我国天蚕研究的现状与展望


              沈孝行 汪嘉霖 娄齐年
               (山东省蚕业研究所 264002)

摘 要 天蚕丝呈天然珠宝绿色,优泽优美,具有独特性能,有较高的开发利用价值。本文概述我国对天蚕利用和研究的历史、近年对天蚕超微结构,生物学特性、饲养与制种技术、基因工程、病虫害防治、茧丝性状与缫丝工艺等研究现状,分析了天蚕生产存在的问题,并对发展天蚕生产提出了建议。
关键词 天蚕 研究现状 展望


  天蚕(Antheraea yamamai)与柞蚕(A.pernyi) 是同科异种的一化性野生绢丝昆虫。天蚕丝具有天然珠宝绿色,有独特的光泽、丝质柔软、强韧,被誉为“纤 维皇后”,国际市场上丝价为桑蚕丝、柞蚕丝的数十倍。
  天蚕在我国分布广泛,中温带的兴安岭—长白山区栎林中的长白山天蚕;暖湿带由长白山东北向西南延伸的千山山脉亦有长白山天蚕;北亚热带的大别山区河南等省的大别山天蚕;中亚热带的四川。桂北、湖南有苗岭天蚕。
  天蚕饲料主要是柞树,柞树又名橡树、栎树,属壳斗科(Fagaceae)栎属(Quercas)。我国的柞林资源丰富,遍及全国28个省区,约有1.8亿亩,其中1000万亩以上的有七个省区,过去供柞蚕饲养用的柞林种不到十分之一。柞树品种很多,有麻栎、辽东栎、蒙古栎、白栎、槲栎等,分布在东北、华北、华东、华中一带,长期以来这些地区,已有饲养柞蚕的习惯,对开发天蚕生产极为有利。

  1 我国天蚕研究的历史和现状

  1.1 我国早期和现在对天蚕的研究
  天蚕在我国已有8O0多年,按古书《旧唐书·太宗本纪》载:“贞观千三年(公元639年)滁州言:野蚕食槲叶,成茧大如柰,其色绿,凡收六千五百七十硕;十四年六月已未,滁州野蚕成茧,凡收八千三百硕” (王元延,1962)。食槲叶营绿色茧,很可能就是天蚕。 Y.R.托尔马其耶夫《关于北满构置业》中记载:“19O0年在滨绥线发现柞蚕蛾—…·”在自然条件下,黑龙江省近代不可能有野生柞蚕蛾发生,很可能就是天蚕蛾。1933年辽宁熊岳等地进行过天蚕试验。同年,赤昭治男面向我国东北编著出版《最新天蚕及柞蚕论》。1934年,小池甚一发行《满州天蚕饲育》。这些都是我国天蚕早期研究活动和论著。以后在1956—1957、1959一1962、1964-1966、1979一1982,先后继续对天蚕进行了试验,当时主要有中国农业科学院蚕业研究所,沈阳农业大学,黑龙江、辽宁、山东等省科研单位。 从八十年代到九十年代,我国对天蚕的研究异军突起,除上述省区外,有吉林、浙江、河南、安徽、广西、湖南、上海、厦门、大连等省市的科研所、大专院校以及 有关单位。从不同角度对天蚕进行了研究。从研究内容来看,中国科学院及高等院校着重对天蚕的基础研究,各省区重点对实用生产技术研究。由于各单位紧密配合,协作攻关,在最短时间内,取得了一大批科研成果。在此基础上,1990年由浙江农业大学等四个单 位,发起在杭州召开了全国首届天蚕学术讨论会,会上交流论文56篇。内容丰富多彩,既有理论,又有实际经验,并对今后的研究指出方向,为进一步开发天蚕的利用奠定了基础。
  1.2 天蚕超微结构的研究
  胡萃等(1991),崔之怀等(1991)对天蚕卵壳表面超微结构作了观察,天蚕受精孔大多是7-10个,受精孔管11一13条;黄恩友(1991)对天蚕幼虫的刚毛瘤作了观察和描述;叶恭银等(1991)观察了天蚕幼虫腹足趾钩的数目和长度,与柞蚕有明显差异;洪健等(1991)观察了幼虫头壳、触角、单眼、口器等的表面微细结构,同时观察天蚕丝腺中液状丝物质的超微形态及其茧丝结构的关系,发现营茧期间丝腺腔中的液状丝素为一多泡结构,认为天蚕茧丝的多孔隙丝素物质。是由多泡状的液状丝素在丝腺腔内移动时经过结构变化而形成的。
  1.3 天蚕生物学特性的研究
  天蚕在我国一年一代,目前国内饲养的天蚕主要来自东北地区野生天蚕,亦有少数从日本国引进的日本天蚕。天蚕蚁蚕在卵壳内越冬、翌年4月下旬或5月初孵化出蚕,一般在6月中下旬至7月初营茧。幼虫为四眠五龄,全龄经过45—50天,由于不同地区,气候与饲料变化的影响,亦会发生三眠蚕或五眠蚕,一般在7月上中旬至8月初羽化、交配、产卵。中 国天蚕无夏眠蛹发生,而日本天蚕龄期略长,大部蛹发生夏季滞育(夏眠蛹约占60-95%)多数蛹龄经过57-90天。天蚕蛾产卵后10天左右,胚胎发育完成,变成幼虫体进入滞育,滞育卵在自然状态下,卵期长达270天左右。为解决一年多次养天蚕,由谈恩智 (1986)用咪唑类化合物KK-42处理蚕卵,解除了卵的治育,获得了孵化卵。钟香臣等(1991)用B一脱皮素,早熟素Ⅱ或KK—42,结合低温(5℃)均可终止卵的滞育,其中以滞育早期的卵,先在5℃下处理15天再涂布KK—42,粘度10ug为最好,对化率高(>95%)对化历期短(4-6天)。天蚕滞育卵亦可长期低温冷藏,据沈孝行(1992)试验,在翌年气温回升前,将越年滞育投入铁皮箱内,一般在2月下旬或3月初,进入冷库冷藏;冷藏温度1一2.5℃土1℃,经120天至七月中旬出库,对孵化不受影响,孵化率达90%以上,虫蛹生活力接近正常。胡萃等(1991)对天蚕生物学特性,营养指标,幼虫取食行为及体重增长曲线进行了观察。认为蚕卵孵化高峰时刻在6—8时;三眠蚕龄期经过36—41天,四眠蚕为42.5—46.5天,五眠蚕为49.6-59天;四眠蚕每头蚕食叶量为307705.67mm2或36897.95mg,五眠蚕每头食叶量为391394.33mm2或42190.63mg;四蚕或五眠蚕的蚁蚕增长,分别为1841.76倍或1863.55倍;四眠蚕幼虫近似消化率为28.33%;五眠蚕为30.79%沈孝行等(1990)对天蚕蚁蚕活动行为进行了观察,天蚕蚁蚕爬行流动量大,有较强的野生性与趋光性,随着室内饲养时间的推延,爬行活动减弱,蚁蚕第1-2天爬行最强。流动量达27-33%,第3天为11.68%,第4天爬行明显减少,流动量为2.42%,第5-6天蚕座基本安宁。叶恭银等(1995)用咪唑类化合物金鹿三眠素对天蚕眠性和茧质进行了研究,三龄起后24小时用三眠素500PPm添食。能获得天蚕三眠蚕,三眠茧的茧层量比对照轻20~25%。沈孝行等(1995)咪唑类化合物富民利,在五龄的第6——8天用浓度600—900PPm添食,能明显提高茧质,全茧量提高3-9%,茧层量提高12一18%,茧层率提高O.75—0.8个百分点。天蚕、柞蚕远缘杂交,四荣乐(1981),段庆武(1990)等研究,杂交F1代的茧丝介于二亲之间, 除回收率高于柞蚕外,其余性状低于柞蚕,纤度比柞蚕细,强伸度高于柞蚕,丝色为黄绿色,但比天蚕丝色浅。朱有敏等(1988)对天、柞蚕杂交F1代的精子长度作了比较;吕断业等(1995)对杂交F1代生殖力进行了研究。秦利(1996)实验,天蚕×柞蚕平均交配率达80%,柞蚕×天蚕交配率仅为6.67%,杂交F1代的卵不滞育,蚁蚕体色为黑色,3龄后头壳开始变淡兰色,以后变淡绿色;杂交F1代的蛹均为滞育蛹,越冬蛹在第二年腹内无卵,如果将滞育蛹当年补温暖茧。羽化的雄蛾腹内虽有卵粒,但自交或与柞蚕回交,均不受精,所以F1代的雌体没有生殖能力,雄体有生殖能力;从茧丝分析,杂交F1代氨基酸成的含量多数与天蚕相似,部分氨基酸含量介于二亲之间。沈孝行等(1994)对日本天蚕夏眠蛹的解除,找出从吐丝后或蜕统应化蛹前后开始,连续用短光照(10L-14D)控光,至化蛹后8-10天,是解除夏眠蛹的最佳控光时期,控光后蛹龄缩短45—53天。
  1.4 天蚕饲养与制种技术的研究
  中国天蚕种性较杂,蛾翅色驳杂,有黄、黄褐、灰、灰褐以及红色等多种类型。黑龙江省从六十年代末开始对天蚕蛾色进行分高选育,并以蛾色建立品系,辽宁省蚕业科学研究所从1984年将搜集的野生天蚕,通过自交纯系选育,经12年育成天蚕品种“84O8”。
  天蚕饲养方法一般有四种类型;①全龄室内育, ②全龄室外育或室外网罩育,③稚蚕l—2龄室内育,④人工饲育。室内饲育分单头育,混合育。饲育工具有瓶育、盆育、盒有、塑料膜复盖或袋育,插技育等多种。相世忠等(1991),范久戈等(1992)实验后,认为全龄室内育可行的,是保留增产的有效措施,但事前必须严格消毒,杜绝病源体;室内全龄单头瓶育结茧率高(93%),但工作量大,全龄室外饲育,结茧率低为3.7%,不易保留,如改用网罩保护,产量明显提高,结茧率达41.7%,沈孝行等(1993)研究全龄室内混合育,即1—2龄用塑料簇具立体育,3-5龄用箱式立体育,结茧率达91.67%,比其它饲养形式,结茧率提高27—50个百分点。虫蛹生命率提高10一38个百分点。马文石(1992)饲养比较,以稚蚕1-2龄室内育3龄移至室外育,结茧率达71.9%,这一方法。适于农村生产达到实用化。董茂恒等(1991),冯绳祖等(1991)实验后认为,天蚕室内育全龄适宜温度为24~25℃,但稚蚕期宜适当偏高,壮蚕期温度适当偏低。张涛等(1991)找出室内育用的塑料膜,以半透明乳白色成为最佳,应用此膜,蚕座安宁,有利于饲养管理。
  天蚕人工饲料,由王蜀嘉(l986)选出5号配方较好,吃食率达到94%,饲料成本每公斤降至3.307元,达到了实用化。胡萃等(1991)选出5种适于1-2龄饲料配方,存活率均达86%以上,有2种配方适合于3龄后饲育,蚁蚕化蛹率为43%左右。
  天蚕制种期的交配率高低,直接影响天蚕开发的关键性技术。天蚕蛾交配与柞蚕蛾不同,对交配环境极为敏感,它只限于夜间进行。交配率的高低品种间有差别,一般日本种比中国种容易交配,交配办法有多种,有将雌雄蛾同时放入笼内、盒内、筐内、甚至室内空间,室外有柞墩上网罩或柞林网罩。以上各种形式在人为控制下交配;很难达到成功,交配率仅达0-20%,辽宁省用助交法,适当提高交配率、陈连忠等(1990),相世忠等(1991)采用不同交配方式试验,结果以拴雌蛾放飞雄蛾自由交配为最好,交配率达80%以上,达到实用化。
  1.5 天蚕基因工程的研究
  李振刚等(1990)从天蚕丝腺中提取模板活性染色质,其中含有丝质蛋白的有关基因,用激光微束转移到柞蚕的受精卵中所得的后代,在茧色上没有变化,但丝质的氨基酸组成有明显变化,性状接近天蚕, 基因转移获得成功。王斌等(1995)采用差速离心和碱 变性法,以9种限制性内切核酸酶对天蚕和柞蚕mtDNA进行了单酶切分析,发现这两种蚕的mtDNA在分子长度和酶切类型上存在明显差异。周丛照等(1995)研究了天蚕丝素和丝胶的分子量,认为天蚕后部丝腺,丝素重链的分子母为330KD;天蚕丝胶的组分尚不明了。益智启等(1997)用5龄天蚕幼虫后部丝腺,提取的DNA为模板,利用PCR技术,成功地克隆了天蚕丝素基因 5’末端及其侧翼区域(1138bP) 并对其核苷酸序列进行了测定。林永丽等(1998)用保幼激素类似物(metboprene)。分三种浓度处理天蚕五龄的第6或第8天。比较分析了激素处理后,对后部丝腺中核酸含量及可溶蛋白组成与含量的变化。 
  1.6 天蚕病虫害防治的研究
  天蚕主要病害有病毒病(脓病)、微粒子病、软化病、僵病等。以脓病为害最严重,其次是软化病。据山东省蚕业研究所调查研究,天蚕病毒的发病经过与柞蚕病毒基本相似,天蚕、柞蚕的病毒病是相互传染的。因此,天蚕场内禁止放养柞蚕,天蚕应由专人放养;在防病方法上,以综合防病效果较好,①蚕卵用3%甲醛溶液消毒,②蚕室蚕具二次药剂消毒。③加强室内养蚁管理,防止蚁蚕乱爬,蚕座偏稀及时换气排温,④ 壮蚕期合理调节饲料后发现病弱蚕及时淘汰隔离。由于采取综合防病,四年来(1992—1995)脓病发病率控制在2%以下。张秀珍等(1996)对天蚕和柞蚕核多角体病素DNA限制性内切酸酶解分析,用酚法提取天蚕和柞蚕NpV-DNA,并用限性内切酶ECOR1水解两种蚕的NPV—DNA,其结果得到单酶解相同数量的5菜谱带,说明两种病毒亲缘关系是相近的。马文石等(1992)用LF蚕药,稚蚕用浓度0.025%,状蚕用0.05%,隔天添食一次,结果,添食药区软化病发生率比对照区降低7.4个百分点,死笼茧率仅为对照的21.13%,产量提高7.4%。沈孝行等(1991)用克氯素或克红素,从二龄起每龄添食1一2次,结果,幼虫期软化病发生率降低4.1个百分点,旧病得到控制,结茧率提高12.87一16.21个百分点。刘淑敏等(1991)对天蚕微粒子病的发生,传染途经、病症、病原作了研究,经检查后发现有三种不同形态的孢子,其中A型孢子长3.0—4.5um.宽1.5一2.25um,A型孢子为害最重;天蚕、柞蚕的微粒子病能相互传染;传染途径由胚种传染和经口传染。
  孙文民(1983)试验,将天蚕与柞蚕放在同一柞树上饲育,结果、天蚕幼虫的蝇寄生率大于柞蚕蝇寄生率的2-3倍,受害极为严重,如用天蚕蝇稀泽液在五龄盛食期喷树冠,试验区蝇寄生率为0.2%,对照区蝇寄生率19%,防治效果明显。胡萃等(1994)在浙江 省境内首次发现白跗平腹小蜂( Anasta-tus albitarsis Ashmead)、舞毒蛾卵平腹小蜂(Anas-tatus japonicus Ashmead)寄生在天蚕卵内;梳胫饰腹寄蝇(Bleaharipa schineric Mesnil)寄生在天蚕幼虫体内。
  1.7 茧丝性状及缫丝工艺的研究
  秦利等(1991)观察天蚕茧层茧丝排列,认为茧层分外、中、内三层,茧丝排列大多为8字形,少数为S 形。叶恭银等(1991)分析了茧层表面白色粉末形态和成分,白色粉末呈晶状体,主要是Ca化合物,约占75%,其中队已CaC22为主要。王云翘等(1991)测定了天蚕茧18种氨基酸和无机元素,以丙氨酸为最重,其次是甘氨酸,最轻的是精氨酸。纪涛等(1991)用核磁共振波谱和红外光谱鉴定天蚕茧层公蛋白结构。结果,用核磁共振波谱,天蚕茧的天门冬氨酸(ASP)和酪氨酸Tyr)的Cβ特征谱峰(837-39PPm)有良好的 分辨;用红外光谱鉴定天蚕茧层1530cm-1谱峰相对强度低是其被氧化所制。华跃进等(1991)用荧光光谱分析天蚕茧,结果,天蚕茧能吸收紫外光,并发射特征性荧光光谱,最大激发波长为Ee×=385.7nm,最大发射波长Em=475.5nm。刘冠峰等(1991),张玉清(1991)对室内饲育的天蚕茧丝性状,缫丝特性及服用性能作了研究。认为天蚕干茧茧层率较低,为27—28%,缫丝性能差异大,对茧丝丝长的变化影响大,平均丝长为300m左右,丝胶含最20.51%,缫得天蚕丝为浅黄绿色,经适量精练后成为鲜艳的淡绿色;单丝的断面多呈不规则扁平形,这是天蚕丝独特的光泽,天蚕丝断面有孔,纵面呈现多平行干纤维轴向的线条和空隙,这些空隙和空孔对吸汗传湿起着重要作用,证实天蚕丝作为夏季服用织物的湿传递性能是极为优良的。王建业等(1991)对煮茧方法和缫丝特性作了研究。任长税等(1996)对天茧缫丝工艺,提出了合理控制煮茧温度与时间,煮茧中加入适量解舒剂能有效地提高解舒率,同时在煮茧液中加保色剂到基本保持天蚕茧原色。
  综上概述。近年来我国对天蚕的研究已取得突破性的进展,有不少成果学术水平很高,在生产技术上实用性很大,已基本上适应我国当前开发天蚕生产的实用化技术要求。为开发利用天蚕珍贵资源,充分利用柞林,提高柞林经济效益,是解决山区农民脱贫致富的较好副业,亦是发展外向型经济的特色产品,为进一步促进我国农业和丝绸工业的发展,亟需加强对天蚕研究,这将使我国天蚕研究和开发利用工作迅速推向前进。

  2 立足国内展望未来

  自八十年代以来,各地对天蚕丝的开发研究做了大量工作,并生产出部分天蚕丝出口创汇,获得较好收益。
  我国的柞林资源和天蚕资源极为丰富,如果在现有应用面积中,划出少量柞林发展天蚕生产,其蚕茧产量极为可观,天蚕、柞蚕饲养方法基本相似,我国有饲养柞蚕的丰富经验和良繁体系,按现有技术力量完全可以胜任天蚕生产。事实证明天蚕从北方到南方,都能饲养、生产、繁种、“落户”缫丝工艺近年来亦有较大突破,已总结出一套对天蚕茧保色缫丝的新工艺。
  为加快天蚕业的发展,提出以下三点建议:(1)国家要加大对丝纺工业扶助的力度,从缫丝、织绸(刺绣),到服装设计加工,配套开发新产品投入市场;并加强与外商联系,力争天蚕丝及其织制品多出口、多创汇。
  (2)在东北地区建立天蚕茧原料生产基地,以保证原料茧的供应。
  (3)加强对科研的投入和领导。重点研究天蚕的简易化饲育技术,培育体强质优的天蚕新品种,降低稚蚕用人工饲料成本,改进天蚕蛾计划交配制种方法,提高天蚕的缫丝工艺及加强副产物综合开发利用等等。