟲的體色表現(xiàn)為最高值紅色與次高值綠色的中間色黃色，青黃蠶(9906、青黑翅和沈黃2號(hào)×特大)幼蟲的體色表現(xiàn)為數(shù)值最高的成分綠色，因此推斷，柞蠶幼蟲的體色主要體現(xiàn)為數(shù)值最高的顏色或者最高值與次高值顏色的中間色。

表3 沈黃1號(hào)等5個(gè)柞蠶品種幼蟲2～5齡期體色指標(biāo)的齡期方差分析F檢驗(yàn)值

2.3 柞蠶相同體色血統(tǒng)不同品種幼蟲的體色差異

為了探究柞蠶相同體色血統(tǒng)不同品種幼蟲間體色是否存在差異，對(duì)黃蠶血統(tǒng)的沈黃1號(hào)和沈黃2號(hào)以及青黃蠶血統(tǒng)的9906、青黑翅和沈黃2號(hào)×特大(黃綠色幼蟲群體)分別進(jìn)行了分析，為了使結(jié)果準(zhǔn)確，所有品種都只對(duì)5齡階段的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。從沈黃1號(hào)等2個(gè)黃蠶血統(tǒng)柞蠶品種幼蟲的體色(表4)可以看出，2個(gè)黃蠶血統(tǒng)柞蠶品種幼蟲的各項(xiàng)體色指標(biāo)無顯著差異，說明2個(gè)黃蠶血統(tǒng)柞蠶品種沈黃1號(hào)和沈黃2號(hào)幼蟲的體色相同。從9906等3個(gè)青黃蠶血統(tǒng)柞蠶品種幼蟲的體色(表5)可以看出，3個(gè)青黃蠶血統(tǒng)柞蠶品種幼蟲的各項(xiàng)體色指標(biāo)無顯著差異，說明3個(gè)青黃蠶血統(tǒng)柞蠶品種9906、青黑翅和沈黃2號(hào)×特大(黃綠色幼蟲群體)幼蟲的體色也相同。

表4 沈黃1號(hào)等2個(gè)黃蠶血統(tǒng)柞蠶品種幼蟲的體色

表5 9906等3個(gè)青黃蠶血統(tǒng)柞蠶品種幼蟲的體色

3 小結(jié)與討論

1981年，蘇倫安[6]通過試驗(yàn)觀察不同體色柞蠶雜交表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)子代體色的表現(xiàn)型符合“三原色”原理，且蠶體內(nèi)的α-胡蘿卜素、核黃素、葉綠素a和葉綠素b等，構(gòu)成了有機(jī)的“三原色”，通過各種色素的不同組合，形成了不同品種柞蠶各異的體色。本研究結(jié)果表明，對(duì)黃蠶和青黃蠶幼蟲齡期間體色差異影響最大的因子是三原色中的綠色成分，據(jù)此推測(cè)，造成黃蠶和青黃蠶齡期間體色差異的主要因素可能是蠶體內(nèi)葉綠素a、葉綠素b等綠色色素的含量變化導(dǎo)致的。柞蠶體色中紅色成分越多，意味著蠶體對(duì)熱效應(yīng)弱的藍(lán)光吸收能力越強(qiáng)，對(duì)熱效應(yīng)強(qiáng)的紅光反射能力越強(qiáng)，這有利于柞蠶在密集的人工放養(yǎng)條件下保持蠶體的體溫和水分穩(wěn)定；體色中藍(lán)色成分越多，則對(duì)熱效應(yīng)弱的藍(lán)光反射能力越強(qiáng)，對(duì)熱效應(yīng)強(qiáng)的紅光吸收能力越強(qiáng)，不利于在密集的人工放養(yǎng)條件下保持體溫和水分，這也就能解釋為什么藍(lán)蠶的主要性狀要低于黃蠶和青黃蠶[1]。青黃蠶血統(tǒng)的柞蠶比黃蠶血統(tǒng)的柞蠶在體色上更接近野生柞蠶[6]，其體色中的藍(lán)色成分也比黃蠶血統(tǒng)的柞蠶更高一些。柞蠶青綠色的體色，是野生的環(huán)境條件和生理的需要形成的，可以說是“柞蠶原始色”，而黃色可以說是柞蠶的“人工飼養(yǎng)色”[6]。實(shí)用性品種中黃體色品種的耐高溫干旱能力強(qiáng)于青黃體色品種[7]，因而南方多黃蠶，北方多青黃蠶。

依據(jù)幼蟲體色進(jìn)行柞蠶品種選育工作通常在5齡初期開始，俗稱“選蠶”。柞蠶的食下量因品種、環(huán)境條件等不同而差異較大，但隨齡期增大而增加，5齡期的食下量可占全齡的80%左右[1]。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，黃蠶血統(tǒng)2個(gè)柞蠶品種、青黃蠶血統(tǒng)3個(gè)柞蠶品種的幼蟲在4齡期體色即趨于穩(wěn)定，且與5齡期差異不顯著；因此，為了提高飼料效率，品種選育工作可以提前至4齡進(jìn)行。