徐 东 生
(湖北孝感师范高等专科学校林特系 432100)
从本世纪70年代初激素养蚕开始至今已有20年了,这期间广大的蚕业工作者从理论和实践上对保幼激素(JH)和蜕应激素(MH)的增产效果,增丝机理进行了许多研究,取得了一些成果。目前使用的保幼激素是人工合成的具有保幼激素活性的保幼激素类似物(JHA),蜕皮激素是从植物体内提取的。现将激素研究的概况简述如下:
一、JHA的增丝作用和增丝机理
1、增丝作用。JHA对全茧量的增产幅度为5-46%,一般为15%左右,对茧层量的增幅为2-35%,一般为10%左右。JHA对茧层率的作用较复杂,有增有减,总的来看,很少有提高的,对叶丝转化率无增产效果。
2、增丝原理。在研究增丝作用的基础上。阐明其增丝机理,以便更大限度地发挥其增丝作用。为此,许多学者在这方面进行了一些研究,研究了许多酶类及与丝蛋白合成有关的物质如DNA、RNA。
桑叶氨基酸中谷氨酸含量最高,丝蛋白中谷氨酸极少,而丙氨酸含量具18种氨基的第二位,是丝蛋白中的4种大量氨基酸之一。这是由于在丝腺中谷氨酸——丙酮酸转氨酶(GPT)的作用下,谷氨酸变成丙氨酸。故在增丝机理研究中,研究GPT的较多。研究发现,HA能提高后部丝腺GPT活力,且活力提高幅度大,一般20%一40%,有时达50%。许延森、林浩等还发现JHA能提高脂肪体丙氨酸— —乙醛酶转氨酶,谷氨酸一天门冬氨酸转化酶等催化氨基酸合成的酶的活性,还能提高精氨酸酶,消化活蛋白酶的活性。大量试验证明, JHA对多种酶都有正调控作用。
JHA的增丝作用都伴随龄期延长。5龄中期处理的延长最多,初期次之,中期以后逐渐减弱,以至消失,龄期延长时间为20-50小时,从实用上看,以延长24小时左右为宜。郭郛发现,HA处理后细胞内自噬体,溶酶体减少或延迟出现,认为JHA能延缓细胞瓦解即延缓变态的进程,并能推迟MH分泌峰的出现是其延长田期的机理。
5龄不同时期处理JHA对DNA的合成有不同影响,前期多为促进,后期多半抑制,并能使DNA结构松驰,有利RNA转录、JHA对RNA的合成多为促进作用。因此,许多学者认为JHA在转录水平上控制丝蛋白的合成。
综上所述,JHA
增丝的原理有二方面,一是提高转氨酶等其它酶活性,促进RNA转录,为经蛋白的合成提供大量氨基酸和模板,二是延长龄期,增加营养积累,延长丝蛋白合成时间。
二、MH的增丝作用和增丝机理
1、增丝作用、许多研究表明,5龄早期使用MH,龄期长短不变或略有延长,一般4-9小时,茧层量增加2%一18%,叶丝转化率增8%~15%。
2、增丝机理。同JHA一样,MH也能提高多种酶活性,如后部丝腺GPT、丙氨酸——酮丙二酸转氨酶,丙氨酸——乙醛酸转氨酶、鸟氨酸酶等,对GPT活力提高幅度也达5-50%,这同JHA相似。不同的是JHA在5龄初期处理才能对丝蛋白合成的有关酶起明显调控作用,过早过迟无明显效应,而MH在5龄前期和后期均能引起有关转氨酶活力提高,从此看,MH对菌的作用比JHA强。
MH对核酸的影响亦随添食浓度和时期而异,在适宜浓度下,凡前期添食对RNA为促进作用,中期添食对RNA为抑制作用;低剂量每天处理对DNA为强烈促进,前期或中期一次性处理为抑制。联系只有前期使用才能增产看,激素对RNA的促进作用有重要意义。戴玉锦还发现,MH对脂肪体蛋白质合成也具有促进作用。
三、JHA和MH在增丝中的关系
JHA延长龄期比MH为多,对全茧量作用明显,其次为茧层最,对茧层率、叶丝转化率无明显作用,有时还下降。MH延长龄期不超过1小时,对茧层量、茧层率的增幅比JHA大,效果稳定,即不论多少,增产是肯定的,能提高叶丝转化率,但对全茧量影响小,MH的增产幅度有待进一步提高才能广泛使用。
JH的基本作用是保持幼虫形态,延长龄期,而MH促进蜕皮,缩短龄期,但它们却都能提高GPT等转氨酶活力及促进核酸和蛋白质合成等,真好似“异曲同工”,这引起了研究者的极大兴趣。事实上,JH和MH的作用是相辅相成的,既互相联系,又互朝制约,对丝蛋白的合成都有有利和不利方面。JH单独作用抑制丝蛋白会成,MH单独作用,丝腺提前解离,只有二种激素比例一定时,才能促进丝蛋白大量合成。
不同时期处理JHA,和MH表现的效应不同是由于蚕体内源激素含量不同所致。蚕体内源激素处于不断变化的动态之中,因而产生许多不同的激素环境,不同的激素环境代表不同的激素状态,而靶组织对不同的激应状态产生不同的应答,由此引起生理现象的改变。
激素对基因有重要的调控作用,而酶又是基因的产物,所以,激素对篮的生成和活性大小有明显影响,JH能通过对基因的作用生成更多的酶,或提高现有酶的活力,或使酶原激活。HA和MH对许多酶都有正调控作用也说明了这一点。JH和MH在蚕的生长发育中起重要调节作用。消化老的表皮需要水解酶,产生新的表皮需要合成蛋白质,几丁质等物质,也要活化相应的酶,成虫原基的出现需要诱导出相应的mRNA,激素的作用在于有选择性地解除对遗传信息的抑制,诱导出特异蛋白合成所需的RNA,这也许是MH和JHA在提高酶活力,促进核酸和蛋白质合成等方面表现出共性的重要原因。由此而论,激素对GPT活力的提高不一定导致丝量增加,从GPT对叶丝转化率无影响也说明了这一点。
总之,丝蛋白的合成是一个十分复杂的生化过程,而JHA和MH的效应也是十分复杂的,有相同之处。也有不同之点,增丝机理不尽相同。JHA和MH能延长龄期,延长丝蛋白合成时间,增产蚕茧,这一点已为大家公认,增丝作用的其他机理,有待进一步研究。
四、结束语和愿望
通过20余年的研究,激素养蚕已能付之实用,并取得很好效果。保幼激素只在桑叶过剩时才能使用,而蚕农唯恐桑叶过剩而浪费,养蚕数量大都偏多,故生产上JHA使用并不多。MH生产容易,使用较多,主要用于催熟和作整齐剂使用,用于增丝的很少。一是广大蚕农不知道,二是增产幅度不大,时大时小。若能把增产幅度稳定在20%左右,将大大调动蚕农使用激素的积极性。今后应研制高洁性的激素及选育对激素敏感的蚕品种,把增产幅度稳定在20%左右是可能的。
激素虽能提高GPT活力,而丝蛋白合成需18种氨基酸,激素对其它蛋白质合成有关酶的活性是否都能提高还不详,因此,有必要作进一步研究,对使用激素后的丝蛋白组成也需进行研究。
蚕体生长发育受脑激素(PTTH)、JH、MH
和DH(滞育激素)等的调节控制,脑激素对
JH、MH和DH都有严格控制,在内外因子的
影响下,首先引起脑激素含量的变化,脑激素再
去影响咽侧体、前胸腺、咽下神经节的分泌活
性,引起JH、MH、DH的分泌量变化,表现出生
长、生育、蜕皮、滞育等生命现象。目前对激素的
研究都脱离了脑激素。脑激素是多肽,合成困
难,但随着科技技术的发展,待到脑激素人工合
成后,用脑激素会控制JH和MH他含量,进而
达到增丝的目的,或许会取得更大进展。
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