陳 湜, 張沁園, 劉旭祥, 鄭敏琳, 季清娥*
(1.閩臺(tái)作物有害生物生態(tài)防控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 福建福州350002;2.教育部生物農(nóng)藥與化學(xué)生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 福建福州350002;3.福建農(nóng)林大學(xué)作物病蟲(chóng)生物防治研究所, 福建福州350002)
斑翅果蠅(Drosophila suzukiiMatsumura)隸屬于雙翅目果蠅科,是世界范圍內(nèi)藍(lán)莓、楊梅、葡萄、櫻桃等軟皮水果的重要害蟲(chóng)(Asplenet al,2015)。 果蠅錘角細(xì)蜂(Trichopria drosophilaePerkins)屬膜翅目錘角細(xì)蜂科,是斑翅果蠅蛹期的主要寄生蜂之一,極具生物防治應(yīng)用潛力(Gonzalez-Cabreraet al,2019;Ibouhet al,2019;Pfabet al,2018;Stacconiet al,2018)。 果蠅錘角細(xì)蜂的寄主范圍較廣,可寄生多種果蠅,但對(duì)斑翅果蠅有寄生偏好(Yiet al,2020)。 在這些寄主中,與斑翅果蠅同屬于黑腹果蠅種組的黑腹果蠅(Drosophila melanogasterMeigen)是遺傳學(xué)中的模式昆蟲(chóng),具有體型小、繁殖快、生長(zhǎng)周期短、易于人工飼養(yǎng)等特性,適于作為果蠅錘角細(xì)蜂大量飼養(yǎng)的替代寄主(胡瑋等,2019;儀傳冬等,2019)。
本研究發(fā)明了一種快速大量收集黑腹果蠅老熟幼蟲(chóng)的裝置,可獲得大量同日齡的蠅蛹供果蠅錘角細(xì)蜂寄生(陳湜等,2020a,2020b)。 但黑腹果蠅的老熟幼蟲(chóng)體表和初化蛹的蛹表面具有粘液,蛹通常粘附于容器壁上或彼此黏連。 在大量收集后,蛹容易黏結(jié)成團(tuán)。 彼此黏連一團(tuán)的蛹在數(shù)粒儀中常常會(huì)被錯(cuò)誤識(shí)別為單粒蛹,而且會(huì)影響蛹寄生蜂搜尋寄主,從而影響寄生蜂的飼養(yǎng)。 同時(shí),在寄生蜂大量飼養(yǎng)過(guò)程中,不但需要對(duì)蠅蛹進(jìn)行定量,以維持合適的寄生蜂與寄主比例,還需要分離寄生蜂的蛹和寄主的蛹,但其黏結(jié)在一起,影響分離。 綜上所述,如何避免黑腹果蠅老熟幼蟲(chóng)和蛹相互黏連,是果蠅錘角細(xì)蜂大量飼養(yǎng)過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。
對(duì)于黏連的黑腹果蠅蛹,可行的分離手段有:加入不同的潤(rùn)滑物質(zhì),輕柔揉搓,用清水洗除蛹表面的粘液等。 本研究分別采用直接揉搓法、滑石粉法、玉米淀粉法、水洗法4 種方法分離黑腹果蠅蛹,并測(cè)定這些分離方法對(duì)黑腹果蠅蛹的自動(dòng)計(jì)數(shù)、果蠅錘角細(xì)蜂搜尋寄主、黑腹果蠅的羽化、蛹?xì)ず头溆嫉姆蛛x、果蠅錘角細(xì)蜂的羽化5 個(gè)方面的影響,以期篩選出最適于果蠅錘角細(xì)蜂大量飼養(yǎng)中黑腹果蠅蛹的分離方法。
試驗(yàn)所用野生型黑腹果蠅,2017 年采自福建省福州市,已在福建農(nóng)林大學(xué)作物病蟲(chóng)生物防治研究所實(shí)驗(yàn)室連續(xù)飼養(yǎng)30 代以上。 飼養(yǎng)條件:溫度(23±1) ℃,相對(duì)濕度75%±5%,光周期12 h ∶12 h(L ∶D) 。 采用陳湜等(2020a,2020b)的方法飼養(yǎng)和收集老熟幼蟲(chóng)。
試驗(yàn)所用斑翅果蠅寄生蜂果蠅錘角細(xì)蜂,2017 年采自福建漳州楊梅園,已在福建農(nóng)林大學(xué)作物病蟲(chóng)生物防治研究所實(shí)驗(yàn)室連續(xù)飼養(yǎng)30 代以上。 飼養(yǎng)條件:溫度(23±1) ℃,相對(duì)濕度75%±5%,光周期 12 h ∶12 h(L ∶D) 。
試驗(yàn)所用主要試劑:滑石粉、玉米淀粉(食品級(jí),市售)。 試驗(yàn)所用儀器:SLY-A 微電腦自動(dòng)數(shù)粒儀(杭州綠博儀器有限公司);谷物吹殼器(購(gòu)自淘寶聚鸚緣鸚鵡生活館)。
用軟毛筆挑取500 頭黑腹果蠅老熟幼蟲(chóng),以紙巾包裹,在黑暗環(huán)境下靜置24 h,待老熟幼蟲(chóng)化蛹、并且蛹表面的粘液干燥后,用4 種不同的方法進(jìn)行分離。 以未經(jīng)分離的蠅蛹和手工逐一分離的蠅蛹為對(duì)照組。
直接揉搓法:以手指隔著紙巾輕搓至基本分離,打開(kāi)紙包,將蠅蛹平攤于濾紙上。
滑石粉法:在包裹蛹的紙巾內(nèi)撒入1 mL 滑石粉,振蕩后,以手指隔著紙巾輕搓至基本分離。 將蠅蛹倒在篩孔尺寸為0.600 mm 的篩網(wǎng)上,輕輕抖動(dòng),篩去多余的滑石粉。 將蠅蛹平攤于濾紙上。
玉米淀粉法:與滑石粉法步驟相同,但將滑石粉替換為等量的玉米淀粉。
水洗法:將蠅蛹放置于篩孔尺寸為0.600 mm 的篩網(wǎng)上,用無(wú)菌水漂洗至蠅蛹完全分離。更換無(wú)菌水,重復(fù)3 次。 倒扣篩網(wǎng),將蠅蛹抖落在濾紙上,盡量攤散,于通風(fēng)避光處陰干,而后將蠅蛹放置于紙巾上,以手指隔著紙巾輕搓至基本分離。
陰性對(duì)照:在500 頭老熟幼蟲(chóng)化蛹,并且蛹表面的粘液干燥后,直接打開(kāi)包裹的紙巾,將蠅蛹盡量攤散于濾紙上。
陽(yáng)性對(duì)照:在500 頭老熟幼蟲(chóng)剛化蛹,蛹表面粘液還未干燥時(shí),用細(xì)毛筆逐一挑取蠅蛹,彼此隔開(kāi)一段距離放置于濾紙上避免黏連,并于通風(fēng)避光處晾干。
黑腹果蠅蛹依照上述方法分離處理后,靜置24 h。 依照自動(dòng)數(shù)粒儀的操作說(shuō)明對(duì)蠅蛹進(jìn)行數(shù)粒。 每個(gè)處理均設(shè)置3 個(gè)重復(fù)。
黑腹果蠅蛹依照上述方法分離處理后,靜置24 h,供果蠅錘角細(xì)蜂寄生。
組一:取同日羽化的250 頭雌、100 頭雄果蠅錘角細(xì)蜂,共350 頭,放入23 cm×16 cm×16 cm的養(yǎng)蟲(chóng)罐內(nèi),以插有棉芯的錐形瓶,盛裝有無(wú)菌水和充分吸收蜂蜜的醫(yī)用脫脂棉球進(jìn)行飼養(yǎng)。由于果蠅錘角細(xì)蜂的懷卵量和產(chǎn)卵量在前4 天會(huì)逐漸上升(Wanget al,2016;Yiet al,2020),因此,在飼養(yǎng)至第5 天時(shí),將放有500 粒蠅蛹的濾紙?zhí)峁┙o果蠅錘角細(xì)蜂,寄生24 h 后取出。每處理均設(shè)置3 個(gè)重復(fù)。
組二:取同日羽化的100 頭雌、40 頭雄果蠅錘角細(xì)蜂,共140 頭,以同樣方法飼養(yǎng)至第5 天。 將放有500 粒蠅蛹的濾紙?zhí)峁┙o果蠅錘角細(xì)蜂,寄生24 h 后取出。 每處理均設(shè)置3 個(gè)重復(fù)。
將組二寄生后的蛹分別放置于紗網(wǎng)封口的養(yǎng)蟲(chóng)罐中,寄生后的第5 天,未被寄生的黑腹果蠅全部羽化并饑渴而死。 采用谷物吹殼器分離未被寄生的寄主羽化后的蛹?xì)ず蜕形从鸹挠肌?對(duì)于每個(gè)處理,均采用下述的方法獲得相應(yīng)的最適風(fēng)速:(1)風(fēng)選機(jī)遠(yuǎn)槽為暫存槽,近槽為好料槽,從50%風(fēng)速開(kāi)始做多輪風(fēng)選,每輪風(fēng)速以2%步進(jìn)。 (2)每輪風(fēng)選后,統(tǒng)計(jì)暫存槽中的未羽化蛹和蛹?xì)?shù),判斷比例,若暫存槽內(nèi)的未羽化蛹數(shù)≤暫存槽內(nèi)的蛹?xì)?shù),則將暫存槽內(nèi)的蛹和蛹?xì)ざ嫉谷霃U料容器,使用好料槽的內(nèi)容物來(lái)進(jìn)行下一輪風(fēng)選;若暫存槽內(nèi)的未羽化蛹數(shù)>暫存槽內(nèi)的蛹?xì)?shù),則將暫存槽內(nèi)的蛹和蛹?xì)ざ嫉谷牒昧喜?并停止風(fēng)選。 (3)分別統(tǒng)計(jì)廢料容器和好料槽中的未羽化蛹數(shù)和蛹?xì)?shù),計(jì)算錯(cuò)分率。
當(dāng)組一、組二的寄主全部羽化并饑渴而死后,統(tǒng)計(jì)羽化的黑腹果蠅數(shù)目。 將寄主分離后手工分揀出的未羽化蛹分別放置于紗網(wǎng)封口的養(yǎng)蟲(chóng)罐中,直至不再有新的寄生蜂羽化為止,統(tǒng)計(jì)寄生蜂的數(shù)目。 此時(shí)將尚未羽化的蛹在水中泡開(kāi)后,在體視鏡下解剖以確定是否為寄生蜂蛹。由于果蠅錘角細(xì)蜂的平均日產(chǎn)卵量為2~4 粒(Wanget al,2016),本試驗(yàn)將組一得到的數(shù)據(jù)用于在寄生蜂過(guò)量存在的前提下,計(jì)算充分寄生時(shí)的寄生率;而組二得到的數(shù)據(jù)則用于在寄主果蠅蛹過(guò)量存在的前提下計(jì)算出蜂率和總羽化率,以盡可能地排除過(guò)寄生的影響。 其中,寄生率用于評(píng)估不同處理對(duì)寄生蜂搜尋寄主和寄生過(guò)程的影響,出蜂率用于評(píng)估不同處理對(duì)寄生蜂發(fā)育和羽化的影響,而寄生蜂和果蠅的總羽化率用于評(píng)估不同處理對(duì)蠅蛹的損傷程度。
本試驗(yàn)用SASJMP 9.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,分別計(jì)算每個(gè)處理的平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤,并采用LSD-t檢驗(yàn)比較各處理之間的差異。
由表1 可知,自動(dòng)數(shù)粒儀對(duì)陽(yáng)性對(duì)照組的計(jì)數(shù)準(zhǔn)確率達(dá)到93.86%±0.00%。 試驗(yàn)中觀察到,當(dāng)2 粒蛹隨機(jī)地一同通過(guò)自動(dòng)數(shù)粒儀的光電窗時(shí),會(huì)被識(shí)別為單粒蛹,因此自動(dòng)數(shù)粒儀的計(jì)數(shù)總是穩(wěn)定地小于實(shí)際數(shù)目。 而陰性對(duì)照組的準(zhǔn)確率最低,僅為42.20%±0.04%。 粘結(jié)成團(tuán)的多粒蠅蛹會(huì)被自動(dòng)數(shù)粒儀識(shí)別為單粒,同時(shí)團(tuán)粒數(shù)量的隨機(jī)性導(dǎo)致了計(jì)數(shù)的不穩(wěn)定。 因此,粗略計(jì)數(shù)可以間接反映蛹的分離效果。
表1 分離方法對(duì)自動(dòng)計(jì)數(shù)準(zhǔn)確率的影響Table 1 Effect of pupae separation methods on automatic counting accuracy
在4 種分離方法中,直接揉搓法的自動(dòng)計(jì)數(shù)準(zhǔn)確率僅高于陰性對(duì)照,表明直接揉搓無(wú)法較好地分離粘結(jié)的蠅蛹。 滑石粉法和玉米淀粉法的計(jì)數(shù)準(zhǔn)確率無(wú)顯著差異,二者均顯著高于水洗法,并低于陽(yáng)性對(duì)照。 在試驗(yàn)中觀察到,由于水的表面張力,經(jīng)水洗后的蛹更傾向于沿長(zhǎng)軸方向平行相靠,并在干燥后兩兩黏連在一起,且輕柔揉搓對(duì)于破壞這種黏連的效果不佳。 因此,粉狀潤(rùn)滑劑對(duì)蠅蛹的分離效果更優(yōu)。 經(jīng)2 種粉狀潤(rùn)滑劑分離后的蠅蛹自動(dòng)計(jì)數(shù)準(zhǔn)確率分別為85.40%±0.01%和85.40%±0.02%,約為陽(yáng)性對(duì)照的91%,且數(shù)值較為穩(wěn)定。
由表2 可知,所有處理中,錯(cuò)分到蛹?xì)ぶ械奈从鸹紨?shù)均高于錯(cuò)分到未羽化蛹中的蛹?xì)?shù)。使用谷物吹殼機(jī)風(fēng)選陽(yáng)性對(duì)照組的錯(cuò)分率僅1.07%±0.08%。 而陰性對(duì)照組的錯(cuò)分率最高,達(dá)到10.27%±0.38%,表明蛹和蛹?xì)さ谋舜损みB對(duì)風(fēng)選的影響較大。 試驗(yàn)中觀察到,當(dāng)未羽化蛹和蛹?xì)こ蓤F(tuán)黏連時(shí),若團(tuán)粒中蛹?xì)け壤鄬?duì)較大,則會(huì)被分到蛹?xì)ひ粋?cè),反之則會(huì)被分到未羽化蛹一側(cè),造成錯(cuò)分。 在4 種分離方法中,直接揉搓法的錯(cuò)分率僅低于陰性對(duì)照,與計(jì)數(shù)試驗(yàn)的結(jié)果一致。 滑石粉法、玉米淀粉法和水洗法的錯(cuò)分率無(wú)顯著差異,均顯著高于直接揉搓法,低于陽(yáng)性對(duì)照。 經(jīng)這3 種方法分離后的黑腹果蠅蛹?xì)ず臀从鸹硷L(fēng)選錯(cuò)分率均低于5%。
表2 分離方法對(duì)蛹?xì)ず臀从鸹嫉娘L(fēng)選分離效率的影響Table 2 Effect of pupae separation methods on the winnowing separation efficiency of host puparium and unemerged pupae
由表3 可知,陽(yáng)性對(duì)照組的寄生率極顯著高于陰性對(duì)照組,但二者的出蜂率和寄生蜂與果蠅的總羽化率均無(wú)顯著差異。 這表明,在寄生蜂過(guò)量的情況下,蠅蛹的黏連對(duì)人工大量飼養(yǎng)條件下的寄生率有影響,原因是果蠅錘角細(xì)蜂的產(chǎn)卵器短小,無(wú)法接觸到位于黏結(jié)團(tuán)粒中心的蠅蛹,從而影響寄生率。 但蛹的自然黏連不影響黑腹果蠅和果蠅錘角細(xì)蜂的發(fā)育和羽化。 在4 種分離方法中,除直接揉搓法外,其他幾種不同分離方法下的寄生率和出蜂率均與陽(yáng)性對(duì)照無(wú)顯著差異。這表明在現(xiàn)有的飼養(yǎng)條件下,水洗和粉末對(duì)蛹表面性質(zhì)的改變并不影響寄生蜂尋找寄主和寄生的行為,同時(shí)也不影響寄生蜂在寄主蛹內(nèi)的發(fā)育和羽化。 直接揉搓法組的寄生率、出蜂率和寄生蜂與果蠅的總羽化率均是最低的,表明揉搓損傷了蛹,導(dǎo)致蛹包括寄生蜂不能繼續(xù)發(fā)育。 其他幾種分離方法影響不顯著的原因可能是:在粉狀潤(rùn)滑劑存在,或已水洗去除粘液的情況下,蠅蛹之間的粘結(jié)較為松散,只需輕輕揉搓,短時(shí)間即分開(kāi);且潤(rùn)滑劑的存在起到了一定的緩沖作用。
表3 分離方法對(duì)寄生率、出蜂率和寄生蜂與果蠅的總羽化率的影響Table 3 Effect of pupae separation methods on the parasitism rate, emergence rate of Trichopria drosophilae,and total emergence rate of T.drosophilae and D.melanogaster
本試驗(yàn)中陰性對(duì)照組和陽(yáng)性對(duì)照組之間的差異顯著,表明黑腹果蠅蛹的黏連對(duì)自動(dòng)數(shù)粒、風(fēng)選分離、蛹寄生蜂的寄生率均有較大的影響,是大量飼養(yǎng)中亟待解決的實(shí)際問(wèn)題。 通過(guò)比較4 種分離方法對(duì)果蠅錘角細(xì)蜂大量飼養(yǎng)過(guò)程中5 個(gè)環(huán)節(jié)的影響,結(jié)果表明,直接揉搓法對(duì)黑腹果蠅蛹的分離效果相對(duì)較差,且揉搓過(guò)程對(duì)蛹造成的機(jī)械損傷明顯影響羽化率,從而降低了果蠅錘角細(xì)蜂的生產(chǎn)效率,不適于生產(chǎn)應(yīng)用。 水洗法的分離效果略差于滑石粉法和玉米淀粉法,但三者在其他環(huán)節(jié)的表現(xiàn)無(wú)顯著差異。 然而,水洗法的工序在三者之中最為繁瑣,且陰干過(guò)程耗費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)。 胡瑋等(2019)利用水流沖洗收集黑腹果蠅的蛹陰干后供寄生,在收集的同時(shí)能夠有效地分離蠅蛹。 但在應(yīng)用陳湜等(2020a,2020b)的方法時(shí),自動(dòng)大量收集蠅蛹的前提下,滑石粉法和玉米淀粉法顯然更加簡(jiǎn)便易行。 滑石粉法和玉米淀粉法在各個(gè)環(huán)節(jié)均表現(xiàn)出了僅次于陽(yáng)性對(duì)照的良好效果,且二者之間沒(méi)有顯著差異。 滑石粉價(jià)格較玉米淀粉更為低廉。 它具有良好的疏水性、潤(rùn)滑性和抗粘性,作為潤(rùn)滑輔料廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中(殷代武等,2013)。 但是,滑石粉具有致癌性,且吸入滑石粉會(huì)對(duì)肺部造成損害,因此醫(yī)療、日化行業(yè)普遍以玉米淀粉替代滑石粉(Garlichet al,2011;Mac Quiddyet al,1948)。 因此建議,在勞保措施較為完善的工廠化大量生產(chǎn)中可以考慮使用滑石粉降低成本,而在實(shí)驗(yàn)室大量飼養(yǎng)中則可以使用更加安全的玉米淀粉。 但是,本研究尚未對(duì)滑石粉和玉米淀粉的用量、搓捻力度和搓捻時(shí)間作定量分析。 在今后的研究中,可以設(shè)置梯度進(jìn)行比較,找到分離效率相對(duì)高、對(duì)蛹的損傷相對(duì)小的最佳方案,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步將之機(jī)械化、自動(dòng)化,以更加適應(yīng)工廠化大規(guī)模生產(chǎn)果蠅錘角細(xì)蜂的需要。
本試驗(yàn)首次嘗試應(yīng)用自動(dòng)數(shù)粒儀對(duì)黑腹果蠅蛹進(jìn)行計(jì)數(shù)。 結(jié)果表明,市售SLY-A 型自動(dòng)數(shù)粒儀對(duì)陽(yáng)性對(duì)照組黑腹果蠅蛹的計(jì)數(shù)準(zhǔn)確率僅有93%,遠(yuǎn)低于對(duì)小顆粒種子計(jì)數(shù)的0.4%誤差。 這是由于黑腹果蠅蛹的橫截面直徑小于0.5 mm,超出該款數(shù)粒儀的設(shè)計(jì)應(yīng)用范圍,使得兩粒蛹可以同時(shí)落下,導(dǎo)致漏檢。 在今后的研究中,可以通過(guò)改造自動(dòng)數(shù)粒儀載料盤(pán)上的缺口形狀和改變?nèi)肓贤ǖ赖钠露葋?lái)提高計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確度。 本試驗(yàn)中,陽(yáng)性對(duì)照組的標(biāo)準(zhǔn)誤低于0.01%,表明這類由儀器不適配導(dǎo)致的誤差是相當(dāng)穩(wěn)定的。 考慮到在實(shí)際應(yīng)用中可以將數(shù)據(jù)乘以一個(gè)由經(jīng)驗(yàn)得來(lái)的系數(shù),以使之更加貼近實(shí)際數(shù)值,因此認(rèn)為,在對(duì)精確度要求不高的情況下,目前市售的自動(dòng)數(shù)粒儀也適用于大量生產(chǎn)中黑腹果蠅蛹的計(jì)數(shù)。
未被寄生的寄主羽化后殘余的蛹?xì)ず图纳溆嫉淖詣?dòng)風(fēng)選分離已在多種實(shí)蠅類害蟲(chóng)中獲得成功(Jacksonet al,1996)。 果蠅錘角細(xì)蜂的平均羽化時(shí)間較黑腹果蠅的羽化時(shí)間晚10 d 以上(Wanget al,2016)。 據(jù)此可以認(rèn)為,在寄主羽化并饑渴而死后尚未羽化的蛹絕大部分為寄生蜂蛹,滿足風(fēng)選分離的基本前提。 本試驗(yàn)也是首次采用風(fēng)選機(jī)對(duì)果蠅錘角細(xì)蜂的蜂蛹和未被寄生的寄主羽化后留下的蛹?xì)みM(jìn)行分離。 結(jié)果表明,在蛹和蛹?xì)け舜瞬火みB的前提下,黑腹果蠅蛹?xì)ず臀从鸹硷L(fēng)選的錯(cuò)分率可低于1%,其中未羽化蛹中摻雜的蛹?xì)け壤汀?這一比例明顯小于果蠅錘角細(xì)蜂的羽化率標(biāo)準(zhǔn)誤,幾乎不會(huì)影響成蜂頭數(shù)的估算。 因此,風(fēng)選機(jī)可以用于大量生產(chǎn)中黑腹果蠅蛹?xì)ず凸夊N角細(xì)蜂蜂蛹的分離。
綜上所述,本研究提出了以黑腹果蠅作為替代寄主大量飼養(yǎng)果蠅錘角細(xì)蜂的一套流程:(1)在收集大量新鮮蠅蛹后,以玉米淀粉法或滑石粉法分離彼此黏連的蛹;(2)利用自動(dòng)數(shù)粒儀計(jì)數(shù)蠅蛹,根據(jù)最佳的寄生蜂與寄主比例投放供寄生;(3)在寄主羽化后,采用風(fēng)選機(jī)分離蜂蛹和蛹?xì)ぃ?4)用自動(dòng)數(shù)粒計(jì)數(shù)蜂蛹,以便釋放應(yīng)用。 這套流程可為果蠅錘角細(xì)蜂的工廠化大規(guī)模飼養(yǎng)提供重要的理論基礎(chǔ)。