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鼠害防治抗生育技术

来源:   发布时间:2018-01-16 15:50:47   浏览:

鼠害问题一直以来都是一个严重的世界性灾害问题,它在对农林牧业造成损害的同时,也严重破坏了生态环境,威胁着人类的健康。近年来,随着气候的异常以及生态环境的变化,创造了适宜鼠类繁殖的生态条件,以至于鼠害形势日趋严重,对农业、林业、畜牧业都造成了重大的危害。因此,鼠类控制不论是在森林防护、草原治理、农业发展以及公共卫生等方面都备受重视。在实际生活及生产中,人们使用最多的是化学毒饵法。使用化学毒饵法可在一定时间内快速灭鼠,但大多数化学药剂对人、畜等非靶标生物都具有较强的毒性,易造成药物中毒及生物富集作用,既威胁人畜安全又污染环境,并可造成鼠类天敌的生物种群密度及数量的降低,破坏了生态系统的稳定性,并且长期使用后还会产生抗药性,无法长期稳定的控制鼠害。2004年数据显示,我国年产化学杀鼠剂约30万吨,这些药物中只有不到5%的发挥了灭鼠作用,95%以上的则直接污染了环境。

基于抗生育控制技术在昆虫种群数量的控制上取得了巨大的成功,在1959年科学家首次提出了使用雄鼠不育的方法来控制鼠害。Knipling和McGuire运用数学模型对传统的化学杀灭法与不育控制技术进行了比较,发现在一个1万只鼠的种群里,若用化学药品将其90%的雌雄鼠杀死,则经过15代即可使该种群恢复到原有数量;连续3代杀死其70%的雌雄鼠,约需17代才能恢复到原有水平。若采用不育技术,使其90%的雌雄鼠不育,则经过26代才能使该种群恢复到原有数量;连续3代使70%的鼠不育,在第4代的时候可育鼠与不育鼠的比例仅为1∶25,基本上决定该种群即将灭绝,到了第19代的时候,该种群则会完全灭绝。由此可见不育控制技术的控制效果明显优于传统的灭杀方法。现将各类抗生育剂的研究进展综述如下。

1 化学不育剂 

在1961年Davis提出了使用化学不育剂来控制鼠害的构想后,许多可能作为鼠类不育剂的药物也相继被测试过,像氯代醇、炔雌醇甲醚、炔雌醇环戊醚、1,4-甲磺酸丁二酯以及环丙醇类衍生物等。

在20世纪80年代末,一种能产α-氯丙醇的代表性植物被用于工业化生产,命名为“鼠绝净”。但由于适口性较差以至于结果不是很理想。在剂量为200~2400mg/kg时,单体的不育率不超过50%,死亡率小于10%。但是也有一些化学不育剂如类固醇、非类固醇类激素化合物能终止孕鼠妊娠及抑制受精卵着床等,从而能有效控制鼠类繁殖。雄性化学不育剂有三乙烯三聚氰胺、1,4-丁二醇二磺酸和杂环类化合物如呋喃坦啶等。

同时研究发现,一些化学杀鼠剂,当达到一定剂量而又不会致死的情况下均会对雌雄小鼠产生不育作用。 Chen(1991)报道过10mg/kg己烷雌酚辛酸可以使雌雄鼠都绝育。在敌鼠钠抗生育实验中,与对照组小鼠相比,在剂量为5.00mg/kg、2.50mg/kg和1.25mg/kg体重时,活胎率大大降低;形态学观察表明,敌鼠钠能引起睾丸病变,曲细精管萎缩、变形,曲细精管壁也变薄。这表明敌鼠钠对雌性和雄性小鼠均有抗生育作用。这种控制效果明显比直接捕杀优越。

虽是如此,但是长久以来运用化学不育剂来控制鼠害却一直受到人们的批判。究其原因有以下几点:一是化学不育剂大多适口性差,应用难度较大;二是化学不育剂一般都具有毒副作用,易造成环境污染,有的还会对非靶标生物造成危害;三是很多化学不育剂只对雄性有效,而啮齿类动物的多配偶性导致了其控制效率不够理想;四是化学不育方法一般要先人工饲养绝育鼠再投放,经济效益低下。

2 植物源抗生育剂

植物源不育剂因其对环境无毒副作用,被广泛用于人类和动物的繁殖防控中。Dinesh等(2012)对近60年的相关书籍、科学数据及发表的文章统计分析,得出有隶属于122科的577种植物能对女性的生育有有效的调节作用。其中298种植物具有堕胎的效果,188种有抗孕的效果,149种有调经的效果,还有17种植物具有消毒的效果。在这122科植物中,豆科植物占49.2%,菊科40.98%,大戟科19.7%,伞形科16.4%,禾本科12.3%,唇形科11.5%。其中抗生育效果较好的植物有如下几种。

2.1 棉酚的抗生育作用

早在1957年,刘宝善就提出了将食用棉油运用到节育上来,人们开始了对棉酚不育的研究。雷海鹏(1982)通过对雄性大鼠进行实验初步证明了粗制棉籽油中的抗生育有效成分为棉酚。孔佑华等(2003)的雄性动物实验结果表明,棉酚能够破坏雄性小鼠睾丸的曲细精管的生精上皮细胞,导致精子畸形、死亡甚至无精子,从而造成小鼠的繁殖能力降低而达到不育效果。连续灌胃200mg/kg体重浓度的醋酸棉酚20 d后,小鼠的精子数目显著减少(陈思东等,2007)。Andrade等(2006)利用电子显微镜证实了棉酚作用的靶器官是附睾,棉酚对附睾的结构和功能的破坏,影响了精子的成熟。多年研究证明,棉酚抑制精子运动,源自于其能特异性的作用于精子线粒体并且能够抑制鞭毛动力蛋白ATP酶的活性。其机制和脱氢酶、PKG、α-DNA聚合酶、脂氧合酶、拓扑异构酶有关,亦可能是它作为一种端粒酶抑制剂从而选择性地干扰精子的生成。

棉酚对于雌性动物也有不育作用,能使子宫剧烈收缩,致使母畜子宫内缺血、少氧,从而引起妊娠动物流产和死胎。其作用机理主要是抑制卵泡发育及成熟,使得窦状卵泡细胞减少,闭锁卵泡增加以及血浆雌二醇降低。棉酚对子宫内膜性甾体激素受体和子宫肌肉也有选择性抑制作用,引起子宫重量减轻,血运减少,内膜萎缩。

2.2 牛膝的抗生育作用

李乾五和葛玲(1990)运用川牛膝的苯提取物、乙酸乙酯提取物以及醇提取物对雌性小鼠抗生育及抗着床情况进行了研究。实验发现250mg/kg的川牛膝苯提取物对雌鼠的抗生育作用可达100%。抗着床实验发现,500mg/kg的川牛膝苯提取物、乙酸乙酯提取物以及醇提取物抗着床有效率分别为100%、66.7%、40%。这表明川牛膝的三种提取物均具有抗生育及抗着床作用,其中以苯提取物效果最为显著。卜书海等(2008)研究了牛膝总皂苷(TSA)对早孕小白鼠的繁殖毒性与适口性进行了研究。发现1000mg/kg的TSA具有较好的抗早孕效果,雌鼠终止妊娠率及死胎率分别为91.75%和89.39%;500mg/kg及1000mg/kg的TSA能够引起小鼠子宫重量的降低。从而表明TSA具有较好的抗早孕活性。

2.3 莪术醇的抗生育作用

0.2%莪术醇饵剂是一种有效的植物性不育剂。2005~2006年,王庭林等(2007)在山西省隰县进行了0.2%的莪术醇饵料对区域性害鼠的防控效果试验,结果表明该药剂能够有效地降低害鼠的种群密度,并且这种对种群密度的控制作用随着时间的推移效应也在增强。张春美等(2009)采用0.2%的莪术醇抗生育剂饵料分别在大理古城区及内蒙古林区进行实验,害鼠取食率分别在95%及70%以上,对雌成鼠的怀胎下降率分别为67.1%和73%,表明该药剂对雌鼠具有显著的抗生育作用。

2.4 蓖麻的抗生育作用

在印度、朝鲜等国家,妇女常食用蓖麻籽来避孕。蓖麻及蓖麻油的抗早育、引产作用目前已被证实,但是这种抗生956育作用的活性成分目前尚不清楚。秦晓娜等(2001)采用乙醇法提取的蓖麻油及石油醚法提取的蓖麻粗蛋白以及二者的混合物对小鼠进行了抗生育实验研究。结果发现,蓖麻粗蛋白及二者的混合物抗早孕率达100%,蓖麻油为80%,表明蓖麻粗蛋白的抗生育作用优于蓖麻油。国外学者研究发现,蓖麻籽石油醚提取物可使鼠子宫的收缩频率发生改变,同时输卵管对乙酰胆碱、催产素等药物的敏感性也发生了改变。灌胃量在5~20mg/kg时,大鼠子宫和输卵管的活性发生改变,子宫及输卵管肌肉对乙酰胆碱、麦角新素等的应答效应也降低,同时引起大鼠的发情周期及卵巢结构的改变。

2.5 穿心莲的抗生育作用

周继铭和余朝菁(1985)在研究具有抗孕激素作用的中草药研究中发现,穿心莲水煎剂腹腔注射对小鼠具有较为显著的抗着床以及抗早、中、晚期妊娠作用。国外有学者研究发现(Akbarsha&Murugaian,2000),雄性大鼠口服穿心莲干粉后,对体内精子亦有显著影响。采用体内外给药的方法研究穿心莲制剂对大鼠精子、胚胎及小鼠精子的影响。其结果表明,穿心莲制剂对雄鼠具有明显的抗生育作用,但对大鼠的交配行为无任何影响。穿心莲内酯体外杀精实验表明,穿心莲内酯杀精作用呈剂量依赖性,浓度越高,杀精速度越快,浓度为34mg/mL时3min内可将精子全部杀死。体内给药实验表明,当给药浓度为315mg/kg时,连续给药3周,可使小鼠体内精子的个数降至14.06×105,存活率降至38%。

2.6 昆明山海棠的抗生育作用

研究发现,昆明山海棠对鼠类具有抗生育作用。王士民等(1992)用不同浓度的昆明山海棠稀醇提取物(ATH)对60只(每组10只)SD大鼠进行连续6周(每周6d)的灌胃,实验结果为:2.0g/kg组曲细精管的损伤率达到了55.4%,1.0g/kg组的曲细精管损伤率仅为6.2%,小剂量给药组小鼠睾丸和附睾形态与对照组无显著差异。这一结果表明大鼠睾丸曲细精管的损伤范围及损伤程度与ATH的剂量呈正相关,与作用时间长短无明显关系。刘黎闻(2002)通过近8年的研究,相继完成了对昆明山海棠提取物TH5等12个混合物以及14个单体化合物,共14批雄性大鼠40个样品批次的筛选实验,结果表明:TH5的抗生育有效率可达97%,停药50d之后发现90%以上的给药雄鼠都恢复了生育能力,进一步表明昆明山海棠提取物TH5对雄性小鼠的抗生育作用是可逆的。韩玉和万屏(2005)发现昆明山海棠可诱发小鼠骨髓细胞及精子8号染色体不分离,使得非整倍体频率显著增高以及细胞微核率升高,表明昆明山海棠具有一定的生殖毒性。另外,昆明山海棠能够影响卵巢的功能,对雌性小鼠抗着床、抗早孕也有着显著的作用。

2.7 姜黄的抗生育作用

早在20世纪70年代,就有学者研究了姜黄的抗生育作用。结果表明,当给雌性大鼠100mg/kg的姜黄根茎的水提物、石油醚及乙醇提取物时,避孕率分别为100%、80%和60%,并且石油醚提取物对已着床卵有着重吸收作用。另一实验研究表明,每天给予雄性小鼠600mg/kg的姜黄水提物,小鼠睾丸的曲细精管显示不均匀的退行性改变,受影响的曲细精管表现为生殖上皮松动,上皮内部形成空泡状态以及精子形成不同阶段精细胞的混合,输精管的直径、生殖上皮的高度以及第七阶段曲细精管的生殖细胞的数量都显著减少。附睾和精囊也显示组织学改变。此外,这项处理在游动性、活力、形态学以及附睾尾部精子数量,附睾的唾液酸水平、精囊的果糖水平以及在生育和产仔大小和血清睾酮水平都产生了不利的影响。然而,给药56d后停药,上述参数又恢复到正常水平。表明姜黄的抗生育作用也是可逆的。

除此之外,已经报道的具有潜力发展成植物源不育剂的植物还有很多,如川楝子、苦参、棉花根皮、乌梅、蛇床子、大蒜、七叶一枝花、苦瓜、苦豆子、南蛇藤、油茶子等。

3 免疫不育剂

近年来,随着现代分子生物学和生殖免疫学的蓬勃发展,许多研究表明免疫系统参与着生殖过程的生理调节作用,免疫系统和生殖系统之间也存在着密切而复杂的关系。这些证据表明免疫不育技术在动物数量控制方面展现出了较大的应用潜力。免疫不育是指利用重组基因组等分子生物学技术来生产出使哺乳动物不育的疫苗,这些疫苗是以哺乳动物的精子或卵子的蛋白以及在受精和胚胎早期发育过程中发挥重要作用的激素为靶抗原的。而疫苗的抗原部分种的特异性,则使得不育疫苗具有极强的专一性。在这些不育疫苗中,以激素为靶抗原的疫苗阻断位点大都位于生殖调控的上游,会对动物的生长发育产生严重影响,蛋白质或核酸类的不育疫苗则不会对机体造成太大危害,且免疫后能在较长时间内维持避孕效果。目前研究成功的不育疫苗主要有GnRH-KLH、GnRH-TT、ZP3等。

不育疫苗主要有以下几类:天然来源的不育疫苗,重组蛋白免疫不育疫苗,合成肽免疫不育疫苗以及病毒载体不育疫苗。经鉴定,这些疫苗很多都是参与精卵结合的蛋白,并且以这些蛋白为靶抗原制备出的不育疫苗均可激发机体在一定程度上产生不育效果。哺乳动物卵透明带糖蛋白(zonapellucida glycoprotein,ZP)是覆盖于卵母细胞及着床前受精卵外的一层基质,它在调节精卵特异性结合、诱导获能精子发生顶体反应以及阻止多精受精等方面发挥着重要作用。研究发现,ZP为靶抗原的免疫不育疫苗能有效地降低动物的生育能力,在人类避孕及有害动物种群数量控制方面展现出了广阔的应用前景,因而在近几年里取得了较快的发展。

参考文献:周建宏,瞿成权,杨志荣,等.鼠害防治抗生育技术的研究进展[J].四川动物,2013, 32(6):955-959.


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