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高浓度酵母粉对果蝇生长及寿命的影响
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【西药论文】【摘要】 目的 研究高浓度酵母粉对果蝇生长及寿命的影响。方法 测定不同浓度酵母粉培养的果蝇，生长过程中产卵量、成蝇鲜重、寿命、SOD活性和MDA含量的变化。结果 高浓度酵母粉培养果蝇的产卵量与成蝇鲜重显著增加(P<0.01，P<0.05)，但无性别差异;果蝇的最高寿命、平均寿命均显著缩短(P<0.01)，SOD活性和MDA含量变化显著(P<0.01，P<0.05)，保持较高水平，存活率呈急剧下降趋势。结论 高浓度酵母粉对果蝇生长具有促进作用，可使果蝇保持体内较高的SOD活性和MDA含量，且寿命显著缩短。
【关键词】 黑腹果蝇;酵母粉;寿命;超氧化物歧化酶;丙二醛
酵母粉是果蝇饲料中不可缺少的基本成分之一，研究表明酵母粉摄入限制下，果蝇寿命有明显的延长〔1〕 ，增加果蝇酵母粉摄入量对其产卵具有增加作用〔2〕 ，也能促进果蝇精子发生各阶段细胞数量的增加〔3〕 。但酵母粉摄入超过一定量时会促使果蝇寿命缩短〔4〕 ，Min和Tatar发现当培养基中酵母粉含量达到8%和16%(w/v)时，果蝇的寿命有明显的缩短〔5〕 ，但未对其生长发育的具体影响进行研究。果蝇的衰老、寿命与其体内自由基密切相关〔6，7〕 。本实验首次测定高浓度酵母粉培养下，果蝇基本生理指标及体内超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量的变化，探讨高浓度酵母粉对果蝇生长、繁殖及寿命的影响。
1 资料与方法
1.1 实验动物 野生型黑腹果蝇(Drosophila melanogster)CantonS品系，培养于 25 ℃，60%～75% RH，12L：12D 恒温恒湿培养箱。
1.2 试剂与仪器 酵母浸粉，北京双旋微生物培养基制品厂; SOD和MDA试剂盒，南京建成生物工程研究所。Beckman Microfuge 22R高速冷冻离心机，Germany;UV1600 紫外可见分光光度计，北京瑞利分析仪器公司;电动匀浆机IKAT8：Germany;Eppendorf移液枪：Germany。
1.3 实验用培养基 采用玉米-糖-酵母(CSY)培养基〔3〕 ，其中酵母粉含量分别为2%，10%和16%(w/v)，以2%作为对照组。
1.4 实验方法
1.4.1 寿命实验 收集各酵母粉浓度组8 h内新羽化未交配雌雄果蝇各200只，按性别随机分管培养，每管20只〔8〕 。每3天更换1次培养基，每天统计果蝇存活数、死亡数，直到全部死亡，计算平均寿命、最高寿命。
1.4.2 产卵量与鲜重测定 收集各酵母粉浓度组8 h内新羽化未交配雌雄蝇，分别放入对应的各酵母浓度组培养皿中培养，每皿1对，统计产卵数，并测定每天羽化成蝇的鲜重，每一浓度组重复50次。
1.4.3 SOD活性与MDA含量测定 每隔10 d取各酵母粉浓度组存活雌雄果蝇各75只，随机分为3个样本。每样本加0.25 ml生理盐水，在冰浴中以15 000 r/min匀浆10 s，间歇10 s，反复3次，制成组织匀浆;以8 000 r/min离心10 min，取上清即为待测液，分别测定SOD活性(羟胺法)和MDA含量(TBA法)，取其平均值。SOD活性和MDA含量的计量单位分别为U/ml和nmol/ml。
1.5 统计学方法 实验数据用SPSS13.0统计分析包处理，组间差异运用Oneway ANOVA方法进行分析，各组均数间差别比较采用LSDt检验。
2 结 果
2.1 果蝇产卵量影响 各酵母粉浓度组果蝇前3 d每天的平均产卵量逐渐增多，且第3天达到峰值(表1)。10%和16%组每天产卵量高于2%组，且差异极显著(P<0.01)，16%组每天平均产卵量均大于10%组，第1天和第5 d差异极显著(均P<0.01)。3 d后，产卵量迅速下降，以16%组最为显著。表1 各酵母浓度组果蝇每天平均产卵量1)与同天数2%组比较P<0.01，2)与同天数10%组比较P<0.01
2.2 果蝇体重与性别影响 表2显示，高酵母粉浓度组果蝇的平均体重极显著高于2%组(P<0.01)，16%组果蝇平均体重也显著高于10%组(P<0.05)。雌蝇体重在各浓度组中均高于雄蝇，差异极显著(P<0.01)。性别比例在3个浓度组之间无显著差异(P>0.05)。
2.3 果蝇寿命影响 表3可见，高酵母粉浓度组果蝇的最高寿命、平均寿命均比2%组极显著缩短(P<0.01)，雌蝇在各浓度组中的寿命均比雄蝇长。图1显示，10%与16%组雌蝇分别在第35天和28天存活率急剧下降，而雄蝇分别在第32天和18天急剧下降，2%组雌雄果蝇存活率总体呈平缓下降趋势。实验表明，随着果蝇摄食酵母粉量的增加，其寿命明显缩短。
2.4 果蝇体内SOD活性和MDA含量变化 表4所示，1日龄果蝇中高酵母粉浓度组雌雄蝇的SOD活性均高于2%组，其中雌蝇差异极显著或显著(P<0.01，P<0.05)，而MDA变化不大。前20日，SOD活性呈先下降再上升的趋势，MDA含量却先上升后下降(10%组除外)。高酵母粉浓度组果蝇体内SOD活性和MDA含量在其生命周期中一直保持较高水平，不同于2%组。表2 各酵母浓度组对果蝇平均鲜重的影响(x±s，mg/只)与同性别2%组比较：1)P<0.01，与同性别10%组比较：2)P<0.05表3 各酵母浓度组对果蝇寿命的影响表4 各酵母浓度组果蝇不同日龄体内SOD活性和MDA含量变化
3 讨 论
各酵母粉浓度组果蝇的产卵量变化总体趋势基本相同，前3 d产卵量逐渐增多，第3天达到峰值，随后逐渐减少;每天的平均产卵量随酵母粉浓度的增加而增加，与先期实验相符〔3〕 。高酵母粉浓度组产卵量与2%组相比，差异极显著;10%组也保持较高的产卵量，与Simmons等〔1〕 研究一致。在果蝇生殖细胞形成期，高浓度酵母能增强性细胞的分裂能力，增加雌蝇产卵量和促进精子的发生〔2，3〕 。酵母粉一方面为成蝇提供所需能量和合成虫卵的储备原料，从而提高产卵数量和持续时间;另一方面也为幼虫提供生长发育所必需的营养物质，使幼虫发育时间缩短〔9〕 。本实验表明果蝇在高浓度酵母粉环境下生长，其产卵量显著增加，成蝇体重增加，寿命缩短，生命活力降低，这可能与部分能量由贮藏或是维持生命活动转移到了生殖活动上有关。
有研究表明，1日龄果蝇体内SOD活力和MDA活性最低，但随增龄而上升，于中龄期达到最高水平，当进入老龄后有下降的趋势〔10〕 ，这与本实验2%组相一致。10%和16%组果蝇的寿命比2%组极显著缩短，但其1日龄果蝇体内SOD活性和MDA含量均高于2%组，且各龄期SOD和MDA大多比2%组高。在整个生命周期中，高浓度酵母粉培养的果蝇体内SOD和MDA均保持较高水平，说明高浓度酵母粉对果蝇生长发育促进明显，能加快果蝇体内多种代谢，耗氧代谢增强，自由基产生增多，引发脂质过氧化，打破体内氧化和抗氧化体系的平衡，导致了果蝇寿命缩短，这与其存活率在中后期呈急剧下降趋势相一致。高浓度酵母粉培养果蝇，其体内保持较高的SOD和MDA是其寿命缩短的原因还是相伴结果，值得进一步探讨。
【参考文献】
1 Simmons FH，Bradley TJ.An analysis of resource allocation in response to dietary yeast in Drosophila melangaster〔J〕.J Insect Physiol，1997;43(8):77988.
2 Chippindale AK，Leroi AM，Kim SB，et al.Phenotypic plasticity and selection in Drosophila lifehistory evolution.I.Nutrition and the cost of reproduction〔J〕.J Evolution Biol，1993;6:17193.
3 顾 蔚，车娜克，单玉龙，等.酵母粉对果蝇精子发生之影响〔J〕.西北大学学报(自然科学版)，2006;36 (6);9325.
4 Mair W，Piper MD，Partridge L.Calories do not explain extension of life span by dietary restriction in Drosophila〔J〕.Plos Biol，2005;3(7):130511.
5 Min KJ，Tatar M.Drosophila diet restriction in practice:Do flies consume fewer nutrients 〔J〕? Mech Ageing Dev，2006;127:936.
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8 张欣文，戴秋萍，王枫华，等.番茄红素对黑腹果蝇抗氧化能力和寿命的影响〔J〕.中国老年学杂志，2006;26(10):13589.
9 修 冰，吴 强.酵母粉对果蝇繁殖力和生长发育的影响〔J〕.同济大学学报(医学版)，2002;23 (3):2046.
10 张欣文，徐思红，厉曙光.黑腹果蝇体内SOD活力和MDA含量随龄变化趋势〔J〕.中国食品卫生杂志，2000;12(2):35.
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