溫度和土壤含水量對眼斑芫菁生長發(fā)育的影響

劉 旭，羅孝貴，楊 剛，劉昌華，陳 松，陳慶東，李 超，易春燕*

(1.四川省農業(yè)科學院植物保護研究所/農業(yè)部西南作物有害生物綜合治理重點實驗室，四川 成都 610066；2.甘孜州農業(yè)科學研究所，四川 甘孜 626700；3.甘孜州農業(yè)農村局植保站，四川 甘孜 626700；4.中化現(xiàn)代農業(yè)有限公司，四川 成都 610060)

【研究意義】眼斑芫菁又名黃黑小斑蝥(MylabriscichoriiLinnaeus)，屬昆蟲綱鞘翅目芫菁科，一般把它和大斑芫菁(MylabrisphalerataPallas)統(tǒng)稱為“斑蝥”。為我國《藥典》[1]中收錄的重要動物藥。其氣味辛寒，有大毒。在野外，眼斑芫菁一年僅發(fā)生一代，以卵越冬，幼蟲期有6個階段，為別為一齡衣魚型幼蟲，二、三齡蠐螬型幼蟲，四、五齡堅皮幼蟲及最后的蛹階段。幼蟲食性專一，取食蝗蟲卵，為有效的天敵資源。成蟲為植食性昆蟲，可取食豆科植物和葫蘆科植物的花等，在我國大部分地區(qū)均有分布。芫菁科昆蟲受到外界攻擊時，從腿節(jié)間釋放出黃色粘液用于防御，此液含有斑蝥素。我國自1975年上海斑蝥素協(xié)作組肯定了斑蝥素為抗癌有效成分，從用于治療原發(fā)性肝癌以來，先后出現(xiàn)了斑蝥素及其抗癌作用的研究。臨床研究表明，斑蝥素有明顯的抗癌作用，對肝癌、食道癌、胃癌等均有抑制效果。根據(jù)實驗表明，斑蝥素可以通過改變多種蛋白質的表達或活性，抗腫瘤侵襲轉移，并能引起細胞周期阻滯，抑制腫瘤生長、增殖，促進其凋亡或死亡[2]。同時，斑蝥素還可以增加癌細胞對其它化學抗癌物質的敏感性。另外，斑蝥素還能促進骨髓細胞DNA的合成，引起機體白細胞增高，從而拮抗化療引起的白細胞下降的副作用。小鼠腹腔注射斑蝥素的結果表明，斑蝥素有免疫增強作用，并推測免疫增強因子的產生可能是其發(fā)揮抗腫瘤作用的主要機制之一。斑蝥素除去在治療疾病方面有廣泛作用外，在植物保護等方面也有應用，對多種昆蟲有殺毒作用，在對中毒粘蟲和小菜蛾的中腸組織進行電鏡觀察中發(fā)現(xiàn)，中腸組織發(fā)生明顯的病變，試蟲中腸細胞膜和內膜系統(tǒng)的破壞可能是斑蝥素的主要致毒機制之一[3]。甘肅金昌中藥技術開發(fā)研究所開發(fā)出了以斑蝥素為有效殺蟲成分的0.10 %斑蝥素水劑對害蟲均有良好防治作用。【本研究切入點】斑蝥素在醫(yī)藥和生防方面具有非常重要的價值，但是斑蝥素人工合成條件苛刻，野生資源短缺且人工養(yǎng)殖比較困難，人工飼養(yǎng)技術成為利用與開發(fā)斑蝥素資源的必然趨勢。【前人研究進展】從2014年開始對眼斑芫菁的人工養(yǎng)殖做了大量工作，研究如何打破其卵的滯育，優(yōu)化飼養(yǎng)條件，增加室內養(yǎng)殖世代數(shù)，開發(fā)經(jīng)濟有效的眼斑芫菁成蟲、幼蟲人工(半人工)飼料等，將為人工飼養(yǎng)眼斑芫菁進行種群改良，根本上解決其資源短缺的問題，為開發(fā)更多新的斑蝥素類藥物奠定基礎。同時，眼斑芫菁資源短缺問題的解決還將為自然種群的穩(wěn)定，生物多樣性保護及芫菁資源的其他用途開發(fā)做出貢獻。汪會榮[4]研究了不同溫度和光照條件對眼斑芫菁生物學特征的影響。【擬解決的關鍵問題】本文以眼斑芫菁為為研究對象，探究室內飼養(yǎng)條件下，溫度和土壤含水量對其生長發(fā)育繁殖的影響。

1 材料與方法

1.1 試蟲來源

眼斑芫菁成蟲采自貴州省羅甸縣。

1.2 年世代的觀察

在植保所養(yǎng)蟲室飼養(yǎng)，成蟲置于長60 cm，寬60 cm，高45 cm的立體籠中，三面紗網(wǎng)，前面透明塑料板，底部放置2～3個裝有含水量12 %沙壤土的長20 cm，寬12 cm，高8 cm的塑料盒中飼養(yǎng)，以絲瓜花和半人工飼料飼喂成蟲，并上午、下午各一次加喂飼料。將成蟲產下的卵放置在高10 cm，上口直徑7 cm，下口直徑5 cm內置有約100克沙壤土的塑料杯中。孵化幼蟲同樣放置在高10 cm，上口直徑7 cm，下口直徑5 cm內置有約100 g沙壤土的塑料杯中，以自養(yǎng)的東亞飛蝗的卵塊飼養(yǎng)幼蟲，每日上午9:00和下午15:00各觀察記錄各蟲態(tài)的變化，飼養(yǎng)環(huán)境條件為溫度30 ℃，光照時間14～16 h。

1.3 土壤含水量對眼斑芫菁卵和幼蟲生長發(fā)育的影響

選擇沒有農藥等污染的沙壤土，清除石塊、草根等雜質，按照測定土壤含水量的方法將其放入150 ℃±2 ℃的烘箱內烘干至恒重，冷卻至常溫后，每個塑料杯裝入烘干土100 g，加水分別配制成8 %、10 %、12 %、14 %和16 % 5個不同含水量的飼養(yǎng)土，每個含水量各40杯，重復5次，共200杯，杯口用封口膜封住保濕，然后放置光照培養(yǎng)箱內，使水分充分滲透均勻后待測試用。每個塑料杯中插入一塊蝗卵，輕微搖動一下，使卵塊與土壤緊密結合，卵塊頂部微露出土壤，每杯接入眼斑眼斑芫菁1齡幼蟲一頭，。在光照培養(yǎng)箱L:D=16:8，30 ℃條件飼養(yǎng)，在試驗期間，每3 d對每個塑料杯稱重并補足失掉的水分，以保持土壤含水量的穩(wěn)定，并觀察記錄各幼蟲的生長發(fā)育速度情況。

1.4 溫度對眼斑芫菁卵和幼蟲生長發(fā)育的影響

用光照培養(yǎng)箱設置24、26、28、30和32 ℃ 5個溫度，每個溫度40杯，重復5次，共200杯，每杯接入蝗蟲卵一塊，接入幼蟲1只，杯中養(yǎng)蟲土，土壤含水量為12 %。為了減少對斑蝥幼蟲生長的影響，每 3 d觀察1次，每次觀察并記錄卵和各幼蟲的的歷期及生長發(fā)育進展情況，在觀察記錄的同時，對每個塑料杯進行稱重，并補足相應重量的水分，以保持土壤含水量的穩(wěn)定。

2 結果與分析

2.1 生活史

據(jù)報道眼斑芫菁在野外一年只發(fā)生一代，以幼蟲在土壤中越冬，翌年6、7月份化蛹，6月下旬至7月下旬羽化。在室內發(fā)生世代數(shù)未見報道。筆者經(jīng)在室內飼養(yǎng)條件下(L∶D=16∶8，30 ℃)1年可完成3代(表1)，未發(fā)現(xiàn)有滯育越冬情況，完成一代世代大約需110～130 d。

表1 眼斑芫菁室內飼養(yǎng)條件下生活史

注：+為成蟲，○為卵，⊙為蛹，-為幼蟲。

Note: + means adult，○ means egg，⊙ means pupa，- means larvae.

2.2 濕度對眼斑芫菁卵和幼蟲生長發(fā)育的影響

從表2和表3中可以看出，土壤含水量對卵和幼蟲的發(fā)育有明顯的影響，較適合卵和幼蟲生長發(fā)育的土壤含水量為10 %～12 %，卵的孵化率可達到83.58 %～90.11 %，幼蟲的存活率可達54.00 %～76.00 %。

表2 不同土壤含水量對眼斑芫菁卵發(fā)育的影響

Table 2 Effects of different soil moisture contents on the egg development ofMylabriscichorii

土壤含水量(%)Water-content in soil發(fā)育歷期(d)Developmental regulation孵化率(%)Hatching rate83281.29103383.58123290.11143578.00163667.00

2.3 溫度對眼斑芫菁生長發(fā)育的影響

從表4～5中可以看出，不同溫度對眼斑芫菁卵和幼蟲的生長發(fā)育有明顯的影響，在土壤含水量為12 %，溫度為24～32 ℃的條件下，眼斑芫菁卵和幼蟲隨溫度升高，其發(fā)育歷期逐漸縮短且羽化率逐漸增高。較適宜眼斑芫菁卵和幼蟲的生長發(fā)育的溫度為28～32 ℃，其卵的孵化率可達到84.71 %～90.01 %，成蟲羽化率可達60.00 %～76.00 %。

3 結 論

不同土壤含水量對眼斑芫菁幼蟲的生長發(fā)育、存活率及卵孵化率均有明顯的影響。據(jù)觀察，土壤含水量在較低和較高的情況下，眼斑芫菁幼蟲取食能力下降，生長發(fā)育緩慢，生長期延長，甚至死亡。另外，在土壤含水量較高的條件下，卵塊易受真菌感染，卵的孵化率降低，而在土壤含水量較低的情況下，卵得不到水分來保證其生長發(fā)育，容易造成失水干縮不能正常孵化，卵的孵化率也降低。

表4 不同溫度對眼斑芫菁卵發(fā)育的影響

Table 4 Effects of different temperatures on the development of eggs ofMylabriscichorii

溫度(℃)Temperature發(fā)育天數(shù)(d)Days of development孵化率(%)Hatching rate2452.1369.112640.7873.852836.3884.713032.1190.013231.2387.07

表3 不同土壤含水量對眼斑芫菁幼蟲生長發(fā)育的影響(溫度為30℃)

表5 不同溫度對眼斑芫菁幼蟲生長發(fā)育的影響

眼斑芫菁成蟲的羽化、取食、交配，產卵期在設定溫度24～32 ℃的條件下都可以完成，在32 ℃時眼斑芫菁幼蟲的發(fā)育歷期最短，但是考慮到升降溫的成本問題，我們推薦選用28～30 ℃溫度和12 %土壤含水量時飼養(yǎng)，一年可完成3個完全世代。

4 討 論

據(jù)報道眼斑芫菁生長發(fā)育歷期特別長，一年僅發(fā)生一代，一生中大約有6個月處于滯育階段，生活周期長，大大制約了芫菁的繁殖速度。有人認為溫度是誘導滯育的主要因子，眼斑芫菁以卵越冬，影響其滯育的關鍵因素是親代成蟲所處的光周期。本實驗設計的光周期L∶D=16∶8，則未發(fā)現(xiàn)有滯育蟲態(tài)出現(xiàn)。因此，筆者認為本研究設計的溫度、濕度、光照時間，一年完成3個完全世代是可靠的，每年發(fā)生多代(3代以上)是有可能的，對于室內眼斑芫菁無滯育的機理，還有待進一步研究。