李洋洋 薛彬 +占鵬飛++李兵

摘要：納米TiO2由于具有獨(dú)特的尺寸效應(yīng)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各領(lǐng)域。為了研究納米TiO2在家蠶生產(chǎn)中的應(yīng)用效果，根據(jù)納米TiO2的理化特征和家蠶食性特點(diǎn)，開發(fā)新型添加劑。生產(chǎn)應(yīng)用表明，添食該添加劑可以增強(qiáng)家蠶對(duì)病毒病、細(xì)菌病的抗病能力；可以使單位質(zhì)量繭數(shù)減少10.5粒/kg，萬(wàn)頭蠶收繭量提高1.45 kg，從而提高蠶繭的產(chǎn)量；添食該添加劑可以分別使蠶繭的全繭量、繭層量、繭層率提高0.04 g、0.04 g、1.64百分點(diǎn)，從而提高蠶繭的質(zhì)量。研究結(jié)果為納米TiO2的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：納米TiO2；家蠶；飼料添加劑；產(chǎn)繭量；絲質(zhì)；抗病能力

中圖分類號(hào)： S889+.9文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2017）03-0134-02

收稿日期：2015-12-31

基金項(xiàng)目：江蘇省研究生培養(yǎng)創(chuàng)新工程實(shí)踐創(chuàng)新計(jì)劃（編號(hào)：SJZZ15_0156）；“浙江省蠶?？萍紕?chuàng)新團(tuán)隊(duì)”自主資助項(xiàng)目（編號(hào)：2011R50028）。

作者簡(jiǎn)介：李洋洋（1988—），男，安徽宿州人，碩士研究生，主要從事家蠶生理及生態(tài)研究。Tel：（0512）65880262；E-mail：346919707@qq.com。

通信作者：李兵，博士，教授，主要從事家蠶分子毒理學(xué)研究。E-mail：lib@suda.edu.cn。

納米[FK（W1。2]TiO2[FK）]（titanium dioxide nanoparticles，簡(jiǎn)稱[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs）是尺寸在1～100nm的無(wú)機(jī)化工材料[1]，由于納米[FK（W1。2]TiO2[FK）]具有獨(dú)特的尺寸效應(yīng)和漂白功能，被廣泛應(yīng)用于涂料、化妝品和牙膏生產(chǎn)[2-3]。近年來(lái)，納米[FK（W1。2]TiO2[FK）]也被應(yīng)用于食品添加劑、環(huán)境凈化劑等方面[4]。韓建兵等研究表明，[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs/殼聚糖的復(fù)合膜具有很強(qiáng)的殺菌作用[5]；張萍等報(bào)道，[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs可以抑制植物葉面病斑的形成，促進(jìn)葉綠素、類胡蘿卜素的生成[6]。

占鵬飛等研究表明，從家蠶（Bombyx mori）5齡起蠶開始連續(xù)添食低劑量[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs 3 d后，檢測(cè)到家蠶體內(nèi)解毒酶基因上調(diào)表達(dá)，表明低劑量的[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs可以增強(qiáng)家蠶的解毒能力[7]。Zhang等添食家蠶[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs后，發(fā)現(xiàn)可以提高飼料效率[8]。Ni等研究表明，[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs添食可以促進(jìn)家蠶絲蛋白的合成[9]。Li等研究表明，[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs提高了抗性相關(guān)基因的表達(dá)量，如超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，簡(jiǎn)稱SOD）、過氧化氫酶（catalase，簡(jiǎn)稱CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，簡(jiǎn)稱GSH-Px）、乙酰膽堿酯酶（AChE）、羧酸酯酶（carboxylesterase，簡(jiǎn)稱CarE）、谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶（gultathione S transferases，簡(jiǎn)稱GSTs）等基因[10]，說(shuō)明[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs可以提高家蠶的抗性。

筆者所在研究團(tuán)隊(duì)以[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs為主要原料，結(jié)合家蠶的食性特點(diǎn)，采用專利技術(shù)開發(fā)了性狀穩(wěn)定的添加劑[11]，商品名稱為蘇大蠶之寶。本研究調(diào)查了該添加劑在浙江省湖州市蠶區(qū)的應(yīng)用效果。

1材料與方法

1.1材料

家蠶品種為蘇菊×明虎和菁松×皓月，由江蘇省蠶種管理所提供。

[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs購(gòu)自杭州萬(wàn)景新材料有限公司，粒徑6 nm；其他試劑購(gòu)自生工生物工程（上海）股份有限公司，采用專利技術(shù)制備添加劑備用。

1.2方法

1.2.1TiO2 NPs的制備將TiO2 NPs分散于質(zhì)量體積分?jǐn)?shù)05%羥丙基甲基纖維素（HPMC）溶液，然后將懸濁液用超聲處理30 min，并用機(jī)械振動(dòng)5 min，用于添加劑的制備。

1.2.2添加劑的使用方法使用前將添加劑充分搖勻。1瓶（70 mL）添加劑兌清水100 kg，4齡眠期噴灑667 m2桑園，桑葉采摘后正常連續(xù)飼喂5齡期家蠶至上蔟。

1.2.3蠶病發(fā)病率的調(diào)查方法用于蠶病調(diào)查的每個(gè)試驗(yàn)設(shè)3個(gè)重復(fù)區(qū)，每區(qū)試驗(yàn)家蠶為1 000頭，在同樣的條件下飼養(yǎng)，調(diào)查各齡期蠶每天的發(fā)病情況，分別對(duì)病毒病、細(xì)菌病進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，不屬于病毒病、細(xì)菌病的統(tǒng)計(jì)在其他蠶病中，計(jì)算5齡各試驗(yàn)區(qū)的發(fā)病率。

1.2.4蠶繭產(chǎn)量的調(diào)查方法將各試驗(yàn)區(qū)采用常規(guī)飼養(yǎng)方法分別飼養(yǎng)家蠶2張，1張?zhí)硎程砑觿?張采用清水添食作為對(duì)照，至家蠶熟蠶分別上蔟，營(yíng)繭5 d后采鮮繭，分別稱取鮮繭的質(zhì)量，統(tǒng)計(jì)單位質(zhì)量繭數(shù)、萬(wàn)頭家蠶收繭量。

1.2.5蠶繭質(zhì)量的調(diào)查方法從各試驗(yàn)區(qū)中隨機(jī)取鮮繭進(jìn)行削繭，各取25粒雌、雄繭，稱取全繭量、繭層量，計(jì)算繭層率。

2結(jié)果與分析

2.1添加劑對(duì)蠶病的抑制效果分析

2015年在浙江省湖州市推廣使用TiO2 NPs添加劑，在試驗(yàn)區(qū)對(duì)蠶病的發(fā)生情況進(jìn)行抽樣統(tǒng)計(jì)。表1表明，使用添加劑后，家蠶對(duì)病毒病、細(xì)菌病和其他蠶病的抗性都強(qiáng)于對(duì)照；使用添加劑后，試驗(yàn)區(qū)蘇菊×明虎的病毒病發(fā)病率為[JP2]024%，對(duì)照區(qū)為0.63%，發(fā)病率減少61.90%；試驗(yàn)區(qū)菁松×[JP]皓月的病毒病發(fā)病率為0.06%，對(duì)照區(qū)為0.09%，發(fā)病率減少33.33%；試驗(yàn)區(qū)蘇菊×明虎的細(xì)菌病發(fā)病率為0.20%，對(duì)照區(qū)為033%，發(fā)病率減少39.39%；試驗(yàn)區(qū)菁松×皓月的細(xì)菌病發(fā)病率為0.00%，對(duì)照區(qū)為0.01%；試驗(yàn)區(qū)蘇菊×明虎的其他蠶病的發(fā)病率為2.16%，對(duì)照區(qū)為4.86%，發(fā)病率減少5556%；試驗(yàn)區(qū)菁松×皓月的其他蠶病的發(fā)病率為001%，對(duì)照區(qū)為0.02%。以上結(jié)果表明，不同蠶區(qū)飼養(yǎng)的試驗(yàn)品種發(fā)病情況不同，總體來(lái)說(shuō)飼養(yǎng)菁松×皓月蠶區(qū)的飼養(yǎng)條件較蘇菊×明虎的條件好，發(fā)病率較低。在同樣的飼養(yǎng)條件下，使用添加劑的試驗(yàn)區(qū)發(fā)病率明顯低于對(duì)照區(qū)，表明添加劑TiO2 NPs能夠提高家蠶對(duì)各種蠶病的抵抗能力。

2.2添加劑應(yīng)用對(duì)蠶繭產(chǎn)量的影響

表2表明，試驗(yàn)區(qū)飼養(yǎng)菁松×皓月的成績(jī)優(yōu)于蘇菊×明虎，對(duì)照區(qū)蘇菊×明虎的單位質(zhì)量繭數(shù)為548粒/kg，試驗(yàn)區(qū)蘇菊×明虎的單位質(zhì)量繭數(shù)為535粒/kg，試驗(yàn)區(qū)的繭形大于對(duì)照區(qū)；對(duì)照區(qū)菁松×皓月的單位質(zhì)量繭數(shù)為531粒/kg，試驗(yàn)區(qū)菁松×皓月的單位質(zhì)量繭數(shù)為523粒/kg，試驗(yàn)區(qū)的繭形也大于對(duì)照區(qū)；蘇菊×明虎、菁松×皓月的試驗(yàn)區(qū)萬(wàn)頭蠶收繭量分別比對(duì)照區(qū)高1.4、1.5 kg，表明添加劑TiO2 NPs可以提高蠶繭的產(chǎn)量。

2.3添加劑應(yīng)用對(duì)蠶繭質(zhì)量的影響

表3表明，對(duì)照區(qū)蘇菊×明虎的全繭量、繭層量、繭層率分別為1.83 g、0.40 g、21.86%，添加劑處理區(qū)的全繭量、繭層量、繭層率分別為1.87 g、0.44 g、23.53%；對(duì)照區(qū)菁松×皓月的全繭量、繭層量、繭層率分別為1.88 g、0.42 g、2234%，添加劑處理區(qū)的全繭量、繭層量、繭層率分別為192 g、0.46 g、23.96%。由結(jié)果可見，添加劑的使用，不僅可以提高蠶繭的產(chǎn)量，還可以增加繭層量，提高繭層率，即添加劑可以提高家蠶絲蛋白的合成。

3討論

3.1添加劑提高家蠶抗病性

相關(guān)實(shí)驗(yàn)室的研究已經(jīng)表明，低濃度的TiO2 NPs可以提高家蠶對(duì)BmNPV的抗性[10]，經(jīng)生產(chǎn)應(yīng)用表明，本研究以TiO2 NPs為原料開發(fā)的添加劑不僅可以提高家蠶對(duì)BmNPV的抗性，還能夠提高家蠶對(duì)細(xì)菌病和其他蠶病的抗性，表明TiO2 NPs[CM（24*5]提高家蠶抗病性可能是通過提高家蠶自身的免疫能力，從而提高對(duì)所有病原的抗性，其作用機(jī)制有待于深入研究。

3.2添加劑提高家蠶的蠶繭產(chǎn)量和質(zhì)量

Ni等研究表明，用低濃度TiO2 NPs添食家蠶，可以促進(jìn)家蠶絲蛋白的合成[9]，本研究開發(fā)的添加劑也具有相同的效果，可以提高蠶繭的產(chǎn)量。Zhang等研究表明，添食TiO2 NPs可以提高家蠶的飼料效率[8]，本研究發(fā)現(xiàn)添食添加劑后可以明顯提高蠶繭的繭層量、繭層率，這對(duì)于以生產(chǎn)繭絲為目的的蠶絲業(yè)來(lái)說(shuō)是非常重要的，可以提高產(chǎn)絲量。另外，之前的相關(guān)研究表明，TiO2 NPs添食可以促進(jìn)絲蛋白的合成，本研究發(fā)現(xiàn)可以提高蠶繭的產(chǎn)量，至于TiO2 NPs添食對(duì)絲蛋白的分泌是否具有調(diào)節(jié)作用，還有待深入研究。

[HS2]參考文獻(xiàn)：

[1]朱融融，汪世龍，姚思德. 納米二氧化鈦的生物學(xué)效應(yīng)[J]. 生命的化學(xué)，2005，25（4）：344-346.

[2]劉小強(qiáng)，杜仕國(guó)，閆軍，等. 納米二氧化鈦改性及其在涂料中的應(yīng)用[J]. 化學(xué)時(shí)刊，2004，18（11）：13-16.

[3]徐存英，段云彪. 納米二氧化鈦在防曬化妝品中的應(yīng)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]韓建兵，蘇海佳，譚天偉. 納米TiO2/殼聚糖復(fù)合膜對(duì)大腸桿菌殺菌作用的研究[J]. 化工新型材料，2006，34（7）：65-68.

[6]張萍，崔海信，李玲玲. 納米TiO2半導(dǎo)體溶膠的光生物學(xué)效應(yīng)[J]. 無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào)，2008，23（1）：55-60.

[7][JP2]占鵬飛，李兵，費(fèi)建明. 家蠶添食納米TiO2后體內(nèi)解毒酶活性及相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄水平的變化[J]. 蠶業(yè)科學(xué)，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(wèi)德，洪法水. 一種家蠶增產(chǎn)添加劑：ZL201310569044[P]. 2015-02-18.