硒添食对家蚕生长发育及硒蛋白相关基因表达的影响

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家蚕通过摄食大量桑叶以获取丰富的营养物质来维持后续的生长发育以及繁衍生息。硒对动物体具有明显的营养价值“双面性”和生物调控“双面性”,有关硒对家蚕生长发育及繁殖的调控机理报道不多。本论文调查了不同浓度的硒添食对家蚕生长发育和繁殖的影响,明确家蚕组织对硒的富集能力和硒的分布情况;调查了添食硒后,家蚕的硒蛋白相关的基因表达变化;利用RNA干扰技术研究GPX基因对家蚕的生理调控及硒添食与GPX基因干扰的互作效果。论文的结果为利用硒调控家蚕的生长发育提供了基础。1.低浓度和高浓度硒添食,对家蚕生长发育的影响不同。当硒浓度为50μM时,促进家蚕幼虫的生长发育,50μM组家蚕幼虫于L5D1-L5D6期间的平均体重0.59±0.01g、0.84±0.01 g、1.13±0.03 g、1.58±0.05 g、1.82±0.03 g和2.16±0.04 g;硒浓度为50μM时家蚕的茧质显著改善;50μM组家蚕的受精率无明显变化。而当硒浓度为200μM时,家蚕的生理状况会受到负面影响,200μM组家蚕幼虫相同阶段的平均体重为0.46±0.02 g、0.64±0.05 g、0.83±0.05 g、1.21±0.03 g、1.48±0.04 g和1.77±0.06 g;家蚕的茧质显著下降,繁殖能力会受到抑制。添加硒可以延长家蚕的幼虫期200μM组家蚕的幼虫期延长了36±7.27 h。2.家蚕不同组织对硒具有富集能力以及硒含量具有差异性。当家蚕处于相同硒浓度的环境下时,家蚕的不同器官富集硒的能力不同,能力排序为精巢>头≈马氏管>表皮>脂肪体≈中肠>丝腺,具体为其中对照组、50μM和200μM组家蚕精巢内的硒含量分别为2.169±0.248、11.818±0.216和44.351±0.317 nmol/g FW;头部硒含量为0.103±0.121、6.49±0.324和23.633±0.737 nmol/g FW;中肠的硒含量为0.100±0.075、4.566±0.505和16.036±1.69 nmol/g FW;丝腺的硒含量为0.142±0.053、4.266±0.283和17.813±0.334 nmol/g FW;表皮的硒含量为0.315±0.026、9.647±0.447和16.996±0.296nmol/g FW;脂肪体的硒含量为0.42±0.073、4.372±0.221和12.735±0.543 nmol/g FW;马氏管的硒含量为0.490±0.065、8.646±0.743和13.142±1.038 nmol/g FW,以上数据显示家蚕的精巢和头部相对于其它组织对硒的富集能力最强,由此推测硒可能通过影响家蚕的生殖系统和神经发育从而调控家蚕生理状况。另外,雌蛹富集硒的能力比雄蛹强。3.硒添食对硒蛋白相关基因在不同组织的表达的影响水平不一样。采用实时荧光定量的方法调查了家蚕不同组织中谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)、硫氧还蛋白还原酶(TRXNRD)、碘甲状腺原氨酸脱碘酶(DIO)、硒代磷酸合成酶(SPS2)、硒蛋白P(Sel P)、蛋氨酸亚砜还原酶A(Msr A)、硒蛋白T(Sel T)和硒蛋白W(Sel W)这9种蛋白相关基因的表达情况。实验结果显示,当硒浓度增加时,这9种硒蛋白相关基因调控的组织分别为,GPX:血淋巴、头、中肠、脂肪体和精巢;SPS2:各个组织中;SOD:头部、马氏管和精巢;DIO:血淋巴和头部;TRXNRD:中肠、马氏管和睾丸;Sel W:头部、中肠、马氏管和精巢;Sle P:马氏管和精巢;Msr A:头、马氏管和精巢;Prx:,头、马氏管和精巢。4.GPX基因干扰效应及其与硒添食对家蚕生长发育的影响。GPX基因干扰72小时后,家蚕体重降低显著,硒添食对体重的干扰效应影响不大。GPX基因干扰后,全茧量、茧层量和茧层率均显著降低,硒添食对GPX基因干扰后全茧量、茧层量和茧层率的干扰效应恢复明显。GPX基因干扰后,产卵数和造卵数显著减少,硒添食对家蚕产卵能力和造卵能力的干扰效应影响不大。在GPX基因的干扰实验中,对头部的干扰效果最好,其次是精巢、马氏管和脂肪体。上述结果从家蚕生长发育的生理指标、理化性质、基因水平三个方面系统阐释了硒添食调控家蚕促进生长发育和繁殖的分子机理,为研究硒对其他物种的生理调控作用提供了参考价值,更是把硒开发为家蚕新的营养元素奠定了坚实的理论基础。
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