沙棘繞實(shí)蠅成蟲飼養(yǎng)研究

趙 斌, 李莎莎, 蘇 智, 曹丹丹, 魏建榮*

(1. 河北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 保定 071002; 2. 貴州省遵義市林業(yè)科學(xué)研究所, 遵義 563002;3. 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院沙漠林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心, 巴彥淖爾 015200)

沙棘HippophaerhamnoidesLinn.是重要的水土保持樹種,在我國(guó)“三北”地區(qū)和西南地區(qū)有大量野生分布[1]。近年來,隨著沙棘果實(shí)被很多醫(yī)藥與保健食品作為重要的原材料,其人工種植面積也逐年擴(kuò)大,特別是具有俄羅斯和蒙古種源背景的大果沙棘[2]。伴隨大果沙棘的大面積種植,鉆蛀為害沙棘果實(shí)的沙棘繞實(shí)蠅RhagoletisbatavaobseuriosaKol. (Diptera: Tephritidae)(RBO)在局部地區(qū)暴發(fā)成災(zāi),使當(dāng)?shù)胤N植園蒙受了較大經(jīng)濟(jì)損失[3],而且由于其適生程度較高,對(duì)我國(guó)沙棘果實(shí)的潛在威脅比較大[4]。

實(shí)蠅科昆蟲是世界上具有重大經(jīng)濟(jì)意義的昆蟲類群之一,常以幼蟲在瓜果蔬菜中取食,直接導(dǎo)致其腐爛毀壞而完全喪失經(jīng)濟(jì)價(jià)值,如地中海實(shí)蠅、橘小實(shí)蠅、瓜實(shí)蠅、蘋果繞實(shí)蠅等[5]。沙棘繞實(shí)蠅1年1代,成蟲主要出現(xiàn)在6月中下旬至7月上中旬,有關(guān)其生物學(xué)習(xí)性研究國(guó)內(nèi)已有一些報(bào)道[6-7]。研究沙棘繞實(shí)蠅成蟲的人工飼養(yǎng)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)其有效、可持續(xù)控制的重要環(huán)節(jié)。自20世紀(jì)50年代至今,國(guó)內(nèi)外關(guān)于各種實(shí)蠅人工飼料的研究有較多報(bào)道。加拿大農(nóng)業(yè)部的Neilson曾于1965年報(bào)道蘋果繞實(shí)蠅的成蟲飼料,主要成分包括糖、氨基酸混合物、維生素、礦物質(zhì)和水,采用該飼料成功培養(yǎng)出三代實(shí)蠅[8]。為了降低成本和進(jìn)一步優(yōu)化飼料,大量飼養(yǎng)橘小實(shí)蠅等成蟲的人工飼料主要營(yíng)養(yǎng)成分采用了酵母和蔗糖[9-12]。對(duì)其他實(shí)蠅的飼養(yǎng)也有較多研究,如發(fā)現(xiàn)飼喂?jié)商m實(shí)蠅不同濃度的蜂蜜水能夠延長(zhǎng)未交配兩性成蟲的壽命,其中以飼喂10%的蜂蜜水效果最好[13];蛋白質(zhì)在延長(zhǎng)南美按實(shí)蠅成蟲壽命和增強(qiáng)其繁殖力中具有重要作用[14]。綜上,蛋白質(zhì)和糖類是實(shí)蠅生長(zhǎng)發(fā)育過程中的兩類必需營(yíng)養(yǎng)源。沙棘繞實(shí)蠅主要生活在較為寒冷的干旱半干旱地區(qū),其成蟲是否具有與其他實(shí)蠅類昆蟲相似的營(yíng)養(yǎng)需求？作者在前人研究的基礎(chǔ)上,就蛋白質(zhì)和糖不同配比飼喂沙棘繞實(shí)蠅成蟲的效果進(jìn)行了研究,旨在找到飼喂沙棘繞實(shí)蠅成蟲的最佳人工飼料,明確在人工飼養(yǎng)條件下的成蟲壽命、繁殖力等參數(shù),為進(jìn)一步研究其生物學(xué)習(xí)性和防治技術(shù)打下基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試?yán)ハx

于2016年5月在內(nèi)蒙古巴彥淖爾市磴口縣中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院沙漠林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心(第三實(shí)驗(yàn)場(chǎng),40°25.9′N,106°43.4′E)人工沙棘林內(nèi)表層土中采集越冬的沙棘繞實(shí)蠅蛹,帶回室內(nèi)于自然溫、濕度條件(白天6:00-20:00,(23.2±2.9)℃;夜間20:00-6:00,(15.2±2.7)℃;濕度:RH<50%)下飼養(yǎng)至其羽化。取同日羽化的健康實(shí)蠅雌、雄成蟲作為本試驗(yàn)用蟲。

1.2 供試材料

飼料成分:蔗糖(天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn))、酵母浸粉(北京雙旋微生物培養(yǎng)基制品廠生產(chǎn))、洋槐蜂蜜(上海冠生園蜂制品有限公司生產(chǎn))、純凈水。參考前人的工作,作者這里用酵母浸粉作為飼料中的蛋白成分[9-12]。其中,酵母浸粉含有約35%的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì),富含18種氨基酸,6%～8%的核酸,硫胺素、核黃素、煙酰胺、泛酸、吡哆醇等水溶性維生素。其中總氮≥10.0%、氨基氮≥5.0%、水分≤6%、氯化物≤2%、pH(2%水溶液):5.3～7.2。共配制了6種人工飼料,具體配方見表1。飼料配制前蔗糖需用粉碎機(jī)研磨成粒徑小于100 μm的粉末,各種組分間充分混勻。

表1沙棘繞實(shí)蠅人工飼料不同配方1)

Table1DietingredientsforRhagoletisbatavaobseuriosaadult

配方Formula蔗糖/gSucrose酵母浸粉/gYeast extractpowder蜂蜜/gHoney水/gWaterA133.366.7--B150.050.0--C160.040.0--D166.733.3--E171.428.6--F--20.0180.0

1) “-”表示未添加該成分。

“-” indicates without that ingredient.

養(yǎng)蟲盒:試驗(yàn)中所用養(yǎng)蟲盒為PP材質(zhì)的圓柱形保鮮盒(直徑18 cm,高9 cm),盒蓋鑿兩個(gè)直徑1 cm的透氣孔,并覆以80目紗網(wǎng)(防止實(shí)蠅逃逸)。

飼喂容器:供水容器和盛飼料容器均為直徑6 cm的塑料培養(yǎng)皿,培養(yǎng)皿內(nèi)鋪入1～2層濾紙,固體人工飼料可直接撒在濾紙上,液體飼料先滴加于紗布包裹的脫脂棉球,再放入培養(yǎng)皿中,每次加飼料1 g。供水培養(yǎng)皿內(nèi)需在濾紙上覆3～4層潤(rùn)濕的棉紗布,既保證實(shí)蠅飲水又防止其溺亡。

1.3 不同飼料對(duì)成蟲壽命的影響

每飼養(yǎng)盒內(nèi)放入同一性別成蟲30頭(同日齡),飼料和水每隔2 d更換一次。飼養(yǎng)盒每周定期更換消毒。在室溫條件下飼養(yǎng)觀察,每日19:00檢查實(shí)蠅存活情況。分雌雄性別,每組飼料設(shè)3個(gè)重復(fù)。

1.4 不同飼料飼喂的雌蟲懷卵量測(cè)定

分別用6種飼料各單獨(dú)飼養(yǎng)雌蟲15頭,飼養(yǎng)條件同上。至8日齡于顯微鏡下解剖檢查懷卵量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

首先檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布,將不符合條件的原始數(shù)據(jù)經(jīng)平方根轉(zhuǎn)換后作為分析變量。不同飼料飼養(yǎng)實(shí)蠅成蟲壽命及雌蟲懷卵量數(shù)據(jù)均采用SPSS 21軟件中的One-way ANOVA-Tukey方法比較各變量間的差異顯著性。

在優(yōu)選的飼料(B飼料)飼喂條件下,對(duì)沙棘繞實(shí)蠅各日齡的存活情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)并制作完成生命期望表,計(jì)算公式如下:

lx=nx/n0;dx=nx-nx+1;qx=dx/nx;

Lx=(nx+nx+1)/2;Tx=∑Lx;ex=Tx/nx

其中,x為日齡分段;nx為日齡x期開始時(shí)的沙棘繞實(shí)蠅成蟲存活數(shù);lx為沙棘繞實(shí)蠅試驗(yàn)種群在x期開始時(shí)的個(gè)體存活率;dx為沙棘繞實(shí)蠅試驗(yàn)種群從x期到x+1期死亡的蟲數(shù);qx為從x期到x+1期沙棘繞實(shí)蠅的死亡率;Lx為從x期到x+1期實(shí)蠅的平均存活數(shù);Tx為進(jìn)入x齡期的全部實(shí)蠅個(gè)體在進(jìn)入x期以后的存活個(gè)體的總?cè)正g數(shù);ex為日齡x期開始時(shí)的生命期望,e0則為試驗(yàn)種群的平均壽命[15]。

2 結(jié)果與分析

2.1 沙棘繞實(shí)蠅成蟲壽命

如圖1所示,不補(bǔ)充食物的沙棘繞實(shí)蠅雌雄成蟲壽命極短,僅存活2～4 d,飼喂人工配制的6種飼料均可顯著延長(zhǎng)沙棘繞實(shí)蠅壽命(F=129.911;df=7;P<0.05)。6種人工飼料飼養(yǎng)的沙棘繞實(shí)蠅成蟲平均壽命從大到小依次為:B>C>F>D>E>A,B配方飼養(yǎng)的實(shí)蠅平均壽命最長(zhǎng),為(14.04±7.50)d,A配方飼養(yǎng)的實(shí)蠅平均壽命最短,為(9.54±5.38)d。人工飼料B(蔗糖∶酵母浸粉=3∶1)、C(蔗糖∶酵母浸粉=4∶1)、D(蔗糖∶酵母浸粉=5∶1)和F(10%蜂蜜水)飼養(yǎng)的雌成蟲壽命顯著長(zhǎng)于飼料A(蔗糖∶酵母=2∶1)和只飼喂蔗糖或酵母的雌成蟲壽命(F=63.107;df=9;P<0.05),飼料B、C、D、E(蔗糖∶酵母=6∶1)飼喂的雄成蟲壽命顯著長(zhǎng)于只飼喂蔗糖或酵母的實(shí)蠅雄蟲(F=63.389;df=9;P<0.05)。所有6種飼料飼喂沙棘繞實(shí)蠅雌、雄成蟲壽命無顯著差異。

不同飼料飼喂沙棘繞實(shí)蠅成蟲的存活曲線見圖2,6種人工飼料飼喂種群的存活曲線均為較典型的凸型曲線。曲線A、C、E和F在10日齡前相對(duì)平緩,實(shí)蠅死亡率較低,10～20日齡期間曲線開始緩慢下降,20日齡后迅速下降,成蟲死亡率迅速升高;而曲線B和D迅速下降的趨勢(shì)出現(xiàn)在26日齡后。

圖1 不同飼料飼養(yǎng)沙棘繞實(shí)蠅雌、雄成蟲的壽命Fig.1 The longevity of female and male adults of Rhagoletis batava obseuriosa fed with different diets

圖2 不同飼料飼喂沙棘繞實(shí)蠅成蟲存活曲線Fig.2 The adult survival curve of Rhagoletis batava obseuriosa fed with different diets

2.2 優(yōu)選飼料飼養(yǎng)下的成蟲生命期望

人工飼料B飼喂的沙棘繞實(shí)蠅成蟲生命表見表2。當(dāng)成蟲到達(dá)12日齡時(shí),其死亡率已達(dá)到50%以上,但成蟲最長(zhǎng)可活32 d,說明大部分成蟲壽命仍有延長(zhǎng)的潛力。

2.3 不同飼料飼養(yǎng)的沙棘繞實(shí)蠅雌蟲懷卵量

如圖3所示,通過解剖8日齡雌成蟲統(tǒng)計(jì)懷卵量,發(fā)現(xiàn)人工飼料A、B、C、D、E、F飼養(yǎng)的雌成蟲懷卵量無顯著性差異(F=0.701;df=5;P>0.05),飼料A、B、C和F飼喂成蟲懷卵量稍多。酵母飼喂的實(shí)蠅因?yàn)閴勖?統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來源于6～7日齡雌成蟲,其懷卵量也最少(F=2.547;df=7;P<0.05)。其中飼料B飼養(yǎng)的成蟲平均壽命最長(zhǎng),8日齡的懷卵量為(57.12±6.51)粒。

表2人工飼料B飼喂的沙棘繞實(shí)蠅成蟲生命表1)

Table2TheadultlifetableofRhagoletisbatavaobseuriosafedwithdietB

日齡(x)/dAge存活數(shù)(xnx)/頭No.of survival at thestart of age interval存活率( lx)Rate ofsurvival死亡數(shù)(dx)/頭No.of dying within ageinterval x to x+1死亡率(qx)Rate of mortalityLxTx生命期望(ex)Mean expected lifespan forRBO at the start of age x01841.00000.000184.02 491.013.5411841.00050.027181.52 307.012.5421790.97340.022177.02 125.511.8731750.95120.011174.01 948.511.1341730.94090.052168.51 774.510.2651640.89170.043160.51 606.09.7961570.85370.045153.51 445.59.2171500.815130.087143.51 292.08.6181370.74570.051133.51 148.58.3891300.707250.192117.51 015.07.81101050.57190.086100.5897.58.5511960.522100.10491.0797.08.3012860.46770.08182.5706.08.2113790.42960.07676.0623.57.8914730.39740.05571.0547.57.5015690.37570.10165.5476.56.9116620.33740.06560.0411.06.6317580.31560.10355.0351.06.0518520.28330.05850.5296.05.6919490.26650.10246.5245.55.0120440.23980.18240.0199.04.5221360.19640.11134.0159.04.4222320.17460.18829.0125.03.9123260.14120.07725.096.03.6924240.13060.25021.071.02.9625180.09820.11117.050.02.7826160.08750.31313.533.02.0627110.06040.3649.019.51.772870.03830.4295.510.51.502940.02230.7502.55.01.253010.00500.0001.02.52.503110.00500.0001.01.51.503210.00511.0000.50.50.503300--00-

1)lx=nx/n0;dx=nx-nx+1;qx=dx/nx;Lx=(nx+nx+1)/2;Tx=∑Lx;ex=Tx/nx。

圖3 不同飼料飼養(yǎng)的沙棘繞實(shí)蠅雌成蟲懷卵量Fig.3 The brood amounts of Rhagoletis batava obseuriosa female fed with different diets

2.4 優(yōu)選飼料飼養(yǎng)的沙棘繞實(shí)蠅雌蟲懷卵量日變化

在B飼料飼喂條件下,通過解剖觀察不同日齡雌成蟲的懷卵量(圖4),發(fā)現(xiàn)9日齡雌蟲的懷卵量最高,為(71.2±9.05)粒,5日齡的懷卵量最低,差異顯著(F=9.29;df=8;P<0.001)。但8日齡到14日齡雌蟲的懷卵量無顯著差異(F=0.574;df=4;P>0.05)。

圖4 不同日齡沙棘繞實(shí)蠅雌蟲懷卵量Fig.4 Egg numbers in the ovaries of different day-old Rhagoletis batava obseuriosa females

3 結(jié)論與討論

無論開展實(shí)蠅的生物學(xué)、行為學(xué)、生理學(xué)及毒理學(xué)研究,還是利用不育技術(shù)防治實(shí)蠅都需要大量生理狀態(tài)整齊劃一的蟲源,因此開展實(shí)蠅人工飼料和飼養(yǎng)技術(shù)的研究無論在理論上還是在生產(chǎn)上均具有重要意義。蛋白質(zhì)和糖是實(shí)蠅維持生命活動(dòng)所必需的兩種營(yíng)養(yǎng)成分,糖可直接提供能量,而蛋白質(zhì)可促進(jìn)實(shí)蠅性成熟[10,13,16]。本研究發(fā)現(xiàn),只提供酵母浸粉,沙棘繞實(shí)蠅成蟲僅能存活6 d左右,而只飼喂蔗糖的成蟲性成熟遲緩,雌蟲懷卵量較低。人工飼料B(蔗糖∶酵母浸粉=3∶1)飼喂的沙棘繞實(shí)蠅成蟲無論是在平均壽命,或是雌蟲懷卵量均較其他飼料稍好。這與前人研究不同營(yíng)養(yǎng)條件對(duì)橘小實(shí)蠅的生殖力和生命表的影響,發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)∶糖=1∶3時(shí)飼養(yǎng)效果最好相一致[11];胡隴生等人對(duì)棗實(shí)蠅成蟲人工飼養(yǎng)的研究也證實(shí)酵母浸粉、蔗糖和純凈水按照1∶3∶1的比例混配的飼料飼喂效果最為優(yōu)異[17]。不同種類的實(shí)蠅對(duì)營(yíng)養(yǎng)需求也存在著差異,林明光等人報(bào)道1∶2重量比混合的蔗糖和啤酒酵母是飼養(yǎng)橘小實(shí)蠅和瓜實(shí)蠅成蟲的最佳飼料[18];南亞實(shí)蠅成蟲以蛋白質(zhì)∶糖∶水=1∶3∶1的飼料飼喂時(shí),飼養(yǎng)效果卻不如天然瓜果食料[19]。

與文獻(xiàn)中報(bào)道的其他實(shí)蠅相比,沙棘繞實(shí)蠅成蟲壽命較短,產(chǎn)卵前期也短,可能與其分布于干旱、寒冷地區(qū)有關(guān)。另外,到目前為止還未發(fā)現(xiàn)沙棘繞實(shí)蠅為害其他植物,從物候角度來看,成蟲的野外活動(dòng)期需與其寄主果實(shí)期保持一致,因此沙棘繞實(shí)蠅成蟲壽命的長(zhǎng)短可能與沙棘果實(shí)的發(fā)育期長(zhǎng)短有關(guān),而大果沙棘果實(shí)的發(fā)育與成熟期和野生的中國(guó)沙棘HippophaerhamnoidesL. subsp.sinensisRousi.相比相對(duì)較短,其適生地應(yīng)在北緯40°以北[2]。還需提及的是,作者開展試驗(yàn)所用的飼養(yǎng)盒尺寸較小,有可能造成成蟲活動(dòng)空間不足進(jìn)而影響其壽命。

初期飼養(yǎng)中發(fā)現(xiàn),當(dāng)飼養(yǎng)盒透氣孔過小時(shí),會(huì)造成盒內(nèi)濕度大,人工飼料極易吸水潮解,沙棘繞實(shí)蠅取食時(shí)易被粘著而無法脫身。如果不及時(shí)更換飼料或消毒飼養(yǎng)盒,沙棘繞實(shí)蠅死亡較快。另外,飼養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)成蟲在缺水情況下壽命極短,只能維持2～3 d。通過生命表技術(shù)研究發(fā)現(xiàn),人工飼養(yǎng)的沙棘繞實(shí)蠅成蟲在第2周時(shí),死亡數(shù)量較多,因此在該時(shí)期應(yīng)加強(qiáng)對(duì)飼養(yǎng)成蟲的管理,注意保濕并及時(shí)清理死亡實(shí)蠅。

蛋白餌劑是防治實(shí)蠅的一種主要誘殺劑[20-22],其原理也是基于其成蟲對(duì)蛋白的需求而起到誘殺效果。從本研究結(jié)果可以推斷,蛋白類誘殺性餌劑對(duì)沙棘繞實(shí)蠅同樣會(huì)有一定的防治作用。