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家蝇(Musca domestica L.)属于昆虫纲双翅目蝇科家蝇属。家蝇幼虫生活在人畜粪便及垃圾堆中,成虫通常聚集出现在人畜粪便、垃圾堆及其他腐烂物质上,携带大量的病原菌,能够传染霍乱、痢疾、伤寒和结核等多种疾病,是严重威胁人类健康的卫生害虫之一。虽然家蝇携带各种病原菌,但自身却从不受感染,说明家蝇体存在强大的免疫系统。家蝇还是重要的经济昆虫,易于规模化饲养。据报道,家蝇幼虫含粗蛋白59%-65%,家蝇幼虫干粉的必需氨基酸总量(43.83%)以及必需氨基酸与非必需氨基酸总量的比值(0.78),均超过粮食与农业组织(FAO)与世界卫生组织(WHO)提出的参考值。家蝇幼虫粉中还含有多种常量和微量元素。
目前,家蝇主要作为畜禽饲用蛋白,而对其体内丰富的抗菌物质的研究较少。作为重要的经济昆虫,其优秀品系的选育也缺乏相应的生物学数据支撑。本论文为家蝇优秀品系的选育和家蝇的综合利用提供了新的思路,主要研究成果如下:
(1)根据家蝇的生物学性状特性以及利用价值,制定了家蝇种质资源描述规范和数据标准,为家蝇种质资源的评价提供了统一的标准和方法。所制订的家蝇种质资源描述规范包括117个字段,其中护照信息14个、标记信息23个、特征特性描述信息69个、图片信息3个,以及收藏单位信息和共享信息8个。该描述规范和数据标准已被国家科技基础条件平台建设子项目“经济昆虫种质资源标准化整理、整合及共享试点”所采用。
(2)在全国18省、市和自治区收集了54个家蝇地理种群,建立了国内最大的家蝇种质资源库,为家蝇的优秀品系的选育提供了种质资源。根据家蝇种质资源描述规范和数据标准,测定了上述54个家蝇地理种群的生物学数据,包括82项共性指标和29项个性指标,并拍摄图片118幅。所获得的数据已全部上传至“经济昆虫种质资源标准化整理、整合及共享试点”平台。
(3)在经济昆虫种质资源评价中首次引入DTOPSIS方法,利用该方法对家蝇种质资源进行了评价。选择家蝇产卵量、卵孵化率、卵耐低温性、老熟幼虫体重、幼虫发育历期、化蛹率、蛹重、蛹发育历期、蛹耐低温性、羽化率、抗菌物质抑菌效果、以及雌雄比等12个对经济效益有重要影响的生物性状指标作为评价指标,利用DTOPSIS方法筛选出优秀家蝇地理种群10个,良好地理种群33个,较差地理种群11个。
(4)制备了家蝇蛹的抗菌物质,开展了冷却肉的防腐保鲜试验。选择好氧性细菌总菌落数、pH值和挥发性盐基氮(TVB-N)作为评价指标,结果表明,家蝇蛹抗菌物质对冷却肉的防腐保鲜效果与乳酸链球菌素(Nisin)和脱氢醋酸钠(DHA-S)的效果一样好。这说明:家蝇蛹的抗菌物质有可能成为一种新的食品防腐保鲜剂。
(5)研究了家蝇蛹抗菌物质的抗菌机理。透射电镜和扫描电镜的结果表明家蝇蛹抗菌物质对革兰氏阳性菌和阴性菌均有杀菌活性。它破坏细胞壁细胞膜,造成内容物外泄;并使细菌细胞膜的通透性增大;还使细菌DNA断裂。