家蠅種質(zhì)資源描述規(guī)范及其綜合評(píng)價(jià)

汪延生，唐 斌，張文慶

(中山大學(xué)有害生物控制與資源利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州510275)

家蠅Musca domestica L．屬于昆蟲(chóng)綱雙翅目蠅科家蠅屬，是一種完全變態(tài)的昆蟲(chóng)，是世界上大部分地區(qū)最常見(jiàn)數(shù)量最多的昆蟲(chóng)之一。一方面，家蠅給人類(lèi)的健康帶來(lái)巨大的威脅，另一方面家蠅幼蟲(chóng)在糞堆、垃圾堆、發(fā)酵的瓜果以及腐爛的動(dòng)物尸體中取食，把復(fù)雜的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的有機(jī)物，有助于微生物對(duì)這些物質(zhì)的分解，可清理和凈化環(huán)境 (Heo et al．，2008a;2008b)。

家蠅幼蟲(chóng)和蛹含有豐富的蛋白資源，可以作為家畜飼料的蛋白添加劑。大量研究表明，家蠅幼蟲(chóng)的飼喂效果與魚(yú)粉相比有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，不但能夠滿足家畜對(duì)蛋白的需求，而且還可以明顯增強(qiáng)家畜的免疫力 (Hogsette et al．，1999;Onifade et al．，2001;Wang et al．，2002;Jusselino － Filho et al．，2003;Yang et al．，2004;Qin et al．，2007)。Hou et al．(2007b)從家蠅幼蟲(chóng)體內(nèi)提取到一種新型抗微生物肽Hf－1，將其應(yīng)用于果汁的保鮮，其效果與苯甲酸鈉的保鮮效果無(wú)明顯差別。Wang et al．(2010)將提取的家蠅蛹抗菌肽混合物應(yīng)用于冷卻肉的防腐保鮮，效果明顯。

目前，一些科研院所和企業(yè)等單位各自收集保存了許多家蠅種質(zhì)資源，由于缺乏統(tǒng)一的評(píng)價(jià)指標(biāo)和數(shù)據(jù)測(cè)定方法，極大地限制了家蠅種質(zhì)資源的綜合評(píng)價(jià)、共享及利用。針對(duì)這些問(wèn)題，國(guó)家科技部于2005年把“經(jīng)濟(jì)昆蟲(chóng)種質(zhì)資源標(biāo)準(zhǔn)化整理、整合及共享試點(diǎn)”作為動(dòng)物種質(zhì)資源標(biāo)準(zhǔn)化整理、整合及共享項(xiàng)目的子項(xiàng)目，由中山大學(xué)昆蟲(chóng)學(xué)研究所組織實(shí)施。本文擬在制定家蠅種質(zhì)資源描述規(guī)范與數(shù)據(jù)質(zhì)量控制規(guī)范的基礎(chǔ)上，對(duì)部分重要指標(biāo)進(jìn)行分析和綜合評(píng)價(jià)，為更好地利用家蠅資源提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 家蠅種質(zhì)資源描述規(guī)范制定的原則和方法

1.1.1 家蠅種質(zhì)資源描述規(guī)范制定的原則

家蠅種質(zhì)資源描述規(guī)范的原則主要從6個(gè)方面出發(fā):1)應(yīng)優(yōu)先考慮現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)中的描述符和描述標(biāo)準(zhǔn);2)結(jié)合當(dāng)前需要，以種質(zhì)資源研究和利用需求為主，兼顧生產(chǎn)與市場(chǎng)需要;3)優(yōu)先考慮我國(guó)現(xiàn)有基礎(chǔ)，兼顧將來(lái)發(fā)展，并與國(guó)際接軌;4)既要考慮利用者的需要，也要考慮資源收藏者的實(shí)際情況;5)統(tǒng)一家蠅種質(zhì)資源個(gè)性信息、統(tǒng)一描述項(xiàng)目;6)注重信息的科學(xué)性和可操作性，求同存異，講求實(shí)效。

1.1.2 家蠅種質(zhì)資源描述規(guī)范制定的方法

在制定的家蠅種質(zhì)資源描述和質(zhì)量控制規(guī)范中，所有的指標(biāo)分為六類(lèi):護(hù)照信息、標(biāo)記信息、基本特征特性描述信息、圖像信息、種質(zhì)資源保存信息和共享方式。按描述性質(zhì)分為 M、O和C三類(lèi);M:必選描述符，所有資源都必須要鑒定評(píng)價(jià)的描述符;O:可選描述符，可選擇鑒定的描述符;C:條件描述符，只需對(duì)某一類(lèi)特定資源進(jìn)行鑒定評(píng)價(jià)的描述符。描述符編號(hào)由類(lèi)別加三位順序號(hào)組成，如 “1001”、 “2002”、 “3001”。描述符的代碼應(yīng)是有序的，如數(shù)量性狀從細(xì)到粗、從低到高、從小到大、從少到多排列，顏色從淺到深，抗性從強(qiáng)到弱等。每個(gè)描述符應(yīng)有一個(gè)基本的定義或說(shuō)明，數(shù)量性狀應(yīng)指明單位，質(zhì)量性狀應(yīng)有評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和等級(jí)劃分。重要數(shù)量性狀應(yīng)以數(shù)值表示。

1.2 家蠅種質(zhì)資源數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)制定的原則和方法

1.2.1 家蠅種種資源數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)制定的原則

數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)制定的原則主要有兩個(gè)方面:1)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中的描述符應(yīng)與描述規(guī)范相一致。2)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)優(yōu)先考慮現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.2 家蠅種質(zhì)資源數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)制定的方法

標(biāo)準(zhǔn)制定的方法主要有4個(gè)方面的要求:1)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中的代號(hào)應(yīng)與描述規(guī)范中的代號(hào)一致;2)字段名最長(zhǎng)12位;3)字段類(lèi)型分字符型(C)、數(shù)值型 (N)和日期型 (D)，日期型的格式為YYYYMMDD;4)經(jīng)度的類(lèi)型為N，格式為DDDFF，緯度的類(lèi)型為N，格式為DDFF，其中D為度，F(xiàn)為分。

1.3 家蠅種質(zhì)資源數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的原則和方法

數(shù)據(jù)質(zhì)量控制要遵循以下5個(gè)方面的要求:1)保證采集的數(shù)據(jù)具有系統(tǒng)性、可比性和可靠性;2)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制以過(guò)程控制為主，兼顧結(jié)果控制;3)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法應(yīng)具有可操作性;4)鑒定評(píng)價(jià)方法以現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為首選依據(jù);如無(wú)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，則以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)內(nèi)比較公認(rèn)的先進(jìn)方法為依據(jù);5)每個(gè)描述符的質(zhì)量控制包括:定義和說(shuō)明;樣本數(shù)或群體大小;時(shí)間或時(shí)期;取樣數(shù)和取樣方法，計(jì)量單位、精度和允許誤差;采用的鑒定評(píng)價(jià)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn);采用的儀器設(shè)備;性狀的觀測(cè)和登記劃分方法;數(shù)據(jù)校驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析。

1.4 家蠅種質(zhì)資源的綜合評(píng)價(jià)

1.4.1 家蠅的采集

用小方盆配置餌料，將盛有配制好餌料的小方盆，放于垃圾堆旁或飯?zhí)藐帥鐾L(fēng)處，2 d～3 d后，若見(jiàn)有家蠅幼蟲(chóng)長(zhǎng)出，即可將方盆轉(zhuǎn)移。每個(gè)采集點(diǎn)放置2盆～3盆餌料于不同場(chǎng)所誘集。

1.4.2 家蠅生物學(xué)性狀指標(biāo)測(cè)定

成蟲(chóng)飼養(yǎng)條件標(biāo)準(zhǔn):溫度 28℃ ±1℃、RH50%±5%、光周期14L∶10D;養(yǎng)蠅籠大小為30 cm×40 cm×50 cm;重復(fù)3次。挑選雌蠅60頭，雄蠅70頭，從羽化后第3天開(kāi)始收集卵，每天早上8∶00時(shí)放入誘卵裝置，下午16∶00時(shí)取出誘卵裝置。每天記錄產(chǎn)卵量，同時(shí)記錄卵的耐低溫性和卵孵化率。溫度28℃ ±1℃、RH50% ±5%光線較暗的環(huán)境下飼養(yǎng)幼蟲(chóng)，記錄幼蟲(chóng)的發(fā)育歷期、老熟幼蟲(chóng)的體重、化蛹率。將蛹放在干燥陰暗的環(huán)境，溫度28℃ ±1℃、RH50% ±5%，記錄蛹的發(fā)育歷期、蛹重、蛹的耐低溫性、蛹的羽化率、抗菌物質(zhì)的抑菌效果;記錄成蟲(chóng)的雌雄比。

1.5 家蠅種質(zhì)資源綜合評(píng)價(jià)

種質(zhì)資源的優(yōu)劣，取決于多個(gè)性狀。本文借鑒應(yīng)用動(dòng)態(tài)逼近理想解排序法 (Dynamic Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution，DTOPSIS)法綜合評(píng)價(jià)家蠅地理種群 (劉輝，2001;魏亞風(fēng)，2002;沈雪林，2005)。根據(jù)各家蠅地理種群與理想解的相對(duì)接近度Ci值，對(duì)地理種群進(jìn)行評(píng)價(jià)。Ci最大者即為最優(yōu)秀的地理種群。

2 結(jié)果與分析

2.1 家蠅種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的制定

根據(jù)經(jīng)濟(jì)昆蟲(chóng)種質(zhì)資源共性描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)以及家蠅自身的特點(diǎn)，制定了家蠅種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

家蠅種質(zhì)資源的描述規(guī)范符分為六大類(lèi) (表1)。其中，護(hù)照信息主要包括平臺(tái)資源號(hào)、資源編號(hào)、資源名稱(chēng)、資源外文名、目名、科名、屬名、種名或亞種名和品系名等14項(xiàng);標(biāo)記信息主要包括資源歸類(lèi)編碼、資源類(lèi)型、功能特性和主要用途等23項(xiàng);基本特征特性描述信息主要包括卵形，卵色，孵化率，生殖方式、產(chǎn)卵方式、幼蟲(chóng)食性、成蟲(chóng)食性、發(fā)育起點(diǎn)溫度、有效積溫、羽化率、性比、產(chǎn)卵前期、產(chǎn)卵歷期、產(chǎn)卵量等69項(xiàng);圖像信息包括記錄地址、雌蠅圖像和雄蠅圖像3項(xiàng);種質(zhì)保存信息包括保存單位、單位編號(hào)、保存資源類(lèi)型、基因組文庫(kù)與cDNA文庫(kù)和保存方式5項(xiàng);共享方式包括獲取途徑、聯(lián)系方式等3項(xiàng)指標(biāo)。每一個(gè)指標(biāo)均有測(cè)定方法 (略)。

表1 家蠅種質(zhì)資源的描述符類(lèi)別及指標(biāo)數(shù)Table 1 Items and No．of index of the description symbols in housefly

2.2 家蠅種質(zhì)資源庫(kù)

為使家蠅種質(zhì)資源庫(kù)具有代表性，采集地點(diǎn)盡量分布在全國(guó)。共在全國(guó)18省、市、自治區(qū)采集了54個(gè)家蠅地理種群，具體地點(diǎn)見(jiàn)表2。

2.3 家蠅主要生物學(xué)參數(shù)

在“家蠅種質(zhì)資源個(gè)性描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)”中，我們共測(cè)定了家蠅54個(gè)地理種群的不同生物學(xué)指標(biāo)。54個(gè)家蠅地理種群產(chǎn)卵量、卵的耐低溫性、孵化率、老熟幼蟲(chóng)的體重、化蛹率、蛹重、蛹的羽化率、蛹的耐低溫性、成蟲(chóng)的雌雄比、抗菌物質(zhì)的抑菌效果、幼蟲(chóng)的發(fā)育歷期及蛹的發(fā)育歷期的數(shù)據(jù)分析結(jié)果如表2所示?？梢钥闯?，各家蠅地理種群的指標(biāo)之間存在明顯的差異。

家蠅的產(chǎn)卵量、孵化率、幼蟲(chóng)化蛹率、羽化率是從不同的角度表現(xiàn)其繁殖能力，其中，產(chǎn)卵量被認(rèn)為是最重要的指標(biāo)。在測(cè)定54個(gè)地理種群中，不同的種群之間差異顯著。平均產(chǎn)卵量在300粒以上的有4個(gè)地理種群，平均產(chǎn)卵量在150粒以下的有2個(gè)地理種群，大多數(shù)地理種群的產(chǎn)量在150?！?00粒之間。家蠅的這些生物學(xué)數(shù)據(jù)為篩選優(yōu)良的家蠅地理種群提供了重要的生物學(xué)依據(jù)，從而為家蠅的實(shí)際應(yīng)用提供重要的資源。

家蠅的其他生物學(xué)指標(biāo)也同樣存在明顯顯差異。家蠅的老熟幼蟲(chóng)體重和蛹重是家蠅重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。老熟幼蟲(chóng)的體重大多在0.02 g～0.03 g之間，只有5個(gè)家蠅地理種群的老熟幼蟲(chóng)體重在0.03 g以上。蛹重大多數(shù)在0.015 g～0.025 g之間，只有8個(gè)地理種群的體重小于0.015 g。

2.4 種質(zhì)資源的綜合評(píng)價(jià)

運(yùn)用DTOPSIS法對(duì)不同地理種群進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。將各性狀指標(biāo)進(jìn)行無(wú)量綱化處理。12個(gè)性狀指標(biāo)分為兩大類(lèi):1)正向指標(biāo) (產(chǎn)卵量，卵的耐低溫性，孵化率，老熟幼蟲(chóng)體重，化蛹率，蛹重，羽化率，蛹耐低溫性，雌雄比例，抗菌活性)，以54個(gè)地理種群中指標(biāo)最大值為分母，以各地理種群該性狀指標(biāo)數(shù)值為分子;2)負(fù)向指標(biāo) (幼蟲(chóng)發(fā)育歷期，蛹發(fā)育歷期)。以54個(gè)地理種群中最小值為分子，各地理種群該性狀指標(biāo)數(shù)值為分母。

設(shè)有m個(gè)家蠅地理種群，n個(gè)性狀指標(biāo)，建立評(píng)價(jià)矩陣A:

因?yàn)樵紨?shù)據(jù)為不同的量綱和數(shù)量級(jí)，不可直接進(jìn)行比較，必須將A轉(zhuǎn)化為可比較的幾點(diǎn)相同的規(guī)范化矩陣Z，即無(wú)量綱化處理，其中Z 為

將各性狀賦予權(quán)重Wij則得規(guī)范化決策矩陣R，其中Rij=Wij·Zij，然后采用歐幾里得范數(shù)作為距離的測(cè)定，得到各品種與理想解X+=［(maxRij/j)/i］和負(fù)理想解 X－=［(maxRij/j)/i］的距離分別為:

最后求各根據(jù)各家蠅地理種群與理想解的相對(duì)接近度Ci值，對(duì)地理種群進(jìn)行評(píng)價(jià)。Ci最大者即為最優(yōu)秀的地理種群。

以Ci值在0.6以上作為優(yōu)秀家蠅種群的標(biāo)準(zhǔn)，有10個(gè)種群;Ci值在0.6～0.4之間的種群為良好種群，有33個(gè)種群;Ci值在0.4以下為較差種群，有11個(gè)種群。綜合性狀最好的是黑龍江鶴崗種群，綜合性狀最差的是廣東肇慶種群。

表2 家蠅地理種群的主要性狀指標(biāo)Table 2 Main biological characters of housefly geographic populations

(續(xù)上表)

表3 DTOPSIS法計(jì)算結(jié)果Table 3 DTOPSIScomputing results

3 結(jié)論與討論

種質(zhì)資源是在漫長(zhǎng)的歷史過(guò)程中由自然演化和人工創(chuàng)造而形成的一種重要的自然資源，它積累了由于自然和人工引起的極其豐富的遺傳變異，即蘊(yùn)藏著各種性狀的遺傳基因。與人類(lèi)生活與生存環(huán)境息息相關(guān)的種質(zhì)資源早就被當(dāng)作重要的戰(zhàn)略物質(zhì)。

家蠅作為重要的資源昆蟲(chóng)，有必要建立種質(zhì)資源庫(kù)，為選育優(yōu)秀品系提供資源。家蠅種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的制定是國(guó)家經(jīng)濟(jì)昆蟲(chóng)種質(zhì)資源平臺(tái)建設(shè)的重要內(nèi)容。本文制定了統(tǒng)一的家蠅種質(zhì)資源規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，有利于整合全國(guó)家蠅種質(zhì)資源，規(guī)范家蠅種質(zhì)資源的收集、整理和保存等基礎(chǔ)性工作，創(chuàng)造良好的資源和信息共享環(huán)境和條件，促進(jìn)全國(guó)家蠅種質(zhì)資源研究的有序和高效發(fā)展。

DTOPSIS法來(lái)源于陳延 (丁廣洲和王曉，2008)提出的逼近理想解排法 (Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution，TOPSIS)，姚興濤 (田啟建，2008)將其改進(jìn)后用于區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的多目標(biāo)決策，稱(chēng)為DTOPSIS法。劉輝 (2001)和魏亞風(fēng) (2002)把此方法應(yīng)用于大麥和棉花的區(qū)域試驗(yàn)。沈雪林和戴華軍 (2005)以蘇州地區(qū)2004年番茄區(qū)域試驗(yàn)數(shù)據(jù)為資料，利用DTOPSIS法進(jìn)行綜合分析在番茄新品種。結(jié)果表明，利用DTOPSIS法進(jìn)行分析的結(jié)果與區(qū)域試驗(yàn)常規(guī)分析的結(jié)果基本一致。魏亞風(fēng) (2002)以1998～1999年度江蘇省大麥區(qū)域試驗(yàn)匯總資料為例，對(duì)大麥新品種進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，表明與生產(chǎn)實(shí)踐中各品種的推廣應(yīng)用結(jié)果基本吻合。本文借鑒該方法對(duì)家蠅種質(zhì)資源進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，首次將該方法應(yīng)用于昆蟲(chóng)種質(zhì)資源評(píng)價(jià)，對(duì)經(jīng)濟(jì)昆蟲(chóng)的評(píng)價(jià)是個(gè)有益的嘗試。

致謝:衷心感謝中山大學(xué)古德祥教授、浙江大學(xué)葉恭銀教授、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)雷朝亮教授、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)劉玉升教授、西北農(nóng)林科技大學(xué)魏永平教授在家蠅種質(zhì)資源描述規(guī)范與數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的制定和修改過(guò)程中給予的指導(dǎo)和幫助。

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