賈曉虎 楊忠生 雷 芳 李應(yīng)菊 劉萬(wàn)巧

利用伴性赤蟻基因sch創(chuàng)新育種素材

賈曉虎 楊忠生 雷 芳 李應(yīng)菊 劉萬(wàn)巧

（四川省蘇稽蠶種場(chǎng)，四川 樂(lè)山 614013）

大量的研究證明絲繭育中雄蠶的經(jīng)濟(jì)價(jià)值遠(yuǎn)高于雌蠶，雄蠶與雌蠶相比，據(jù)統(tǒng)計(jì)專養(yǎng)雄蠶比雌雄蠶混養(yǎng)，產(chǎn)絲量可增加15%，提高經(jīng)濟(jì)效益10%左右［2］。因此在蠶業(yè)生產(chǎn)上實(shí)現(xiàn)專養(yǎng)雄蠶是21世紀(jì)家蠶育種的主要方向之一。伴性赤蟻蠶溫敏致死性的發(fā)現(xiàn)，為實(shí)現(xiàn)專養(yǎng)雄蠶的目標(biāo)提供了一條行之有效的途徑。本研究通過(guò)雜交、回交方法將sch基因分別導(dǎo)入優(yōu)良現(xiàn)行品種，以提高伴性赤蟻經(jīng)濟(jì)性狀，獲得新育種素材，為進(jìn)一步培育伴性赤蟻雄蠶品種奠定基礎(chǔ)。

伴性赤蟻 溫敏致死 育種素材 單養(yǎng)雄蠶

潘慶中（1992）等發(fā)現(xiàn)伴性赤蟻基因sch的高溫致死性［2］。sch的純合系在高溫干燥條件下催青，胚胎期發(fā)生致死作用，這個(gè)發(fā)現(xiàn)預(yù)示著sch基因在家蠶性別控制領(lǐng)域中有廣闊的應(yīng)用前景。廣大學(xué)者迅速開(kāi)展了相關(guān)的研究，對(duì)溫敏致死的表達(dá)特性、生理機(jī)制及育種上的利用做了大量的探討，目前已初步育成伴性溫敏實(shí)用品種，如：朱勇利用連續(xù)回交方式將od100和XT000伴性赤蟻（sch）基因分別導(dǎo)入“夏芳”和“秋白”，育成具有高溫致死性的實(shí)用品種夏sch和秋sch，實(shí)現(xiàn)了專養(yǎng)雄蠶，已達(dá)到實(shí)用化水平，有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值［3］；廣東也成功培育4個(gè)溫敏性新品種“抗7”、“華伴1號(hào)”、“76S”、“B83”。

我場(chǎng)從2016年開(kāi)始這方面的研究，目標(biāo)是育成適應(yīng)四川氣候特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)性狀達(dá)到實(shí)用品種水平的雄蠶品種。

1 sch系統(tǒng)的技術(shù)原理

1.1 伴性赤蟻蠶胚胎期的溫敏致死性

正常黑蟻品種雌體與伴性赤蟻（sch）雄體雜交F1代，在高溫干燥條件下催青時(shí)，雌蠶的孵化率極度下降，而雄蠶則基本不受影響，雜交種的雌雄性比得到控制［2］，其性別控制的原理如圖1－1所示。

圖1 －1 sch基因控制家蠶性別原理

控制雜交種雌雄性比的關(guān)鍵是掌握催青條件。魯成、潘慶中等人研究認(rèn)為伴性赤蟻胚胎發(fā)育對(duì)高溫、干燥環(huán)境反應(yīng)敏感的時(shí)期主要為后期［2，4］。胚胎對(duì)高溫最敏感的時(shí)期為氣管顯現(xiàn)期（己3），對(duì)干燥最敏感的時(shí)期為轉(zhuǎn)青期（己5），這兩個(gè)時(shí)期雌雄個(gè)體表現(xiàn)了顯著的反應(yīng)差異，因此分別將己3、己5稱為高溫敏感期和干燥敏感期。從高溫敏感期（己3）起用30℃、60%RH催青，就可達(dá)到基本抑制雌蠶孵化的效果，在己3己4期間用30℃、80% RH保護(hù)，己5到孵化期改用30℃、60%RH保護(hù)，也能有效地抑制雌蠶孵化［5］。

1.2 蠶高溫致死性與sch基因之間的關(guān)系

為了更好地利用家蠶高溫致死性，應(yīng)當(dāng)清楚家蠶高溫致死性與sch基因之間的關(guān)系，以及高溫致死性的遺傳規(guī)律。潘慶中等（1992）首次發(fā)現(xiàn)帶有伴性赤蟻基因（sch）的家蠶系統(tǒng)的高溫致死性，推測(cè)家蠶的高溫致死性受位于性染色體（Z染色體）上的一個(gè)隱性主基因控制。林健榮［6］等（1998）研究進(jìn)一步確認(rèn)高溫致死性呈伴性遺傳，并且與伴性赤蟻連鎖在一起表現(xiàn)。朱勇［3］用伴性赤蟻溫敏性品種sch的雄體與黑蟻非溫敏性品種“秋白”的雌體雜交，對(duì)其F2代進(jìn)行遺傳分析，根據(jù)連鎖與交換規(guī)律，如果赤蟻性狀與溫敏性狀由不同基因控制，則由于非等位基因的交換和重組，F(xiàn)2代的赤蟻中會(huì)出現(xiàn)非溫敏性個(gè)體，黑蟻中會(huì)出現(xiàn)溫敏性個(gè)體。F2代在高溫干燥條件下催青，預(yù)期F2代的赤蟻孵化率會(huì)比sch和F1高，黑蟻孵化率會(huì)比“秋白”和F1低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果這種情況并未出現(xiàn)，由此得出溫敏致死性是由sch基因控制的結(jié)論。

1.3 高溫催青對(duì)家蠶sch系統(tǒng)主要經(jīng)濟(jì)性狀的影響

高溫催青對(duì)家蠶sch系統(tǒng)生長(zhǎng)發(fā)育、經(jīng)濟(jì)性狀有無(wú)明顯影響，是sch系統(tǒng)實(shí)用化的關(guān)鍵。陳萍［7］等對(duì)家蠶sch系統(tǒng)主要經(jīng)濟(jì)性狀的影響作了研究。結(jié)果顯示胚胎期高溫處理影響了某些品種的幼蟲(chóng)經(jīng)過(guò)，降低了絕大多數(shù)品種的幼蟲(chóng)體重，使全繭量、繭層量、產(chǎn)繭量明顯下降，對(duì)幼蟲(chóng)生命率、蟲(chóng)蛹率等健康性性狀和繭層率無(wú)明顯影響，對(duì)絲質(zhì)無(wú)實(shí)質(zhì)影響。胚胎期高溫處理對(duì)繭質(zhì)成績(jī)、產(chǎn)量及生長(zhǎng)發(fā)育的影響品種間存在差異，說(shuō)明高溫處理對(duì)家蠶的影響存在一定的遺傳背景，特別是高溫處理對(duì)雜交種經(jīng)濟(jì)性狀的影響明顯低于純種，這一結(jié)果為生產(chǎn)上利用伴性溫敏基因?qū)崿F(xiàn)專養(yǎng)雄蠶，只需對(duì)雜交種進(jìn)行高溫處理提供了依據(jù)。綜上所述，胚胎期高溫處理對(duì)家蠶生長(zhǎng)發(fā)育、經(jīng)濟(jì)性狀的影響不會(huì)成為伴性溫敏基因及其雄蠶品種開(kāi)發(fā)利用的限制因素，部分不良影響可以通過(guò)常規(guī)育種手段加以解決。

2 技術(shù)路線

2.1 親本材料

317A、317B、318A、318B為我場(chǎng)資源庫(kù)所保存品種，其中317A、317B為中系斑紋限性品種，318A、318B為日系斑紋限性品種。k05為伴性赤蟻系，經(jīng)濟(jì)性狀差，作為317A、317B、318A、318B的導(dǎo)入親本。

2.2 sch基因?qū)敕桨?/p>

sch基因（1－21.5）為隱性，赤蟻個(gè)體在胚胎期具有溫敏性狀，正常雌（Z＋W）與赤蟻雄（ZschZsch）交配，后代雌基因型為ZschW，具有溫敏性；雄基因?yàn)閆＋Zsch，無(wú)溫敏性，經(jīng)高溫催青，雌蠶致死不孵化，雄蠶正常孵化，從而實(shí)現(xiàn)控制家蠶性別。我場(chǎng)從2016年春季組配成F1代材料，夏季、秋季、晚秋飼養(yǎng)，與親本回交導(dǎo)入3次，預(yù)計(jì)2017年再回交4次，即F1～F8代，8次導(dǎo)入雜交在理論上，除sch基因外，伴性赤蟻系統(tǒng)已與輪回親本有很高的同源性，同源率為［1－（1／2）8］×100%＝99.61%。F8～F9代自交，留sch基因的純合體（圖2－1）。F1～F9代為蛾區(qū)混合育，著重個(gè)體選擇，F(xiàn)10代開(kāi)始采用單蛾育，以蛾區(qū)選擇為主，個(gè)體選擇為輔。F2～F5代著重形態(tài)性狀的選擇，輔以數(shù)量性狀的選擇，飼養(yǎng)過(guò)程中，淘汰弱小蠶、眠起過(guò)快過(guò)慢蠶、遲熟早熟蠶、綠色繭、不正形繭，選留姬蠶、四眠、繭色潔白、繭形勻整的個(gè)體繼代。F6代起，由于斑紋已純化，眠性、繭形、繭色等形態(tài)性狀已趨穩(wěn)定，選擇重點(diǎn)為數(shù)量性狀，同時(shí)輔以發(fā)育整齊、老熟集中的要求進(jìn)行選擇。F10代后進(jìn)行蛾區(qū)選擇，選發(fā)育經(jīng)過(guò)短，發(fā)育整齊，體質(zhì)強(qiáng)，繭質(zhì)好的蛾區(qū)留種繼代。防止過(guò)度近親交配造成健康性差、飼養(yǎng)難等退化，適當(dāng)進(jìn)行異蛾區(qū)交配。

圖2 －1 sch基因?qū)脒^(guò)程

3 當(dāng)前進(jìn)展

sch導(dǎo)入系統(tǒng)系譜成績(jī)見(jiàn)表1、表2、表3。由各表可知：導(dǎo)入初期，特別是一代雜交材料，由于雜交優(yōu)勢(shì)的存在，導(dǎo)入系統(tǒng)的全繭量、繭層量高，但主要由加性基因支配的繭層率性狀較差，隨著導(dǎo)入代數(shù)增加，基因逐漸純化，雜交優(yōu)勢(shì)逐漸消失，預(yù)計(jì)到后期，由于輪回親本遺傳組分的增加，系統(tǒng)成績(jī)逐漸提高，接近對(duì)照親本。

表1 sch導(dǎo)入系統(tǒng)與輪回親本主要經(jīng)濟(jì)性狀比較（2016年夏）

品種回交親本選擇全繭量（g）繭層量（g）繭層率（%）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導(dǎo)入系統(tǒng)與輪回親本主要經(jīng)濟(jì)性狀比較（2016年秋）

表3 sch導(dǎo)入系統(tǒng)與輪回親本主要經(jīng)濟(jì)性狀比較（2016年晚秋）

4 伴性赤蟻雄蠶飼育存在的問(wèn)題及對(duì)策

要使伴性赤蟻雄蠶飼育技術(shù)實(shí)用化，還需解決以下兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：

一是一代雜交種繁育系數(shù)小、繁育成本高。在繁育一代雜交種時(shí)，伴性赤蟻方只能利用雄蠶，理論上只能利用50%，而制成的一代雜交種，雌蠶全部不能孵化，如按常規(guī)制種方法，公斤繭制種量只有普通品種的四分之一。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我場(chǎng)已開(kāi)展了無(wú)性繁殖技術(shù)的探索，利用無(wú)性繁殖技術(shù)可獲得全為雌個(gè)體的孤雌生殖無(wú)性繁殖系，將無(wú)性繁殖系與sch系統(tǒng)組配成中日對(duì)交品種，在3齡時(shí)通過(guò)限性斑紋淘汰伴性赤蟻品系的雌蠶，再調(diào)節(jié)對(duì)交雙方的養(yǎng)蠶比例，可達(dá)到公斤繭生產(chǎn)全雄蠶種3張的水平。

二是催青溫濕度控制不好，群體中的雄蠶比例不穩(wěn)定，雄蠶率下降。但通過(guò)嚴(yán)格按要求進(jìn)行催青技術(shù)處理，雄蠶率能夠達(dá)到95%。在選育品種的同時(shí)，繼續(xù)探索催青后期的處理方法，形成一套更為科學(xué)、完善的伴性赤蟻一代雜交種后期催青技術(shù)，達(dá)到既不傷害到蠶種生理，又能保證雌蠶基本不孵化、高雄蠶率的目的，實(shí)現(xiàn)專養(yǎng)雄蠶的目標(biāo)。

［1］沈永泉，沈坤元等.談春養(yǎng)夏秋蠶種穩(wěn)定蠶桑生產(chǎn)［J］.中國(guó)蠶業(yè)，2000，（2）：42－43.

［2］潘慶中，陳業(yè)林，陳勁偉等.利用催青溫濕度敏感性狀控制家蠶性別［J］.科學(xué)通報(bào)，1992，12：1133－1136.

［3］朱勇.sch基因的遺傳分析及在家蠶育種上的應(yīng)用研究［D］.西南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2001.

［4］魯成，岳樹(shù)谷，陳萍等.赤蟻蠶催青期溫敏性研究［J］.蠶業(yè)科學(xué)，1998，01：46－48＋64.

［5］顏海燕.家蠶胚胎高溫干燥敏感期的蛋白質(zhì)研究［D］.浙江大學(xué)，2002.

［6］林健榮，黃自然，黃君霆.家蠶胚胎伴性溫敏性的遺傳研究［J］.蠶業(yè)科學(xué)，1998，02：100－103.

［7］陳萍，朱勇，魯成等.家蠶sch基因?qū)】敌约袄O重的影響研究［J］.蠶業(yè)科學(xué)，2001，01：11－15.

賈曉虎（1986－），男，本科，農(nóng)藝師，從事家蠶種質(zhì)資源保護(hù)及綜合利用。