納米TiO2對家蠶飼料效率影響的研究.pdf

1、家蠶（Bombyx mori）是典型的絹絲昆蟲，完全變態(tài)，一生經(jīng)過卵、幼蟲、蛹、成蟲四個完全不同的發(fā)育階段。家蠶起源于中國的古野蠶，已有5700多年的馴養(yǎng)歷史，生活周期短，個體較小適合于實驗室飼養(yǎng)。家蠶在長期的人工選擇下形成了具有多種品質(zhì)的品種資源，尤其是高絲量品種的選育成功，大大提高了我國的生絲產(chǎn)量，但近年來高絲量新品種的飼料效率沒有大的提高，影響了其在生產(chǎn)上的推廣及應(yīng)用。
　　納米材料因其特有的性質(zhì)在生物學(xué)中廣泛使用，具有一定

2、的生物活性，安全無毒，作為飼料添加劑使用可促進(jìn)蛋白的降解和吸收。納米 TiO2（Titanium dioxide nanoparticles，TiO2 NPs）結(jié)構(gòu)尺寸在1到100 nm之間，粒徑的下降使TiO2 NPs的表面能急劇增加，因此具有了小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)及量子尺寸效應(yīng)等。TiO2 NPs早已應(yīng)用于顏料、涂料、抗菌及化妝品中的添加劑，但作為家蠶飼料添加劑還沒有報道。
　　為了研究TiO2 NPs能否提高家蠶飼料效率，從

3、而增加蠶業(yè)生產(chǎn)中的產(chǎn)絲量。本文以家蠶品種“蘇菊×明虎”為研究材料，研究了低濃度TiO2 NPs（5 mg/L）對家蠶飼料效率的影響。利用數(shù)字基因表達(dá)譜（Digital Gene Expression Profiling，DGE）技術(shù)分析家蠶飼料效率變化的原因，主要研究結(jié)果如下:
　　1.TiO2 NPs對家蠶飼料效率的影響:
　　為了研究TiO2 NPs（5 mg/L）對家蠶飼料效率的影響，調(diào)查家蠶飼料效率（食下量、消化量、

4、消化率），繭質(zhì)（全繭量、繭層量、繭層率）及絲質(zhì)（平均繭絲長、解舒率、纖度、凈度）數(shù)據(jù)。結(jié)果表明，家蠶添食TiO2 NPs后,食下量增加了3.254％，消化率增加了16.373%，齡期延長了6.756 h，熟蠶體重增加了11.231%，全繭量增加了5.601%，繭層量增加了9.318%，繭層率增加了3.521%。平均繭絲長，解舒率和凈度分別增加了3.152%、17.574%、1.717%，繭絲纖度降低了0.192%。以上結(jié)果表明，TiO2

5、 NPs添食不僅能夠提高家蠶的飼料效率，增加蠶繭產(chǎn)量，還能改善絲質(zhì)。
　　2.TiO2 NPs處理后家蠶中腸DGE數(shù)據(jù)分析
　　為了研究TiO2 NPs處理后家蠶飼料效率提高的原因，本研究以5齡3足天家蠶中腸為研究材料進(jìn)行了DGE數(shù)據(jù)分析，通過轉(zhuǎn)錄和表達(dá)譜數(shù)據(jù)分析TiO2 NPs提高家蠶飼料效率的分子機(jī)制。DGE數(shù)據(jù)分析表明，共檢測到基因4011個，其中顯著差異表達(dá)基因共127個，上調(diào)57個，下調(diào)70個，同時通過GO和KEG

6、G注釋將差異表達(dá)基因進(jìn)行分類。為了檢測 DGE數(shù)據(jù)的可靠性，本文通過實時熒光定量 PCR（Real-time quantitative Polymerase Chain Reaction，qRT-PCR）驗證了6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶（6-phosphogluconate dehydrogenase，6PD），絲氨酸蛋白酶前體（serine protease precursor，SPP），35K蛋白酶（35kDa protease，35K

7、），谷氨酸脫氫酶（glutamate dehydrogenase，GD）以及ATP合成酶（ATP synthase，ATP）5個與消化有關(guān)基因的表達(dá)水平，其結(jié)果與DGE結(jié)果一致。測定了3種主要消化酶的活性，包括海藻糖酶（Trehalase）、蛋白酶（Protease）和脂肪酶（Lipase）。結(jié)果顯示，TiO2 NPs處理組活性比對照組分別增加了42.553%，78.125%和33.333%。本研究結(jié)果表明，TiO2 NPs處理后提高了