解鸿青，李晓童，沈张飞，朗明紫，陈亚洁，李建琴，占鹏飞，费建明，时连根＊

（1.浙江大学动物科学学院，浙江杭州 310058；2.湖州市农业科学研究院，浙江湖州 313000）

滞育（diapause）是指昆虫在个体发育的某个特定阶段主动停止发育的现象，它不仅显著提高了昆虫抗逆性，使自身的生活周期与取得食物的季节变化相一致，从而有利于昆虫个体度过环境恶劣的季节，而且促使种群内不同个体发育整齐，有利于交配繁衍后代，所以滞育是昆虫一种重要的生存策略［1］。家蚕（Bombyx mori）滞育发生于胚胎发育早期，是典型的卵滞育昆虫。每代都发生滞育的为一化性（univoltine），每代均不发生滞育的为多化性（polyvoltine），介于两者之间，高温（25℃）明催青时发生滞育，低温（15℃）暗催青时不发生滞育的为二化性（bivoltine）［2，3］。大量研究表明，蛹期由咽下神经节（SG）合成和分泌的大量滞育激素（d H）作用于卵巢，决定了产下的蚕卵滞育［4］。滞育性卵产下后经过滞育发动就成为滞育卵，即时浸酸处理可阻止滞育发动。滞育蚕卵在25℃中可长期维持滞育状态，经历秋冬季自然低温或长期人工低温处理可解除滞育［5］。长期以来，国内外学者对家蚕胚胎滞育的生理生化变化进行了系统研究，取得了积极进展，本文对此研究概况进行了阐述。

1 家蚕滞育卵的H2O2处于低水平

H2O2是生物体内常见的一种活性氧分子，自由基生物学研究结果表明，其主要由呼吸电子传递渗漏和相关酶催化的氧化还原反应所产生，并被过氧化氢酶（Catalase，CAT）催化所清除［6］。已知H2O2可以通过细胞信号传导途径和修饰转录因子来调节细胞代谢和基因表达，细胞的分裂、增殖需要高水平的H2O2，但过高水平的H2O2却会诱导细胞凋亡或杀死细胞［7］。近年来研究家蚕H2O2代谢与滞育的关系，发现在滞育发动阶段，蚕卵H2O2处于低水平，负责清除H2O2的CAT活性急剧升高，并在产后4 d达到峰值［8］；在蚕卵产下后24 h，用外源H2O2处理以提高蚕卵内H2O2水平，可以有效阻止蚕卵的滞育发动，使蚕卵不再进入滞育［9］；如果先用CAT专一性抑制剂3-氨基三唑（3-amino-1，2，4-triafol，AT）处理蚕卵，以降低蚕卵CAT活性后，再用H2O2处理，则可显著提高阻止蚕卵滞育发动的有效性［10］；经过H2O2处理的蚕卵，将进入一种特殊状态的滞育，这种滞育卵可以随时被HCI处理而解除滞育，用H2O2和HCI的混合液解除滞育的效果更好［11］。在即时浸酸阻止滞育发动时，蚕卵CAT活性受到极显著的抑制，只有对照组的1/5，而H2O2水平升高2～3倍，略高于同期非滞育卵，从而阻止滞育发动，使蚕卵胚胎向前发育达到孵化［12］。滞育卵产后4 d，胚胎细胞停止分裂，胚胎进入滞育维持阶段，CAT活性迅速下降后处于低水平，H2O2维持于低水平。解除了滞育的蚕卵在催青期用水处理，则孵化率显著下降，但在水中添加H2O2，可以显著提高水处理蚕卵的孵化率［13］。5℃冷藏处理滞育蚕卵，蚕卵H2O2水平在初期有一小幅降低后逐渐升高，在第50 d（滞育解除）达峰值［14］。已解除滞育的二化性蚕卵分别用25℃明催青和15℃暗催青，蚕卵体内H2O2水平在25℃明催青中后期呈U型变化，CAT活性在催青后期迅速上升，但蚕卵体内H2O2水平在15℃暗催青第16 d出现峰值，CAT活性在催青后期缓慢上升；幼虫体内H2O2水平，两种催青处理的基本相似，均是随龄期增加而逐步下降，CAT活性在1～4龄逐步下降，而在5龄期有所回升；蛹体内H2O2水平，25℃明催青的分别在第2 d和第9 d出现峰值，CAT活性分别在第3 d和第6 d出现峰值，而15℃暗催的在第4 d出现峰值，CAT活性在第5 d出现峰值［15］。由此可见，H2O2水平在家蚕胚胎滞育的诱导、阻止和解除中发挥着重要的调节作用。

2 家蚕滞育卵中山梨醇大量积累

山梨醇是一种小分子糖醇，在蚕卵中大量积累可促进胚胎滞育。滞育蚕卵中山梨醇水平，在滞育发动阶段逐步提高，在滞育维持阶段升高并保持于很高水平，在滞育解除阶段前期仍保持于很高水平，后期则迅速下降；即时浸酸后在短暂升高后迅速下降，滞育发动被阻止［16］。山梨醇在非滞育卵中不被合成，也不累积，因此是滞育专一的物质。但将非滞育蚕卵置于N2中，出现山梨醇大量积累和胚胎细胞分裂停止这类似于滞育的现象，但一旦再转入新鲜空气中，山梨醇水平迅速下降，胚胎细胞分裂迅速恢复［17］。Horie等（2000）研究发现，将脱壳滞育蚕卵放入Grace液中培养时，其滞育被解除，并能正常发育成蚁蚕，但在Grace液中大量添加山梨醇时，脱壳滞育蚕卵和非滞育蚕卵的胚胎发育均受阻，认为滞育蚕卵中大量积累的山梨醇抑制了胚胎发育，脱壳后培养于Grace液中时，由于山梨醇被稀释而失去抑制作用［18］。山梨醇大量积累不仅促进家蚕胚胎滞育，还可以降低蚕卵自由水含量，从而降低蚕卵过冷点并保护细胞膜与生物大分子，这有利于滞育蚕卵越冬。滞育蚕卵中大约含有150 mmol/L山梨醇，可降低过冷点0.342℃，可见山梨醇积累对蚕卵越冬具有重要意义。

3 家蚕滞育卵中缺乏葡萄糖

蚕卵产下后约1 d形成卵黄细胞，卵黄细胞分解糖原产生葡萄糖。卵黄细胞中葡萄糖可在NAd P-多元醇脱氢酶催化下被NAd PH还原成山梨醇，山梨醇又可在NAd-山梨醇脱氢酶（sorbitol d ehyd rogenase，Sd H）催化下脱氢生成果糖和NAd H，果糖可进一步转化为葡萄糖后重新用于糖原合成或者进入糖酵解。非滞育蚕卵中Sd H基因高效表达，所以非滞育蚕卵中不积累山梨醇，卵黄细胞分解产生的葡萄糖除部分用于卵黄细胞自身代谢外，大部分源源不断地运输到胚胎细胞，保证胚胎发育顺利进行［19］。而滞育蚕卵中Sd H基因不表达，生成的山梨醇大量积累，同时葡萄糖被持续消耗，使卵黄细胞一方面提高糖原磷酸化酶活性以加强糖原降解，另一方面大大减少了葡萄糖外运，从而造成胚胎细胞因为葡萄糖缺乏而呼吸作用显著下降，细胞分裂增殖停止，促使胚胎进入滞育［20］。滞育蚕卵即时浸酸后12 h，Sd H开始表达，约1 d后山梨醇水平显著下降，葡萄糖水平上升，滞育发动被阻止；5℃低温冷藏处理滞育蚕卵，在第40 d Sd H基因开始表达，山梨醇水平下降，葡萄糖供应恢复，胚胎细胞呼吸作用恢复正常，滞育状态被解除［21］。将非滞育蚕卵置于N2中时，由于NAd H不能再生为NAd+，山梨醇脱氢反应被阻止，山梨醇大量积累，葡萄糖供应停止，从而造成胚胎发育停止；此时再将卵转入空气中，随着O2供应恢复，NAd H再生为NAd+，山梨醇脱氢反应正常进行，山梨醇水平显著下降，葡萄糖供应恢复，胚胎发育又正常进行［17］。由此可见，滞育蚕卵由于山梨醇大量积累而竞争性地造成葡萄糖缺乏，最终导致家蚕胚胎滞育。

4 家蚕滞育卵的呼吸耗氧量下降

呼吸作用处于新陈代谢的中枢，一方面提供了各种生命活动所需能量，另一方面提供了生物合成所需底物和还原力。呼吸作用持续处于极低水平时，细胞代谢和分裂增殖将受到抑制。非滞育蚕卵自产下至孵化，呼吸耗氧量逐步升高；滞育蚕卵在产下约1 d开始滞育发动时，呼吸耗氧量突然急剧下降，产下3 d时的呼吸耗氧量下降到产下1 d时的1/6，相当于非滞育卵产下3 d时的1/10，产下4 d时的呼吸耗氧量进一步下降后维持于极低水平，胚胎细胞停止分裂而进入滞育维持阶段；滞育蚕卵在长期低温处理以解除滞育的过程中，呼吸耗氧量保持于极低水平，到滞育解除时迅速上升［22］。Sonobe等（1991）研究滞育蚕卵呼吸耗氧量下降的原因，发现滞育性蚕卵卵壳的O2透过性显著低于非滞育性蚕卵，但是滞育蚕卵卵壳O2透过量远远超过呼吸作用对O2的需要量，并且滞育发动前后和滞育解除前后都未见卵壳O2透过性发生显著变化，即滞育蚕卵呼吸耗氧量下降并不是卵壳阻止外界O2进入而造成的［23］。柳沼利信等（1997）认为滞育蚕卵呼吸耗氧量下降的原因可能在于蚕卵内部代谢［24］，王启龙等（2013）研究发现NAd＋降解增强和NAd＋再生下降是共同导致滞育蚕卵呼吸耗氧量下降的因素之一［25］。呼吸耗氧量的降低或升高，决定着蚕卵进入或解除滞育，但有关滞育性蚕卵呼吸耗氧量下降与提高的原因，还需要通过对滞育性蚕卵不同发育阶段呼吸作用相关酶活性的系统检测与分析，才能得出全面、完整的结论。