Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố sinh thái đến đặc điểm sinh vật học của ruồi giấm drosophila melanogaster tại gia lâm, hà nội năm 2021

HỌC VIỆN NƠNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA NƠNG HỌC KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ SINH THÁI ĐẾN ĐẶC ĐIỂM SINH VẬT HỌC CỦA RUỒI GIẤM DROSOPHILA MELANOGASTER TẠI GIA LÂM, HÀ NỘI NĂM 2021” Người thực : LÊ VĂN THÀNH Mã SV : 620050 Lớp : K62BVTVA Người hướng dẫn : ThS THÂN THẾ ANH Bộ môn : CÔN TRÙNG HÀ NỘI – 2021 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố sinh thái đến đặc điểm sinh vật học ruồi giấm Drosophila Melanogaster Gia Lâm, Hà Nội năm 2021” cơng trình nghiên cứu độc lập hướng dẫn giáo viên hướng dẫn: Ths Thân Thế Anh Ngồi khơng có chép người khác Đề tài, nội dung báo cáo thực tập sản phẩm mà em nỗ lực nghiên cứu trình học tập trường Các số liệu, kết trình bày báo cáo hoàn toàn trung thực, em xin chịu hồn tồn trách nhiệm, kỷ luật mơn nhà trường đề nếu có vấn đề xảy Hà Nội, ngày tháng Sinh viên Lê Văn Thành i năm LỜI CẢM ƠN Để hồn thành khóa luận tốt nghiệp này, nỗ lựa thân em nhận quan tâm giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo Bộ mơn Cơn trùng, gia đình, bạn bè Em xin đặc biệt xin cảm ơn Ths Thân Thế Anh hết sức tận tâm hướng dẫn chu đáo, động viên, bảo truyền đạt kinh nghiệm cho em suốt trình thực đề tài hồn thành khóa luận tốt nghiệp Bên cạnh đó, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tồn thể thầy Bộ môn Côn trùng, Khoa Nông học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam giúp đỡ em trình thực để tài hồn thành khóa luận tốt nghiệp Cuối em xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới người thân gia đình người bạn giúp đỡ, động viên tạo điều kiện tốt để tơi n tâm hồn thành khóa luận tốt nghiệp Với quỹ thời gian có hạn kinh nghiệm chưa nhiều nên em không tránh khỏi thiếu sót Kính mong đóng góp ý kiến thầy cô bạn để đề tài em hoàn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng Sinh viên Lê Văn Thành ii năm 2021 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT .v DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii TÓM TẮT viii PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục đích yêu cầu 1.2.1 Mục đích 1.2.2 Yêu cầu PHẦN TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 2.1 Tình hình nghiên cứu nước 2.1.1 Thông tin chung ruồi giấm D Melanogaster 2.1.2 Một số nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái ruồi giấm .4 2.1.3 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến ruồi giấm 2.1.4 Nghiên cứu ảnh hưởng thức ăn đến ruồi giấm 2.1.5 Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố khác đến ruồi giấm 13 2.2 Tình hình nghiên cứu nước 15 2.2.1 Nghiên cứu đặc điểm ruồi giấm 15 2.2.2 Nghiên cứu ảnh thức ăn đến ruồi giấm 16 PHẦN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 3.1 Địa điểm nghiên cứu .19 3.2 Thời gian nghiên cứu 19 3.3 Đối tượng, vật liệu dụng cụ nghiên cứu 19 3.3.1 Đối tượng nghiên cứu 19 iii 3.3.2 Vật liệu nghiên cứu 19 3.3.3 Dụng cụ nghiên cứu .19 3.4 Nội dung nghiên cứu 20 3.5 Phương pháp nghiên cứu 20 3.5.1 Nguồn ruồi 20 3.5.2 Đánh giá ảnh hưởng thức ăn đến ruồi giấm D.melanogaster .21 3.5.2 Phương pháp xác định ảnh hưởng số yếu tố sinh thái đến ruồi giấm 22 PHẦN KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .27 4.1 Một số đặc điểm hình thái lồi ruồi giấm phịng thí nghiệm 27 4.1.1 Đặc điểm hình thái pha ruồi giấm 27 4.2 Ảnh hưởng thức ăn đến số đặc điểm sinh học, sinh thái ruồi giấm 32 4.2.1 Ảnh hưởng thức ăn đến thời gian phát dục ruồi giấm 32 4.2.3 Ảnh hưởng thức ăn đến tỉ lệ giới tính ruồi giấm 35 4.2.4 Ảnh hưởng thức ăn đến khối lượng pha ruồi giấm 37 4.2.5 Ảnh hưởng thức ăn đến kích thức pha ruồi giấm 38 4.3 Ảnh hưởng nhiệt độ đến số đặc điểm sinh học, sinh thái ruồi giấm .41 4.3.1.Ảnh hưởng nhiệt độ đến thời gían phát dục ruồi giấm 41 4.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ đến tỉ lệ sống ruồi giấm 42 4.3.3.Ảnh hưởng nhiệt độ đến tỉ lệ giới tính ruồi giấm 43 4.2.4 Ảnh hưởng nhiệt độ đến khối lượng pha ruồi giấm 44 4.3.5 Ảnh hưởng nhiệt độ kích thước pha ruồi giấm 46 4.3.6 Sức sinh sản ruồi giấm mức nhiệt độ khác 48 PHẦN KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 50 5.1 Kết luận 50 5.2 Đề nghị 50 PHẦN TÀI LIỆU THAM KHẢO .52 iv DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT D : Drosophila CT : Công thức K : Kluyveromyces P : Pichia S : Saccharomyces M : Metschnikowia v DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1.Công thức thức ăn chuẩn 28 Bảng 4.1 Thời gian phát dục pha ruồi giấm D Melanogaster ba loại thức ăn 33 Bảng 4.2 Tỉ lệ sống pha trước trưởng thành ruồi giấm công thức thức ăn 34 Bảng Tỷ lệ trưởng thành đực/cái ruồi giấm công thức thức ăn 36 Bảng 4.4 Khối lượng pha ruồi giấm công thức thức ăn 37 Bảng 4.5 Kích thước pha ruồi giấm công thức thức ăn 39 Bảng 4.6 Sức sinh sản ruồi giấm công thức thức ăn 40 Bảng 4.7 Thời gian phát dục pha ruồi giấm mức nhiệt độ 25℃ 30℃ 41 Bảng 4.8 Tỉ lệ sống pha trước trưởng thành ruồi giấm mức nhiệt độ 25℃ 30℃ 43 Bảng 4.9 Tỷ lệ trưởng thành đực/cái ruồi giấm mức nhiệt độ 25℃ 30℃ 44 Bảng 4.10 Khối lượng pha ruồi giấm mức nhiệt độ 25 30℃ 45 Bảng 4.11 Kích thước pha ruồi giấm mức nhiệt độ 25℃ 30℃ 47 Bảng 4.12 Sức sinh sản ruồi ruồi giấm mức nhiệt độ 25℃ 30℃ 48 vi DANH MỤC HÌNH Hình 3.1 Lồng nuôi ruồi giấm nguồn 20 Hình 3.2 Bố trí thí nghiệm ánh hưởng thức ăn đến đặc điểm sinh học sinh thái ruồi giấm 24 Hình 3.3 Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng nhiệt độ đến đặc điểm sinh học sinh thái ruồi giấm 26 Hình 4.1 Trứng ruồi giấm 27 Hình 4.2 Sâu non ruồi giấm 28 Hình 4.3 Nhộng ruồi giấm 29 Hình 4.4 Trưởng thành ruồi giấm 31 vii TÓM TẮT Nghiên cứu đặc điểm sinh vật học, sinh thái học ruồi giấm D Melanogaster thực phịng thí nghiệm môn Côn trùng, khoa Nông học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam Chúng tiến hành nghiên cứu so sánh đặc điểm sinh học ruồi giấm ba công thức thức ăn khác nhau; mức nhiệt độ 25°C ẩm độ dao động từ 65±5% Khi nuôi ruồi giấm cơng thức thức ăn thời gian phát dục pha trước trưởng thành tỷ lệ đực/cái có tương đồng Khối lượng pha ruồi giấm công thức lớn so với cơng thức cịn lại Kích thước ruồi giấm công thức thức ăn khác tương đồng Về sức sinh sản ruồi giấm, công thức 3, trưởng thành có sức sinh sản tốt so với cơng thức cịn lại Khi so sánh đặc điểm sinh học ruồi giấm nuôi mức nhiệt độ 25 30°C ẩm độ 65±5%, thời gian phát dục pha trước trưởng thành thời gian sống trưởng thành có tương đồng Ruồi giấm nuôi mức nhiệt độ 25°C có kích thước khối lượng pha lớn có ý nghĩa thống kê so với ruồi ni mức nhiệt độ 30°C Sức sinh sản ruồi giấm mức nhiệt độ 25°C tốt so với nuôi mức nhiệt độ 30°C viii PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Ruồi giấm D melanogaster có kích thước nhỏ, trưởng thành dài từ 3-4 mm đối tượng gây hại loại thực phẩm lên men nói chung loại ăn chín tiêu biểu chuối, táo, cam nói riêng Ruồi giấm có nguồn gốc từ Châu Phi cận Sahara phía đơng di chuyển khỏi Châu Phi cách 12.000-19.000 năm sau có mặt toàn thế giới (Flatt T J G., 2020) Giống lồi ruồi khác, vịng đời chúng trải qua giai đoạn Bắt đầu từ trứng, chúng trải qua giai đoạn sâu non nhộng trước biến thái thành ruồi trưởng thành Tồn vịng đời ruồi giấm khoảng 25 ngày tùy thuộc vào điều kiện môi trường thức ăn Chính vịng đời ngắn nên chúng tạo điều kiện cho nhà khoa học theo dõi tác động thí nghiệm qua nhiều thế hệ Ruồi giấm dùng phổ biến nghiên cứu sinh học gen, sinh lý học, sinh bệnh học vi khuẩn tiến hố lịch sử sống Ngồi ý nghĩa nghiên cứu y sinh, ruồi giấm có ý nghĩa lĩnh vực nông nghiệp Ruồi giấm thường xuất nơi giai đoạn chín qua hoạt động xuất nhập trái cây, chúng công đâm thủng lớp vỏ trái để ăn đẻ trứng, chúng gây ảnh hưởng đến chất lượng số loại làm tổn thất đến hiệu kinh tế cho người sản xuất Trên thế giới, nghiên cứu ruồi giấm triển khai nhiều Việt Nam nghiên cứu đối tượng cịn hạn chế Việc tìm hiểu yếu tố sinh thái ảnh hưởng đến đặc điểm sinh học ruồi giấm quan trọng việc đánh giá khả gây hại kiểm sốt lồi côn trùng sản phẩm nông nghiệp góp phần đưa thêm dẫn liệu nghiên cứu sinh học, sinh thái lồi trùng Vì vậy, tơi thực đề tài: PHẦN KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận Thức ăn khơng có ảnh hưởng đến thời gian phát dục tỉ lệ sống ruồi giấm, sai khác thời gian phát dục pha trứng, pha sâu non nhộng ruồi giấm cơng thức thức ăn Thức ăn khơng có ảnh hưởng đến khối lượng kích thước ruồi giấm, khơng có sai khác khối lượng kích thước pha sâu non tuổi 3, nhộng trưởng thành ruồi giấm công thức thức ăn Thức ăn có ảnh hưởng đến tỉ lệ giới tính sức sinh sản ruồi giấm, có sai khác tỉ lệ đực/cái, số ngày đẻ trứng, số trứng đẻ ngày tổng số trứng đẻ vòng đời ruồi giấm công thức thức ăn Nhiệt độ ảnh hưởng đến thời gian phát dục tỉ lệ sống ruồi giấm, khơng có sai khác thời gian phát dục pha trứng, pha sâu non nhộng ruồi giấm công thức nhiệt độ Nhiệt độ khơng có ảnh hưởng đến khối lượng kích thước ruồi giấm, khơng có sai khác khối lượng kích thước pha sâu non tuổi 3, nhộng trưởng thành ruồi giấm cơng thức nhiệt độ Nhiệt độ có ảnh hưởng đến tỉ lệ giới tính sức sinh sản ruồi giấm, có sai khác tỉ lệ đực/cái, số ngày đẻ trứng, số trứng đẻ ngày tổng số trứng đẻ vịng đời ruồi giấm cơng thức nhiệt độ 5.2 Đề nghị Dựa kết nghiên cứu nhận thấy nên nhân nuôi ruồi giấm công thức thức ăn với mức nhiệt độ 25°C để ruồi giấm phát triển tốt 50 Tiếp tục thử nghiệm ảnh hưởng công thức thức ăn nhiệt độ đến số đặc điểm sinh học, sinh thái ruồi giấm để hoàn thiện quy trình nhân ni lồi phịng thí nghiệm 51 PHẦN TÀI LIỆU THAM KHẢO Anagnostou C., Dorsch M & Rohlfs M J E E e A (2010) Influence of dietary yeasts on Drosophila melanogaster life‐history traits 136(1): 1-11 Bakker K J E E e A (1959) Feeding period, growth, and pupation in larvae of Drosophila melanogaster 2(3): 171-186 Berrigan D., Partridge L J C B & Physiology P P A (1997) Influence of temperature and activity on the metabolic rate of adult Drosophila melanogaster 118(4): 1301-1307 Cossins A & Bowler K (1987) Rate compensations and capacity adaptations Trong: Temperature biology of animals Springer: 155-203 trang Crill W D., Huey R B & Gilchrist G W J E (1996) Within‐and between‐generation effects of temperature on the morphology and physiology of Drosophila melanogaster 50(3): 1205-1218 Driver C J & Cosopodiotis G J E g (1979) The effect of dietary fat on longevity of Drosophila melanogaster 14(3): 95-100 Frazier M R., Woods H A., Harrison J F J P & Zoology B (2001) Interactive effects of rearing temperature and oxygen on the development of Drosophila melanogaster 74(5): 641-650 Gibert P., Huey R B & Gilchrist G W J E (2001) Locomotor performance of Drosophila melanogaster: interactions among developmental and adult temperatures, age, and geography 55(1): 205-209 Imasheva A G., Loeschcke V., Zhivotovsky L A & Lazebny O E J B J o t L S (1997) Effects of extreme temperatures on phenotypic variation and developmental stability in Drosophila melanogaster and Drosophila buzzatii 61(1): 117-126 10.Klepsatel P., Gáliková M., De Maio N., Ricci S., Schlötterer C & Flatt T J J o E B (2013) Reproductive and post‐reproductive life history of 52 wild‐caught D rosophila melanogaster under laboratory conditions 26(7): 1508-1520 11.Krebs R & Loeschcke V J F E (1994) Costs and benefits of activation of the heat-shock response in Drosophila melanogaster 730-737 12.Magwere T., Chapman T., Partridge L J T J o G S A B S & Sciences M (2004) Sex differences in the effect of dietary restriction on life span and mortality rates in female and male Drosophila melanogaster 59(1): B3-B9 13.Markow T A., Beall S & Matzkin L M J J o e b (2009) Egg size, embryonic development time and ovoviviparity in Drosophila species 22(2): 430-434 14.Miquel J., Lundgren P R., Bensch K G., Atlan H J M o a & Development (1976) Effects of temperature on the life span, vitality and fine structure of Drosophila melanogaster 5: 347-370 15.Nunney L & Cheung W J E (1997) The effect of temperature on body size and fecundity in female Drosophila melanogaster: evidence for adaptive plasticity 51(5): 1529-1535 16.Overgaard J., Tomčala A., Sørensen J G., Holmstrup M., Krogh P H., Šimek P & Koštál V J J o i p (2008) Effects of acclimation temperature on thermal tolerance and membrane phospholipid composition in the fruit fly Drosophila melanogaster 54(3): 619-629 17 Powsner L J P Z (1935) The effects of temperature on the durations of the developmental stages of Drosophila melanogaster 8(4): 474-520 18.Rako L & Hoffmann A A J J o i p (2006) Complexity of the cold acclimation response in Drosophila melanogaster 52(1): 94-104 19.Stanley W F J P Z (1931) The effect of temperature on vestigial wing in Drosophila melanogaster, with temperature-effective periods 4(3): 394-408 20.Watson M J & Hoffmann A A J E (1996) Acclimation, cross‐ generation effects, and the response to selection for increased cold resistance in Drosophila 50(3): 1182-1192 53 21.Flatt T J G (2020) Life-history evolution and the genetics of fitness components in Drosophila melanogaster 214(1): 3-48 22.Petavy G., David J., Gibert P & Moreteau B J J o t b (2001) Viability and rate of development at different temperatures in Drosophila: a comparison of constant and alternating thermal regimes 26(1): 29-39 23.Perveen F K (2018) Introduction to drosophila InTechOpen London, United Kingdom 24.Huey R B., Wakefield T., Crill W D & Gilchrist G W (1995) Withinand between-generation effects of temperature on early fecundity of Drosophila melanogaster Heredity 74(2): 216-223 25 Mołoń M., Dampc J., Kula-Maximenko M., Zebrowski J., Mołoń A., Dobler R., Durak R & Skoczowski A (2020) Effects of temperature on lifespan of Drosophila melanogaster from different genetic backgrounds: Links between metabolic rate and longevity Insects 11(8): 470 26.Bychkovskaya I., Mylnikov S & Oparina T (2017) On the Discontinuity of Annuity Curves in Drosophila melanogaster Wild Type Strain CantonS IV The Effect of Rearing at Low Temperature during the Early Imaginal Stage Advances in Gerontology 7(4): 259-266 27.Savola E., Montgomery C., Waldron F M., Monteith K., Vale P & Walling C (2020) Testing evolutionary explanations for the lifespan benefit of dietary restriction in Drosophila melanogaster bioRxiv 28.Schou M F., Kristensen T N., Pedersen A., Karlsson B G., Loeschcke V & Malmendal A (2017) Metabolic and functional characterization of effects of developmental temperature in Drosophila melanogaster American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology 312(2): R211-R222 29.Moghadam N N., Thorshauge P M., Kristensen T N., De Jonge N., Bahrndorff S., Kjeldal H & Nielsen J L (2018) Strong responses of Drosophila melanogaster microbiota to developmental temperature Fly 12(1): 1-12 54 30.Tatar M (2007) Diet restriction in Drosophila melanogaster Mechanisms of dietary restriction in aging and disease 35: 115-136 31.Partridge L., Green A & Fowler K (1987) Effects of egg-production and of exposure to males on female survival in Drosophila melanogaster Journal of Insect Physiology 33(10): 745-749 32.Mckenzie J (1975) The influence of low temperature on survival and reproduction in populations of Drosophila melanogaster Australian Journal of Zoology 23(2): 237-247 33.Rajamohan A & Sinclair B J (2008) Short-term hardening effects on survival of acute and chronic cold exposure by Drosophila melanogaster larvae Journal of Insect Physiology 54(4): 708-718 34.Al-Momani F A & Massadeh A M (2005) Effect of different heavymetal concentrations on Drosophila melanogaster larval growth and development Biological trace element research 108(1): 271-277 35.Ustundag G., Buyukguzel K & Buyukguzel E (2019) The effect of niclosamide on certain biological and biochemical properties of Drosophila melanogaster European Journal of Biology 78(1): 29-38 36.Bùi Minh Hồng & Hoàng Thị Thảo (2014) Nghiên cứu ảnh hưởng loại thức ăn đến số đặc điểm sinh học ruồi giấm Drosophila melanogaster (Meigen, 1830) ni phịng thí nghiệm lấy ngun liệu phục vụ ni cá cảnh chim ́n 37.Vũ Hồng Giang & cs., (2015) Các đặc điểm giá trị ruồi giấm Tạp chí sinh học 2015: 245-248 55 PHỤ LỤC Bảng P.1 Thời gian phát dục ruồi giấm công thức thức ăn P.1.1 ANOVA Ảnh hưởng thức ăn đến thời gian phát dục pha giấm 56 P.1.2 ANOVA Ảnh hưởng thức ăn đến khối lượng pha ruồi giấm 57 P.1.3 ANOVA Ảnh hưởng thức ăn đến kích thước pha ruồi giấm 58 P.1.4 ANOVA Ảnh hưởng thức ăn đến sức đẻ trứng ruồi giấm P.1.5 ANOVA Ảnh hưởng thức ăn đến tỷ lệ sống ruồi giấm 59 Bảng P.2 Thời gian phát dục ruồi giấm công thức nhiệt độ P.2.1 ANOVA Ảnh hưởng nhiệt độ đến thời gian phát dục pha ruồi giấm 60 P.2.2 ANOVA Ảnh hưởng nhiệt độ đến khối lượng pha ruồi giấm 61 P.2.3 ANOVA Ảnh hưởng nhiệt độ đến kích thước pha ruồi giấm 62 P.2.4 ANOVA Ảnh hưởng nhiệt độ đến tỷ lệ sống pha ruồi giấm 63 P.2.5 ANOVA Ảnh hưởng nhiệt độ đến sức đẻ trứng ruồi giấm 64