蚕业科学研究现状及发展方向


                 郝 瑜
            (湖北省农科院蚕业研究所 430070)

  起源于中国的蚕丝业,迄今已有5000多年的悠久历史。在社会经济高速发展,人们物 质文化生活水平日益提高的当今时代,蚕丝产品保健性、舒适性和美观性的特点,迎合人 们追求高品位的时尚需求,从而促使蚕丝产业空前发展。据统计,1994年全世界蚕茧产量 达93.471万吨,生丝产量达10.6204万吨。
  中国作为世界蚕业发源地,本世纪,特别是建国以后,蚕业生产取得了巨大进步,继1970年蚕茧产量首次超过日本以后,1977年生丝产量再超日本,一跃成为世界最大的蚕丝生产国。1994年我国桑蚕茧产量68.29万吨,生丝产量725万吨,分别占世界总产量的73.1%和72.0%。目前,我国约有桑园面积86.67万公倾(130O万亩),有20O0多万农户从 事蚕丝生产,其茧丝绸及服饰在世界市场身 的占有率分别为蚕茧85%左右,生丝82%左 右,真丝绸50%左右,丝绸服饰45%左右,是我国目前唯一在世界上具有垄断地位的商品
  蚕丝生产的空前发展,在很大程度上,得益于蚕业科学技术的长足进步。本世纪蚕业 科学在不断吸收新理论、新技术的基础上,逐渐形成了基础与应用学科齐全、理论与实践 体系完整的专门科学。蚕业科学各学科领域研究的不断深入,不仅对发展整个生命科学作出卓越贡献,更为全面促进蚕业生产的发展和提高,发挥了巨大作用。本文拟就蚕业科 学,本世纪最具代生性研究的几个方面,特别是70年代以来的最新研究进展、作一简单介 绍,同时展望蚕业科学21世纪的发展方向。

  1 家蚕品种选育研究

  1.l 常规品种选育
  家蚕本世纪20年代即在大面积生产上推行一代杂交种。是杂交优质利用最早的农业昆虫之一。在近一个世纪的岁月里,蚕业工作者,通过以家蚕遗传学与生物统计学为基础,充分利用种质资源的多样性,育成了一大批体质强健、产丝量高、丝品质优、配合力好、 繁育系数高、适应不同地区推广的实用蚕品种一。我国的蚕品种研究,始于40年代的孙本 忠先生。他主持进行家蚕品种品系整理,先后选拔出5个优良品种的10个品系,供生产上 应用,解决了当时生产上蚕品种混乱的局面,结束了我国家蚕品种的”土种”时代。建国以后,我国先后选育推广了70多个优良蚕品种的杂交组合,特别是自1980年,全国建立了 统一的新品种审定机制以来,一大批具有划时代特点的蚕品种通过全国审定,并在全国各生产蚕区推广。据统计1980-1996年16年间,参加全国审定签定的新蚕品种达59个,有30多个新品种通过国家审定或认定,其中更以春蕾×链球、菁松×皓月、芙蓉×湘晖、黄鹤×朝霞为代表的优良品种,顺利实现了我国建国以来的第4次品种更新换代。目前我国生产上使用的蚕品种,春用品种茧层率达25%左右,一茧丝长1300m以上,鲜毛茧出丝率接近20%,夏秋用品种苗层率22%以上,一茧丝长1100m左右,鲜毛茧出丝率达到16%一17%。蚕品种水平的进步,为近代蚕业经济发展提供了物质基础。
  1.2 特殊用途蚕品种的选育
  随着经济的发展,人们对丝绸产品多层次的需求越来越迫切。为了满足人们的特殊需求,蚕业发达国家—日本,自80年代开始,即大力开展特殊用途蚕品种的选育工作,并取得可喜成果。1985年超高产品种“翔萌”育成,真万头收茧量达22kg以上;1987年长丝长品种“大鹫”育成,其一茧丝长达1700m以上,1989年超细纤度品种“黎明”和超粗纤度 品种“魁”育成,其茧丝纤度“黎明”2D左右,“魁”为4.3D;1990年广食性蚕品种“新朝雾”育成,该品种能摄食少含或不含桑叶粉、混合多种家畜用饲料原料的低成本人工饲 料。我国的特用蚕品种研究,起步虽晚,但仍然富有成效。80年代末陕西育成高茧层率蚕 品种122、123等,其茧层率超过30%;90年代中国农科院蚕业研究所,先后选育出黑蛾、 毛鳞毛等具有特殊生产意义的基础品种;罗玉功等(1996)育成高出丝率品种125,其鲜毛 茧出率达22%以上;吴玉澄(1996)育成多产卵基础品种GE多,其单蛾产卵量达800粒, 比现行品种提高50%以上等。特用蚕品种的育成,对蚕丝产品的深度与广度开发,具有重 要意义。

  2 家蚕性别控制研究

  由于雄蚕体质强健,茧丝性状优良、叶丝转化效率高,因此,控制家蚕性别,实现专养雄蚕,是家蚕育种工作者长期追求的目标,田岛弥太郎(1941)用X射线诱变,使家蚕第二染色体上的煤灰色基因片段,成功地转移到W性染色体上,作成第一个斑纹限性系统,该 。系统幼虫期雌蚕为花蚕,雄蚕为白蚕,可以通斑纹鉴别来达到专养雄蚕的目的。随后限性普斑、限性茶斑、限性虎班、限性卵色、限性茧色系统相性作成。70年代,前苏联斯特隆尼可夫院士借助卵色限性系统与性连锁平衡致死基因,育成了仅雄蚕能正常孵化的品种,实现了专养雄蚕从理论到实用的飞跃。我国80年代以来,有关家蚕性别控制研究也取得很 大进展。潘庆文等(1998)报道采用单性生殖技术,获得只产生雄蚕的单性生殖系和只产 生雄蚕的雄核发育系;潘庆中等(1994)报道,发现催青温湿应敏感系统、该系统可以通过控制温湿度来控制家蚕的性别。在限性品种选育方面,一批斑纹限性实用品种相继通过 省、国家鉴定,其中湖北、湖南蚕桑研究所,还育成了斑纹双限性品种,并分别通过省级和国家鉴定。

  3 家蚕遗传学研究

  家蚕具有生活周期短、饲养容易,蕴含丰富遗传信息等特殊生物学性状,是从事遗传 学研究最为理想的材料之一。以日本田中义磨先生为先导的家蚕遗传学研究始于本世纪 初,早期的家蚕遗传研究几乎与果蝇遗传学研究齐名。有关家蚕性状的遗传学研究,对应 证和发展现代独立遗传与连锁遗传理论,做出了突出贡献。迄今为止,有记载的家蚕性状 达400多个,其中有200多个性状进行了基因定位,家蚕的27个连锁群已发现、余下的第28连锁群也有标志基因,并做出了相应的实验染色体图。我国的家蚕基因分析工作,首推蒋同庆先生及其后继者,他们先后发现了第5白卵、新黑色蚕,刺形荣斑、杏黄色卵、桂灰卵、第2长卵、第2贤型卵等10多个新的遗传基因,丰富了家蚕遗传基因库。在家蚕染色体的细胞遗传学方面,李振刚(1980)对家蚕中期染色体进行分类;蒋同庆等(1985,1987)对家蚕减数分裂前期染色体进行组型分析,并作成染色粒图谱和ASG带图谱;向仲怀等(1990)利用斑纹限性材料,在显微镜下观察到ZW性染色体的不对称配对,并首次在人工诱变系统中观察到过剩染色体片段。

  4 家蚕分子生物学研究

  随着近代生物技术理论的确立和深入,有关家蚕分子生物学研究,成为近代蚕业科学研究的热点,1970年,日本铃木博士首先分离鉴定家蚕丝素mRNA,80年代志村教授发现丝素分子的35KD重(H)链与25KD轻(L)键,并进行基因克隆。目前在蚕方面分离、克隆的基因就有丝心蛋白H链和L链基因、丝胶蛋白基因、绢丝腺tRNA基因、肌动蛋白基因、各种血液蛋白基因、蚕脑肽基因、抗菌肽基因等。在外源基因导入方面,1984年Maeda博士,建立第一个家蚕杆状病毒载体表达系统,随后应用家蚕(包括柞蚕、蓖麻蚕)杆状病毒载体进行基础分子生物学研究、新型工程病毒杀虫剂研制以及生产医学、农学上有重要应用价值的工程疫苗、活性蛋白等研究,得到深入开展。目前在蚕体成功表达的外源基因有氯霉素酰基转移酶(CAT)、人a干扰素(IFN—a)、类胰岛素生长因子Ⅱ(IGF—11)等。进入90年代一种由DNA内切片段长度喷多态性(RFLP)和随机扩增多态性DNA(RAPD)技术,带动起来的家蚕分子育种研究,成为了家蚕分子生物学研究的前沿科学。
  1990年美国Goldsmith博士提出所谓“国际蚕计划”,该计划拟通过RFLP技术构建高密 度(10cM)的分子连锁图,并以RFLP直接作为控针,在DNA水平上跟踪与检测含有目的基因的染色体片段,应用连锁RFLP标记来鉴定、转移和整合基因,通过基因操作,获得转基因蚕,从而大大提高常规育种的效率,实现分子育种。国内由向仲怀院士领导的科研小组,已兴起家蚕分子育种研究的基础工作,他们通过采用RAPD技术在家蚕系统分类,构建分子基因图谱方面作了大量的研究工作,并取得了阶段性成果,在外源基因导人家蚕方面,李振刚等(1995),陆天锡等(1995),分别将天蚕及南麻蚕的基因导人家蚕开展育种研究。

  5 家蚕人工饲料育研究

  家蚕人工饲料的开发与应用研究,是本世纪蚕业科学又一具有时代意义的研究成果。为了实现工厂化养蚕,节约养蚕成本,保护土地资源,日本自60年代开始即致力于家蚕人工饲料育的开发研究。目前在日本适合于小蚕人工饲料育和全龄人工饲料育的饲料配方已研究成功,一批适合于人工饲料育的蚕品种已相继育成,人工饲料在生产上的普及率已达40%以上。特别是1990年广食性蚕品种朝雾和新朝雾的育成推广,使日本蚕业界倡导的“一周养蚕计划”变成现实。所谓“一周养蚕计划”,就是1—4龄实行人工饲料育,农户仅饲料5龄蚕(约1周时间)的高效率养蚕方法。家蚕人工饲料育技术的确立。不仅对提高养蚕效象具有意义,而且对促进有关蚕体营养,代谢综生理学研究也发挥了重要作用。我国的人工饲料育研究,虽有一些研究报道,但尚未达到实用化水平。

  6 蚕业科学其他学科研究进展

  在桑树栽培学科方面,建国以来,我国已有40多个优良品种育成,收集、保存和整理 了2500多份桑树种质资源,查明了13个桑种与3个变种的分布地区、海拔高度与生态条件,发现了一批自然界罕见的天然多倍体材料,确定了以密植丰产为中心的栽桑配套技术体系。8O年代末90年代初育成并在生产上大面积推广应用的沙2×伦109,和多倍体杂交桑育种技术,开辟了桑树杂交优势利用的新领域、在国际上处于先进和领先水平。近年来在桑树基因工程研究方面,已取得进展。管志文等(1994),用携带人工合成的具有抗青枯病的柞蚕抗菌肽D基因的根瘤农杆菌感染桑叶盘,获得转基因苗,向仲怀(1995)、冯丽春(1996)应用RAPD技术,分别对9种材料和4个栽培桑种的40多份材料,从分子水平上进行系统分析研究。桑属植物的组织培 养技术已成熟,并开始走向实用化。桑树萎缩 病病源研究接近国际先进水平。在养蚕技术方面,继日本70年代建立人工饲料育技术体系以后,80年代李奕仁提出小蚕片叶立体育技术,谋求传统养蚕技术革新。在蚕病防治方面,自法国Louis paasteur在上个世纪开展家蚕微粒子研究以来,本世纪先后对家蚕病毒病、细菌病、真菌病及微孢子原虫病的危害症状、传染途经及防治方法进行了广泛深入的研究。近年有关家蚕病毒病原基因组克隆及全序列分析、基因内切酶图谱分析、主要病害的血清免疫学早期诊断等生物技术研究,开创了蚕病防治研究的新时代。在蚕体生理及激素养蚕研究方面,自70年代日本诸星静次郎博士对家蚕激素及发育生理机制的研究以来,激素养蚕已在生产上得到广泛应用。在蚕业计算机应用研究方面,继70年代日本开展蚕业数据库技术研究以后,80年代开始,我国也积极开展蚕业计算机应用技术研究,目前已开发出家蚕品种资源数据库及管理系统、家蚕杂交育种后代辅助选育专家系统、蚕病防治专家系统。蚕种催青智能测控系统等多种软件。

  7 蚕业科学尚未攻克的技术难点及面 向2王世纪研究方向

  本世纪蚕业科学虽然在各个学科领域取得了长足的研究进展,但仍然存在着许多尚需攻克的技术难点。笔者认为主要包括以下方面:蚕品种选育大多局限于杂交优势利用范围,谋求蚕桑育种新材料、新途经和新手段的生物技术研究大多停滞在实验室水平,危害家蚕长达一个多世纪的微粒子病,仍然没有得到根本解决,蚕业计算机应用研究的实用化程度不高等等。
  21世纪是生物技术发展的时代,面向21世纪的蚕业科学,应该以提高经济效益和可持续发展为目标,采用现代高科技手段,集中力量开展以下几方面的工作。
  1)常规品种选育:蚕品种在加强基础品种选育的基础上,开展高抗、优质、低耗实 用品种的选育。选育目标实验室成绩向出丝率春用品种22%、夏秋用品种20%以上的方向奋斗。桑品种选育应加强杂交优势利用研究及多倍体育种研究。
  2)选育特殊用途的蚕品种。在粗纤度、细纤度、限性、多产卵等研究的基础上,开展 抗高温、抗低湿、广食性、低温缫丝、天然散卵、平板丝、高饲料效率等特殊用途蚕品种的选育及相关产品的开发研究。
  3)运用组织培养、基因导入、分子标记等现代生物技术,开展蚕、桑育种新方法的研 究。加强利用蚕作为生物工厂,生产有用物质的应用研究,加快建立在RAPD、RFLP技术基础上的蚕、桑分子育种的研究步伐。开展桑属植物草本化的基础研究。
  4)蚕病防治,以治疗性药物研制,抗病基因导入为主,并集中力量攻克家蚕微粒子 病这一蚕病学研究难关。
  5)广泛收集、整理蚕桑品种资源,构建基因文库,为品种选育提供更多材料。开展蚕 种长期保存和随时孵化技术研究。
  6)加强蚕桑环保、生态学研究及节水、节能、省力化栽桑养蚕技术研究。开展蚕业经 济宏观调控技术及其可持续发展战略的理论及应用研究。蚕业计算机应用向深层次、网 络、图象处理和实用化方向发展。

                             主要参考文献(略)