影響亮斑扁角水虻產(chǎn)卵行為的化學物質研究

影響亮斑扁角水虻產(chǎn)卵行為的化學物質研究

徐柳，鄭龍玉，胡芮綺，曹志平，喻子牛，張吉斌

(華中農業(yè)大學生命科學技術學院 農業(yè)微生物學國家重點實驗室微生物農藥國家工程研究中心，湖北 武漢 430070)

摘要：對乳酸、碳酸氫銨、順-9-二十三碳烯3種化學物質影響亮斑扁角水虻產(chǎn)卵行為進行了研究。結果表明，乳酸和碳酸氫銨對亮斑扁角水虻產(chǎn)卵有引誘作用;而順-9-二十三碳烯沒有引誘作用，且隨著濃度的升高對亮斑扁角水虻產(chǎn)卵有排斥作用。乳酸、碳酸氫銨、順-9-二十三碳烯引誘實驗的蟲卵孵化率分別為71.76%、42.04%、72.48%。表明乳酸和碳酸氫銨對昆蟲引誘作用沒有專一性，而順-9-二十三碳烯引誘作用相對比較專一。對亮斑扁角水虻最好的引誘因子為乳酸。

關鍵詞：亮斑扁角水虻；產(chǎn)卵行為；乳酸；碳酸氫銨；順-9-二十三碳烯

收稿日期：2015-05-11

作者簡介：徐柳(1989-)，女，河北石家莊人，碩士研究生，研究方向：微生物工程與制劑,E-mail:1058700376@qq.com；通訊作者：張吉斌，教授，E-mail:zhangjb@mail.hzau.edu.cn。

doi：10.3969/j.issn.1672-5425.2015.09.012

中圖分類號：Q 968.1文獻標識碼：A

亮斑扁角水虻(以下簡稱水虻)是一種大型雙翅目水虻科扁角水虻屬昆蟲，是重要的資源昆蟲[1]，在全世界分布廣泛。水虻幼蟲含有豐富的營養(yǎng)物質，其中包含42%的蛋白質、35%的脂肪及必需的氨基酸和脂肪酸[2]。水虻幼蟲中的脂肪經(jīng)過提取后可用作生產(chǎn)生物柴油的新型生物質原料；水虻幼蟲還可以轉化有機廢棄物，將殘留的營養(yǎng)物質轉化為昆蟲蛋白，用作蛋白飼料的添加劑，例如可以解決大量糞便堆積問題[3]，降低對環(huán)境的污染，符合低碳環(huán)保的理念。因此，水虻可能成為未來人類重點關注的資源昆蟲，研究其生產(chǎn)和開發(fā)具有十分重要的現(xiàn)實意義。

現(xiàn)有研究多限于水虻在實驗條件下的繁殖和飼養(yǎng)技術，關于水虻的集約化生產(chǎn)仍處于探索階段。如何提高水虻產(chǎn)卵量成為生產(chǎn)中的關鍵問題之一。昆蟲產(chǎn)卵地點選擇行為調控是一個復雜的綜合調控過程，其中包含了視覺、嗅覺、味覺、觸覺等多方感官參與和協(xié)調。Zhang等[4]研究發(fā)現(xiàn)，不同的光源對水虻產(chǎn)卵有影響。在稀土燈光照條件下水虻不能成功交配、產(chǎn)卵；在碘鎢燈照射下水虻能成功交配、產(chǎn)卵，產(chǎn)卵量相當于太陽光下的61%，孵化期、幼蟲期和蛹期生活周期與太陽光照沒有顯著性差異。Zheng等[5]研究發(fā)現(xiàn)，卵攜帶的微生物對水虻產(chǎn)卵有影響。起關鍵作用的是一個細菌復合體(BSF-4)，分別屬于戈登氏菌屬(Gordoniasp.)、纖維單胞菌屬(Cellulomonassp.)、微桿菌屬(Microbacteriumsp.)和微球菌屬(Micrococcussp.)，它們對水虻產(chǎn)卵都具有引誘作用。一些昆蟲的產(chǎn)卵受產(chǎn)卵聚集信息素的調控,如沙漠蝗、家蠅以及蚋科中的一些種類。研究表明，碳酸氫銨、乳酸、順-9-二十三碳烯、正庚酸、丙烯酸甲酯、三甲基吲哚和二甲基二硫醚對家蠅產(chǎn)卵有引誘作用[6-8]。目前，關于溫度、濕度、光照等因素對水虻產(chǎn)卵的影響已有研究，但對于具體化合物對水虻產(chǎn)卵的影響尚無報道。氣味物質是水虻尋找配偶、食物和產(chǎn)卵場所的重要環(huán)境信息，腐爛和發(fā)酵的食物對水虻具有極強的引誘作用。家蠅和水虻均屬于昆蟲綱雙翅目，因此推斷對家蠅產(chǎn)卵有引誘作用的化合物也有可能對水虻有引誘產(chǎn)卵的作用。

作者考察不同濃度的乳酸、碳酸氫銨和順-9-二十三碳烯對水虻產(chǎn)卵量的影響，進而選取最佳的具有引誘產(chǎn)卵作用的化合物，保證水虻在環(huán)境生態(tài)位內的種群密度，以對水虻實際生產(chǎn)提供指導。

1實驗

1.1　材料與試劑

亮斑扁角水虻武漢品系(HermitiaillucensWuhan strain)，來自華中農業(yè)大學微生物農藥國家工程研究中心光照溫室的人工馴化種群。

1.2　方法

1.2.1水虻的飼養(yǎng)

將水虻蟲卵放在塑料盆中，27 ℃直至孵化。幼蟲孵化后，將200 g含水量為70%的人工飼料(80%的麩皮，20%的尾粉)加到盆內，48 h后將幼蟲轉移到新的塑料盆中，并添加大約2 cm厚的新鮮人工飼料。此后每天添加約2 cm厚的新鮮人工飼料。幼蟲在27 ℃下培養(yǎng)大約15 d后分裝到新的盆子中，并保持合適的幼蟲密度。當幼蟲預蛹變黑，占到種群50%左右時停止喂料。待其全部變?yōu)橛己蠓湃牍庹帐业幕\子中，待其羽化后進行交配產(chǎn)卵，期間控制溫度在27～30 ℃，濕度控制在65%～70%。將4 cm×6 cm的三層紙殼做成的收卵器粘貼到裝有發(fā)酵2 d的濕飼料的上方3 cm左右，并將飼料盆放入籠子中進行卵的收集，以達到連續(xù)飼養(yǎng)和始終保持水虻種群穩(wěn)定的目的。

1.2.2乳酸、碳酸氫銨和順-9-二十三碳烯溶液的配制

以蒸餾水為溶劑，配制濃度(體積分數(shù))為0.1%、1%、10%的乳酸溶液；以蒸餾水為溶劑，配制濃度(質量濃度)為2%、4%、6%的碳酸氫銨溶液；以無水乙醇為溶劑，配制濃度(體積分數(shù))為0.05×10-6、0.1×10-6、1×10-6、10×10-6、100×10-6的順-9-二十三碳烯溶液。

1.2.3產(chǎn)卵行為的測定

將3個大小均為1.5 m×1.5 m×1.5 m的蟲籠放入同一溫室，并保證其所處的條件一致；在每個蟲籠中分別放入即將羽化的2萬頭水虻蛹。在各蟲籠中提供不同的化合物(乳酸、碳酸氫銨、順-9-二十三碳烯)，通過分析所得到的蟲卵量差異來確定各化合物對水虻產(chǎn)卵行為的影響。

1.2.3.1乳酸對水虻產(chǎn)卵行為的影響

取2 mL不同濃度的乳酸溶液分別加到不同的收卵殼中，將實驗組(含有不同濃度乳酸溶液)的收卵殼和空白對照組(CK，加有2 mL的蒸餾水)的收卵殼粘貼到塑料盆內壁并高于飼料3 cm左右，共做4個處理0.1%、1%、10%、CK，再將飼料盆分別放入3個蟲籠中。每個測試日內，3個重復同時在3個蟲籠中進行，連續(xù)測試4次(4個時間點，每次60 min)。進行下次測試時，調換各籠子中處理的位置，即每個處理每天測試4個方向。實驗連續(xù)運行4 d (每天相同時間點)，每天調整交換各處理的起始測試方向。實驗重復進行48次(n=48)，以保證在不同的時間段、不同的方向、不同的種群均進行了產(chǎn)卵行為的測試。將每次收集到的新蟲卵解剖，在電子天平上稱量，通過質量分析換算，計算每個處理的產(chǎn)卵百分含量。

1.2.3.2碳酸氫銨對水虻產(chǎn)卵行為的影響

將實驗組改為不同濃度(2%、4%、6%)的碳酸氫銨溶液， 測試方法與乳酸對水虻產(chǎn)卵行為的測試方法基本一致。

1.2.3.3順-9-二十三碳烯對水虻產(chǎn)卵行為的影響

取10 μL不同濃度的順-9-二十三碳烯溶液加到收卵殼中作為實驗組，空白對照組則加入10 μL的無水乙醇。將實驗組和空白對照組粘貼到塑料盆內壁，即每個塑料盆中只含有2個處理，某一濃度的順-9-二十三碳烯和空白對照，再將該塑料盆分別放入3個蟲籠中，作為3個重復。3個蟲籠每隔1 h均換入新的已加有該濃度順-9-二十三碳烯的收卵殼，每天測試6次，連續(xù)測試2 d，即該濃度的順-9-二十三碳烯對水虻產(chǎn)卵行為共重復測試36次。將每次收集到的新蟲卵解剖，在電子天平上稱量，通過質量分析換算，計算每個處理的產(chǎn)卵百分含量。

1.2.3.4乳酸、碳酸氫銨和順-9-二十三碳烯對水虻蟲卵孵化率的影響

稱取經(jīng)過乳酸、碳酸氫銨、順-9-二十三碳烯處理過的收卵殼得到的蟲卵和空白對照組得到的蟲卵各0.15 g，在溫度為27～30 ℃、濕度為65%～70%的塑料盆中直至全部孵化，待其達到10日齡后，對幼蟲進行計數(shù)，將水虻卵塊放入10 mL 75%的無水乙醇中統(tǒng)計該卵塊中蟲卵的實際數(shù)量，按下式計算孵化率：

1.2.4統(tǒng)計分析

化合物對水虻產(chǎn)卵百分含量的影響采用方差分析(ANOVA)和獨立樣本t檢驗分析。所有數(shù)據(jù)分析用 SPSS19.0軟件完成。

2結果與討論

2.1　乳酸的濃度對水虻產(chǎn)卵行為的影響(表1)

由表1可知，乳酸對水虻產(chǎn)卵有較強的引誘作用，3種濃度的乳酸引誘的產(chǎn)卵百分含量和空白對照組相比具有顯著性差異；妊娠水虻在空白對照組中的產(chǎn)卵百分含量只有5.97%，遠遠低于實驗組；濃度為0.1%的乳酸比1%和10%的乳酸具有更強的引誘作用，產(chǎn)卵百分含量達到38.18%；但隨著乳酸濃度的不斷升高，對水虻引誘產(chǎn)卵的能力逐漸下降，但是并沒有表現(xiàn)出顯著性差異。

表1妊娠水虻在不同濃度乳酸中的產(chǎn)卵結果

Tab.1The oviposition results of gravid black soldier
fly at different concentrations of lactic acid

濃度/%平均質量/g產(chǎn)卵百分含量/%CK0.08295.97±1.33a0.10.506238.18±1.64b10.439929.19±2.55c100.385226.65±2.52c

注：同列中的不同字母表示差異顯著，相同字母表示無差異,下表同。

2.2　碳酸氫銨的濃度對水虻產(chǎn)卵行為的影響(表2)

表2妊娠水虻在不同濃度碳酸氫銨中的產(chǎn)卵結果

Tab.2The oviposition results of gravid black soldier fly at
different concentrations of ammonium bicarbonate

濃度/%平均質量/g產(chǎn)卵百分含量/%CK0.10987.11±1.63a20.461634.57±2.81b40.472941.27±2.40b60.296817.05±2.80c

由表2可知，碳酸氫銨對水虻產(chǎn)卵有較強的引誘作用，3種濃度的碳酸氫銨引誘的產(chǎn)卵百分含量和空白對照組相比具有顯著性差異；妊娠水虻在空白對照組中的產(chǎn)卵百分含量只有7.11%，遠遠低于實驗組；濃度為4%的碳酸氫銨引誘的產(chǎn)卵百分含量比濃度為2%的碳酸氫銨引誘的產(chǎn)卵百分含量高，但沒有顯著性差異，比濃度為6%的碳酸氫銨引誘的產(chǎn)卵百分含量高，且具有顯著性差異；濃度為4%的碳酸氫銨引誘水虻產(chǎn)卵的效果最好，產(chǎn)卵百分含量達41.27%；碳酸氫銨的濃度從4%升高到6%，引誘水虻產(chǎn)卵的效果快速下降。

2.3　順-9-二十三碳烯的濃度對水虻產(chǎn)卵行為的影響(表3)

由表3可知，順-9-二十三碳烯并沒有對水虻產(chǎn)卵表現(xiàn)出引誘作用，并且隨著濃度的升高，實驗組中產(chǎn)卵百分含量不斷下降，當濃度為100×10-6時，產(chǎn)卵百分含量只有35.50%，遠低于空白對照組且具有顯著性差異。所以可以推斷,隨著順-9-二十三碳烯濃度的不斷升高，會對水虻產(chǎn)卵表現(xiàn)出排斥作用。

2.4　不同化學物質對水虻蟲卵孵化率的影響(表4)

從表4可以看出，乳酸和順-9-二十三碳烯處理的蟲卵孵化率和空白對照組相比無顯著性差異，二者均不影響蟲卵的孵化。但是碳酸氫銨處理的蟲卵的孵化率遠低于空白對照組，且具有顯著性差異。

表3妊娠水虻在不同濃度順-9-二十三碳烯中的產(chǎn)卵結果

Tab.3The oviposition results of gravid black soldier
fly at different concentrations of (Z)-9-tricosene

濃度×10-6產(chǎn)卵百分含量/%實驗組對照組tP0.0550.83±8.52NS49.17±8.52-0.1230.9130.145.72±7.51NS54.28±7.51-0.8060.505144.15±5.98NS55.85±5.981.3850.3001038.12±8.98NS61.88±8.981.8700.13510035.50±7.28*64.50±7.28-2.8150.048

注：*P<0.05；NS,無顯著性差異。

表4不同化學物質處理的蟲卵孵化率結果

Tab.4The eggs hatchability results for treatments of
different chemical substances

化學物質實際數(shù)量/頭孵化數(shù)量/頭孵化率/%CK2318175875.83±1.27a乳酸2283163871.76±2.54a碳酸氫銨229196342.04±2.56b順-9-二十三碳烯2275164972.48±1.86a

3結論

考察不同濃度的乳酸、碳酸氫銨和順-9-二十三碳烯對水虻產(chǎn)卵行為的影響。結果表明，不同濃度的乳酸均對水虻產(chǎn)卵有較強的引誘作用，具有顯著性差異；濃度為0.1%的乳酸具有最強的引誘作用，產(chǎn)卵百分含量達到38.18%，遠高于空白對照組的產(chǎn)卵百分含量(5.97%)；但隨著乳酸濃度的不斷升高，對水虻引誘產(chǎn)卵的能力呈下降趨勢。不同濃度的碳酸氫銨對水虻產(chǎn)卵同樣具有引誘作用，濃度為4%的碳酸氫銨表現(xiàn)出最強的引誘作用，產(chǎn)卵百分含量達到41.27%，遠高于空白對照組的產(chǎn)卵百分含量(7.11%)；但是當碳酸氫銨的濃度從4%升高到6%時引誘水虻產(chǎn)卵的效果快速下降。順-9-二十三碳烯對水虻產(chǎn)卵并沒有表現(xiàn)出引誘作用，反而隨著濃度的升高表現(xiàn)出了排斥作用。3種化合物對蟲卵孵化率的研究表明，乳酸和順-9-二十三碳烯對蟲卵的孵化率均沒有影響，但是碳酸氫銨降低了蟲卵的孵化率。

將3種化合物對家蠅、水虻產(chǎn)卵行為的影響進行比較發(fā)現(xiàn)，乳酸和碳酸氫銨均可以引誘家蠅和水虻產(chǎn)卵，然而對家蠅有引誘作用的順-9-二十三碳烯并未對水虻產(chǎn)卵表現(xiàn)出引誘作用。說明作為家蠅性激素的順-9-二十三碳烯具有種間特異性，而乳酸和碳酸氫銨引誘作用特異性不強。通過對水虻產(chǎn)卵具有引誘作用的化合物研究，獲得既能高效引誘水虻產(chǎn)卵，又不影響卵孵化的化合物，將對大規(guī)模水虻人工飼養(yǎng)和水虻大規(guī)模轉化有機廢棄物產(chǎn)業(yè)化具有重要意義。

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Effect of Chemical Substances on Oviposition Behavior

of Black Soldier Fly

XU Liu,ZHENG Long-yu,HU Rui-qi,CAO Zhi-ping,YU Zi-niu,ZHANG Ji-bin

(StateKeyLaboratoryofAgriculturalMicrobiology,NationalEngineeringResearchCenterofMicrobial

Pesticides,CollegeofLifeScienceandTechnology,HuazhongAgriculturalUniversity,Wuhan430070,China)

Abstract：The effect of three chemical substances[lactic acid,ammonium bicarbonate and (Z)-9-tricosene]on oviposition behavior of black soldier fly were studied.Results showed that,lactic acid and ammonium bicarbonate showed positive oviposition response.But (Z)-9-tricosene showed negative oviposition response and the negative activity increased with the increase of concentration.The hatchability rates of eggs induced by lactic acid,ammonium bicarbonate and (Z)-9-tricosene were 71.76%，42.04%，72.48%,respectively.The results showed that lactic acid,ammonium bicarbonate didn′t have specificity on insect oviposition behavior while (Z)-9-tricosene had specificity.The best attractive factor for black soldier fly is lactic acid.

Keywords：black soldier fly；oviposition behavior；lactic acid；ammonium bicarbonate；(Z)-9-tricosene