家蚕实验动物介绍

家蚕实验动物介绍

家蚕（Bombyx mori）属于无脊椎动物，分类地位为：节肢动物门-昆虫纲-鳞翅目-蚕蛾科，是一种以桑叶为食物的寡食性完全变态昆虫。作为唯一产业畜牧化饲养的昆虫，家蚕在我国已有五千多年的饲养历史，在长期的生产实践中逐步形成了一整套养蚕、蚕体解剖、生理、病理、遗传等理论知识。

1．基础生物学

家蚕属于完全变态昆虫，要经过卵、幼虫、蛹、成虫 4 个形态完全不同的发育阶段才能完成一个世代。整个发育过程都是在内分泌系统各种激素的调控下完成的，共需 7-8 周。其中，胚胎期 1.5 周、幼虫期 3.4周、蛹期 2-2.5 周、成虫期寿命 0.5-3 周。家蚕以卵繁殖，刚孵化的幼虫体呈褐或赤褐色，形似蚂蚁，又名蚁蚕。蚁蚕通过摄食桑叶迅速生长，体色逐渐变淡转为青白色。幼虫生长到一定程度时需要蜕去旧皮，蜕皮期间不食不动。幼虫是家蚕唯一进行取食活动的阶段，一般要蜕皮 4 次，共需经历 5 个龄期。幼虫最大体长可达5-7 cm，最大体幅 0.8-1cm，最大体重 1.5-2.5 g。5 龄末期逐渐停止食桑，蚕体收缩呈透明，并开始吐丝结茧（需 2 日）。幼虫在茧中发生剧烈蜕变，成为蛹。蛹再经历 10-15 日羽化为成虫，从茧壳内钻出。雌雄成虫交配产卵，经 7 日左右成虫自然死亡，完成一个世代。

2．解剖生理学

家蚕解剖生理学是其他蚕业科学的生物学理论基础，研究内容包括：蚕体各组织、器官、系统的形态、位置、构造和功能，蚕的营养和物质代谢、呼吸、循环、排泄、感觉、运动、生长发育、丝物质的形成和生殖发生等方面。蚕的消化系统是一条由口腔至肛门纵贯体腔中央的大管道，可以分为前肠、中肠、后肠三部分，是食物消化、营养吸收和物质代谢的重要场所。蚕的血液系统为开放式，营养物质和内分泌激素需要靠血液运送到各组织细胞中去，同时各组织的代谢废物也由血液运送到排泄器官，从而排出体外。蚕的脂肪体组织几乎充满于体壁下面，并以弹力纤维与肌肉及各器官相连，是营养物质的储存和能量供应的场所，同时还是代谢外源毒物的重要器官。蚕的神经系统可分为三部分，即中枢神经系统、外周神经系统、交感神经系统，是蚕体与外界环境发生联系的纽带。其中，中枢神经系统控制了内分泌腺的机能，调控了脑激素、前胸腺激素、滞育激素、保幼激素、蜕皮激素、羽化激素等內源激素的周期性分泌，促进了家蚕的生长、发育、繁殖等生理过程。

3．蚕病学

病原微生物的感染，害虫的侵袭，理化因素的刺激及营养不良，饲育技术不当等，都能破坏蚕与外界环境的协调，妨碍其正常的生长发育，以致引起蚕病。由致病微生物引起的传染性蚕病是养蚕过程中最常见的，且对蚕桑生产影响最大的蚕病，包括病毒病（核型多角体病、质型多角体病、病毒性软化病、浓核病）、细菌病（败血病、卒倒病、细菌性肠道病等）、真菌病（白僵病、黄僵病、绿僵病、灰僵病、曲霉病等）、原虫病（微粒子病、变形虫病等）。在弄清病原的基础上，还探明了蚕病发生的原因、流行规律及防御机制，提出了一整套预防

蚕病的方法。近年来，随着生物学技术的快速发展，建立了蚕病诊断的免疫学、分子生物学方法，为病害的早期预警及防治提供了技术保障。

4．种质资源

实验动物的近交系遗传性状纯度较高，相对一致的基因组背景为实验数据的标准化及可比性提供了重要保障。但是许多动物连续近亲交配十分困难，很难达到连续全同胞交配 20 代以上。家蚕经过长期自然和人工选择，遗传背景清楚，品种资源一般每代仅留 20 只左右的母蛾保存继代，纯近亲交配次数和纯度可以得到保证，使得同一品系不同个体间的遗传背景保持高度一致。

通过广大蚕学工作者长期的努力，众多数量遗传性状得到系统深入研究，家蚕的种质资源数据已经相当丰富。中国农业科学院蚕业研究所在农业部的支持下，建成了“国家蚕种质资源保存中心”。在常规育种的同时，经过几十年积累，目前已经整理并保存了家蚕各种突变基因、染色体变异系统及特色遗传材料 1000 余份，突变基因涉及体色斑纹、附肢复眼、体态体型、变态发育、茧色卵色、致死致畸等。这些资源占全球现存家蚕突变基因资源的 90%以上，其中珍稀突变基因种类达 100 多个。浙江省农业科学院蚕桑所利用引进的家蚕性别控制品系为基础材料，采用自行设计的家蚕性别控制品种选育方法，建立了一个由 100 多个品系组成的家蚕性别控制种质资源库。所有的这些种质资源为家蚕的实验动物化提供了丰富的材料。

5．家蚕具备了成为实验动物的先决条件

家蚕具备非常成熟且高效的饲养体系，符合经济、易获得的基本原则。个体大小适中，雌雄易于分辨，易于实验操作，活动范围有限，易于管控。蚕学作为一门传统学科，积累了非常丰富的生理、生化、病理、遗传等基础理论，近十年在基因组学研究方面也取得了丰硕的成果。家蚕属于鳞翅目昆虫，具备完全开放的血液循环系统和完整的内分泌系统，对于各种外源化学物质的敏感性普遍较高，生长、发育、繁殖等各方面均有大量的表型、非表型特征具有成为生物标志物的潜力。研究表明，家蚕在基础生命体系、物质与能量代谢、遗传方式等方面与哺乳类有许多相似之处。随着基因组研究的深入，我们还发现一些涉及人类遗传性疾病的基因与家蚕基因具有很高的同源性，利用家蚕的大量异常突变体可重建一些人类疾病模型，如致瘤模型、糖尿病模型、痛风模型、异常神经传导模型、异常行为模型、不育不妊模型、发育畸形模型等。对这些家蚕突变体基因异常序列的表达、调控进行分析，将对人类疾病相关基因功能的研究具有重要参考价值。由此可见，家蚕完全具备了成为实验动物的基本条件。