李洋洋 薛彬 +占鹏飞++李兵

摘要：纳米TiO2由于具有独特的尺寸效应，被广泛应用于工业、农业等各领域。为了研究纳米TiO2在家蚕生产中的应用效果，根据纳米TiO2的理化特征和家蚕食性特点，开发新型添加剂。生产应用表明，添食该添加剂可以增强家蚕对病毒病、细菌病的抗病能力；可以使单位质量茧数减少10.5粒/kg，万头蚕收茧量提高1.45 kg，从而提高蚕茧的产量；添食该添加剂可以分别使蚕茧的全茧量、茧层量、茧层率提高0.04 g、0.04 g、1.64百分点，从而提高蚕茧的质量。研究结果为纳米TiO2的产业化应用奠定了基础。

关键词：纳米TiO2；家蚕；饲料添加剂；产茧量；丝质；抗病能力

中图分类号： S889+.9文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2017）03-0134-02

收稿日期：2015-12-31

基金项目：江苏省研究生培养创新工程实践创新计划（编号：SJZZ15_0156）；“浙江省蚕桑科技创新团队”自主资助项目（编号：2011R50028）。

作者简介：李洋洋（1988—），男，安徽宿州人，硕士研究生，主要从事家蚕生理及生态研究。Tel：（0512）65880262；E-mail：346919707@qq.com。

通信作者：李兵，博士，教授，主要从事家蚕分子毒理学研究。E-mail：lib@suda.edu.cn。

纳米[FK（W1。2]TiO2[FK）]（titanium dioxide nanoparticles，简称[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs）是尺寸在1～100nm的无机化工材料[1]，由于纳米[FK（W1。2]TiO2[FK）]具有独特的尺寸效应和漂白功能，被广泛应用于涂料、化妆品和牙膏生产[2-3]。近年来，纳米[FK（W1。2]TiO2[FK）]也被应用于食品添加剂、环境净化剂等方面[4]。韩建兵等研究表明，[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs/壳聚糖的复合膜具有很强的杀菌作用[5]；张萍等报道，[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs可以抑制植物叶面病斑的形成，促进叶绿素、类胡萝卜素的生成[6]。

占鹏飞等研究表明，从家蚕（Bombyx mori）5龄起蚕开始连续添食低剂量[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs 3 d后，检测到家蚕体内解毒酶基因上调表达，表明低剂量的[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs可以增强家蚕的解毒能力[7]。Zhang等添食家蚕[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs后，发现可以提高饲料效率[8]。Ni等研究表明，[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs添食可以促进家蚕丝蛋白的合成[9]。Li等研究表明，[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs提高了抗性相关基因的表达量，如超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，简称SOD）、过氧化氢酶（catalase，简称CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，简称GSH-Px）、乙酰胆碱酯酶（AChE）、羧酸酯酶（carboxylesterase，简称CarE）、谷胱甘肽S转移酶（gultathione S transferases，简称GSTs）等基因[10]，说明[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs可以提高家蚕的抗性。

笔者所在研究团队以[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs为主要原料，结合家蚕的食性特点，采用专利技术开发了性状稳定的添加剂[11]，商品名称为苏大蚕之宝。本研究调查了该添加剂在浙江省湖州市蚕区的应用效果。

1材料与方法

1.1材料

家蚕品种为苏菊×明虎和菁松×皓月，由江苏省蚕种管理所提供。

[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs购自杭州万景新材料有限公司，粒径6 nm；其他试剂购自生工生物工程（上海）股份有限公司，采用专利技术制备添加剂备用。

1.2方法

1.2.1TiO2 NPs的制备将TiO2 NPs分散于质量体积分数05%羟丙基甲基纤维素（HPMC）溶液，然后将悬浊液用超声处理30 min，并用机械振动5 min，用于添加剂的制备。

1.2.2添加剂的使用方法使用前将添加剂充分摇匀。1瓶（70 mL）添加剂兑清水100 kg，4龄眠期喷洒667 m2桑园，桑叶采摘后正常连续饲喂5龄期家蚕至上蔟。

1.2.3蚕病发病率的调查方法用于蚕病调查的每个试驗设3个重复区，每区试验家蚕为1 000头，在同样的条件下饲养，调查各龄期蚕每天的发病情况，分别对病毒病、细菌病进行统计，不属于病毒病、细菌病的统计在其他蚕病中，计算5龄各试验区的发病率。

1.2.4蚕茧产量的调查方法将各试验区采用常规饲养方法分别饲养家蚕2张，1张添食添加剂，1张采用清水添食作为对照，至家蚕熟蚕分别上蔟，营茧5 d后采鲜茧，分别称取鲜茧的质量，统计单位质量茧数、万头家蚕收茧量。

1.2.5蚕茧质量的调查方法从各试验区中随机取鲜茧进行削茧，各取25粒雌、雄茧，称取全茧量、茧层量，计算茧层率。

2结果与分析

2.1添加剂对蚕病的抑制效果分析

2015年在浙江省湖州市推广使用TiO2 NPs添加剂，在试验区对蚕病的发生情况进行抽样统计。表1表明，使用添加剂后，家蚕对病毒病、细菌病和其他蚕病的抗性都强于对照；使用添加剂后，试验区苏菊×明虎的病毒病发病率为[JP2]024%，对照区为0.63%，发病率减少61.90%；试验区菁松×[JP]皓月的病毒病发病率为0.06%，对照区为0.09%，发病率减少33.33%；试验区苏菊×明虎的细菌病发病率为0.20%，对照区为033%，发病率减少39.39%；试验区菁松×皓月的细菌病发病率为0.00%，对照区为0.01%；试验区苏菊×明虎的其他蚕病的发病率为2.16%，对照区为4.86%，发病率减少5556%；试验区菁松×皓月的其他蚕病的发病率为001%，对照区为0.02%。以上结果表明，不同蚕区饲养的试验品种发病情况不同，总体来说饲养菁松×皓月蚕区的饲养条件较苏菊×明虎的条件好，发病率较低。在同样的饲养条件下，使用添加剂的试验区发病率明显低于对照区，表明添加剂TiO2 NPs能够提高家蚕对各种蚕病的抵抗能力。

2.2添加剂应用对蚕茧产量的影响

表2表明，试验区饲养菁松×皓月的成绩优于苏菊×明虎，对照区苏菊×明虎的单位质量茧数为548粒/kg，试验区苏菊×明虎的单位质量茧数为535粒/kg，试验区的茧形大于对照区；对照区菁松×皓月的单位质量茧数为531粒/kg，试验区菁松×皓月的单位质量茧数为523粒/kg，试验区的茧形也大于对照区；苏菊×明虎、菁松×皓月的试验区万头蚕收茧量分别比对照区高1.4、1.5 kg，表明添加剂TiO2 NPs可以提高蚕茧的产量。

2.3添加剂应用对蚕茧质量的影响

表3表明，对照区苏菊×明虎的全茧量、茧层量、茧层率分别为1.83 g、0.40 g、21.86%，添加剂处理区的全茧量、茧层量、茧层率分别为1.87 g、0.44 g、23.53%；对照区菁松×皓月的全茧量、茧层量、茧层率分别为1.88 g、0.42 g、2234%，添加剂处理区的全茧量、茧层量、茧层率分别为192 g、0.46 g、23.96%。由结果可见，添加剂的使用，不仅可以提高蚕茧的产量，还可以增加茧层量，提高茧层率，即添加剂可以提高家蚕丝蛋白的合成。

3讨论

3.1添加剂提高家蚕抗病性

相关实验室的研究已经表明，低浓度的TiO2 NPs可以提高家蚕对BmNPV的抗性[10]，经生产应用表明，本研究以TiO2 NPs为原料开发的添加剂不仅可以提高家蚕对BmNPV的抗性，还能够提高家蚕对细菌病和其他蚕病的抗性，表明TiO2 NPs[CM（24*5]提高家蚕抗病性可能是通过提高家蚕自身的免疫能力，从而提高对所有病原的抗性，其作用机制有待于深入研究。

3.2添加剂提高家蚕的蚕茧产量和质量

Ni等研究表明，用低浓度TiO2 NPs添食家蚕，可以促进家蚕丝蛋白的合成[9]，本研究开发的添加剂也具有相同的效果，可以提高蚕茧的产量。Zhang等研究表明，添食TiO2 NPs可以提高家蚕的饲料效率[8]，本研究发现添食添加剂后可以明显提高蚕茧的茧层量、茧层率，这对于以生产茧丝为目的的蚕丝业来说是非常重要的，可以提高产丝量。另外，之前的相关研究表明，TiO2 NPs添食可以促进丝蛋白的合成，本研究发现可以提高蚕茧的产量，至于TiO2 NPs添食对丝蛋白的分泌是否具有调节作用，还有待深入研究。

[HS2]参考文献：

[1]朱融融，汪世龙，姚思德. 纳米二氧化钛的生物学效应[J]. 生命的化学，2005，25（4）：344-346.

[2]刘小强，杜仕国，闫军，等. 纳米二氧化钛改性及其在涂料中的应用[J]. 化学时刊，2004，18（11）：13-16.

[3]徐存英，段云彪. 纳米二氧化钛在防晒化妆品中的应用[J]. 云南化工，2004，31（3）：36-38.

[4]Zhang R，Niu Y，Li Y，et al. Acute toxicity study of the interaction between titanium dioxide nanoparticles and lead acetate in mice[J]. Environmental Toxicology and Pharmacology，2010，30（1）：52-60.

[5]韩建兵，苏海佳，谭天伟. 纳米TiO2/壳聚糖复合膜对大肠杆菌杀菌作用的研究[J]. 化工新型材料，2006，34（7）：65-68.

[6]张萍，崔海信，李玲玲. 纳米TiO2半导体溶胶的光生物学效应[J]. 无机材料学报，2008，23（1）：55-60.

[7][JP2]占鹏飞，李兵，费建明. 家蚕添食纳米TiO2后体内解毒酶活性及相关基因转录水平的变化[J]. 蚕业科学，2014，40（3）：458-461.[JP]

[8]Zhang H，Ni M，Li F，et al. Effects of feeding silkworm with nanoparticulate anatase TiO2 （TiO2 NPs） on its feed efficiency[J]. Biological Trace Element Research，2014，159（1/2/3）：224-232.

[9]Ni M，Li F，Tian J，et al. Effects of titanium dioxide nanoparticles on the synthesis of fibroin in silkworm （Bombyx mori）[J]. Biological Trace Element Research，2015，166（2）：225-235.

[10]Li B，Xie Y，Cheng Z，et al. BmNPV resistance of silkworm larvae resulting from the ingestion of TiO2 nanoparticles[J]. Biological Trace Element Research，2012，150（1/2/3）：221-228.

[11]李兵，沈衛德，洪法水. 一种家蚕增产添加剂：ZL201310569044[P]. 2015-02-18.