影響亮斑扁角水虻產(chǎn)卵行為的化學(xué)物質(zhì)研究

徐柳，鄭龍玉，胡芮綺，曹志平，喻子牛，張吉斌

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院 農(nóng)業(yè)微生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室微生物農(nóng)藥國(guó)家工程研究中心，湖北 武漢 430070)

摘要：對(duì)乳酸、碳酸氫銨、順-9-二十三碳烯3種化學(xué)物質(zhì)影響亮斑扁角水虻產(chǎn)卵行為進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，乳酸和碳酸氫銨對(duì)亮斑扁角水虻產(chǎn)卵有引誘作用;而順-9-二十三碳烯沒(méi)有引誘作用，且隨著濃度的升高對(duì)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(shí)驗(yàn)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(duì)昆蟲引誘作用沒(méi)有專一性，而順-9-二十三碳烯引誘作用相對(duì)比較專一。對(duì)亮斑扁角水虻最好的引誘因子為乳酸。

關(guān)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(jiǎn)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(hào)：Q 968.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

亮斑扁角水虻(以下簡(jiǎn)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其中包含42%的蛋白質(zhì)、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(guò)提取后可用作生產(chǎn)生物柴油的新型生物質(zhì)原料；水虻幼蟲還可以轉(zhuǎn)化有機(jī)廢棄物，將殘留的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)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(wèn)題[3]，降低對(duì)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(lái)人類重點(diǎn)關(guān)注的資源昆蟲，研究其生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

現(xiàn)有研究多限于水虻在實(shí)驗(yàn)條件下的繁殖和飼養(yǎng)技術(shù)，關(guān)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(guān)鍵問(wèn)題之一。昆蟲產(chǎn)卵地點(diǎn)選擇行為調(diào)控是一個(gè)復(fù)雜的綜合調(diào)控過(guò)程，其中包含了視覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)、觸覺(jué)等多方感官參與和協(xié)調(diào)。Zhang等[4]研究發(fā)現(xiàn)，不同的光源對(duì)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(dāng)于太陽(yáng)光下的61%，孵化期、幼蟲期和蛹期生活周期與太陽(yáng)光照沒(méi)有顯著性差異。Zheng等[5]研究發(fā)現(xiàn)，卵攜帶的微生物對(duì)水虻產(chǎn)卵有影響。起關(guān)鍵作用的是一個(gè)細(xì)菌復(fù)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(duì)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(diào)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(duì)家蠅產(chǎn)卵有引誘作用[6-8]。目前，關(guān)于溫度、濕度、光照等因素對(duì)水虻產(chǎn)卵的影響已有研究，但對(duì)于具體化合物對(duì)水虻產(chǎn)卵的影響尚無(wú)報(bào)道。氣味物質(zhì)是水虻尋找配偶、食物和產(chǎn)卵場(chǎng)所的重要環(huán)境信息，腐爛和發(fā)酵的食物對(duì)水虻具有極強(qiáng)的引誘作用。家蠅和水虻均屬于昆蟲綱雙翅目，因此推斷對(duì)家蠅產(chǎn)卵有引誘作用的化合物也有可能對(duì)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(duì)水虻產(chǎn)卵量的影響，進(jìn)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(nèi)的種群密度，以對(duì)水虻實(shí)際生產(chǎn)提供指導(dǎo)。

1實(shí)驗(yàn)

1.1　材料與試劑

亮斑扁角水虻武漢品系(HermitiaillucensWuhan strain)，來(lái)自華中農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物農(nóng)藥國(guó)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(nèi)，48 h后將幼蟲轉(zhuǎn)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(dāng)幼蟲預(yù)蛹變黑，占到種群50%左右時(shí)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(jìn)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(jìn)行卵的收集，以達(dá)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?jǐn)?shù))為0.1%、1%、10%的乳酸溶液；以蒸餾水為溶劑，配制濃度(質(zhì)量濃度)為2%、4%、6%的碳酸氫銨溶液；以無(wú)水乙醇為溶劑，配制濃度(體積分?jǐn)?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(cè)定

將3個(gè)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(gè)蟲籠中分別放入即將羽化的2萬(wàn)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(guò)分析所得到的蟲卵量差異來(lái)確定各化合物對(duì)水虻產(chǎn)卵行為的影響。

1.2.3.1乳酸對(duì)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(shí)驗(yàn)組(含有不同濃度乳酸溶液)的收卵殼和空白對(duì)照組(CK，加有2 mL的蒸餾水)的收卵殼粘貼到塑料盆內(nèi)壁并高于飼料3 cm左右，共做4個(gè)處理0.1%、1%、10%、CK，再將飼料盆分別放入3個(gè)蟲籠中。每個(gè)測(cè)試日內(nèi)，3個(gè)重復(fù)同時(shí)在3個(gè)蟲籠中進(jìn)行，連續(xù)測(cè)試4次(4個(gè)時(shí)間點(diǎn)，每次60 min)。進(jìn)行下次測(cè)試時(shí)，調(diào)換各籠子中處理的位置，即每個(gè)處理每天測(cè)試4個(gè)方向。實(shí)驗(yàn)連續(xù)運(yùn)行4 d (每天相同時(shí)間點(diǎn))，每天調(diào)整交換各處理的起始測(cè)試方向。實(shí)驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行48次(n=48)，以保證在不同的時(shí)間段、不同的方向、不同的種群均進(jìn)行了產(chǎn)卵行為的測(cè)試。將每次收集到的新蟲卵解剖，在電子天平上稱量，通過(guò)質(zhì)量分析換算，計(jì)算每個(gè)處理的產(chǎn)卵百分含量。

1.2.3.2碳酸氫銨對(duì)水虻產(chǎn)卵行為的影響

將實(shí)驗(yàn)組改為不同濃度(2%、4%、6%)的碳酸氫銨溶液， 測(cè)試方法與乳酸對(duì)水虻產(chǎn)卵行為的測(cè)試方法基本一致。

1.2.3.3順-9-二十三碳烯對(duì)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(shí)驗(yàn)組，空白對(duì)照組則加入10 μL的無(wú)水乙醇。將實(shí)驗(yàn)組和空白對(duì)照組粘貼到塑料盆內(nèi)壁，即每個(gè)塑料盆中只含有2個(gè)處理，某一濃度的順-9-二十三碳烯和空白對(duì)照，再將該塑料盆分別放入3個(gè)蟲籠中，作為3個(gè)重復(fù)。3個(gè)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(cè)試6次，連續(xù)測(cè)試2 d，即該濃度的順-9-二十三碳烯對(duì)水虻產(chǎn)卵行為共重復(fù)測(cè)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(guò)質(zhì)量分析換算，計(jì)算每個(gè)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(duì)水虻蟲卵孵化率的影響

稱取經(jīng)過(guò)乳酸、碳酸氫銨、順-9-二十三碳烯處理過(guò)的收卵殼得到的蟲卵和空白對(duì)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(dá)到10日齡后，對(duì)幼蟲進(jìn)行計(jì)數(shù)，將水虻卵塊放入10 mL 75%的無(wú)水乙醇中統(tǒng)計(jì)該卵塊中蟲卵的實(shí)際數(shù)量，按下式計(jì)算孵化率：

1.2.4統(tǒng)計(jì)分析

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

2結(jié)果與討論

2.1　乳酸的濃度對(duì)水虻產(chǎn)卵行為的影響(表1)

由表1可知，乳酸對(duì)水虻產(chǎn)卵有較強(qiáng)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(duì)照組相比具有顯著性差異；妊娠水虻在空白對(duì)照組中的產(chǎn)卵百分含量只有5.97%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于實(shí)驗(yàn)組；濃度為0.1%的乳酸比1%和10%的乳酸具有更強(qiáng)的引誘作用，產(chǎn)卵百分含量達(dá)到38.18%；但隨著乳酸濃度的不斷升高，對(duì)水虻引誘產(chǎn)卵的能力逐漸下降，但是并沒(méi)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(jié)果

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

濃度/%平均質(zhì)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(wú)差異,下表同。

2.2　碳酸氫銨的濃度對(duì)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(jié)果

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

濃度/%平均質(zhì)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(duì)水虻產(chǎn)卵有較強(qiáng)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(duì)照組相比具有顯著性差異；妊娠水虻在空白對(duì)照組中的產(chǎn)卵百分含量只有7.11%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于實(shí)驗(yàn)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(méi)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(dá)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(duì)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(méi)有對(duì)水虻產(chǎn)卵表現(xiàn)出引誘作用，并且隨著濃度的升高，實(shí)驗(yàn)組中產(chǎn)卵百分含量不斷下降，當(dāng)濃度為100×10-6時(shí)，產(chǎn)卵百分含量只有35.50%，遠(yuǎn)低于空白對(duì)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(huì)對(duì)水虻產(chǎn)卵表現(xiàn)出排斥作用。

2.4　不同化學(xué)物質(zhì)對(duì)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(duì)照組相比無(wú)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(yuǎn)低于空白對(duì)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(jié)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(shí)驗(yàn)組對(duì)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(wú)顯著性差異。

表4不同化學(xué)物質(zhì)處理的蟲卵孵化率結(jié)果

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

化學(xué)物質(zhì)實(shí)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(jié)論

考察不同濃度的乳酸、碳酸氫銨和順-9-二十三碳烯對(duì)水虻產(chǎn)卵行為的影響。結(jié)果表明，不同濃度的乳酸均對(duì)水虻產(chǎn)卵有較強(qiáng)的引誘作用，具有顯著性差異；濃度為0.1%的乳酸具有最強(qiáng)的引誘作用，產(chǎn)卵百分含量達(dá)到38.18%，遠(yuǎn)高于空白對(duì)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(duì)水虻引誘產(chǎn)卵的能力呈下降趨勢(shì)。不同濃度的碳酸氫銨對(duì)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(qiáng)的引誘作用，產(chǎn)卵百分含量達(dá)到41.27%，遠(yuǎn)高于空白對(duì)照組的產(chǎn)卵百分含量(7.11%)；但是當(dāng)碳酸氫銨的濃度從4%升高到6%時(shí)引誘水虻產(chǎn)卵的效果快速下降。順-9-二十三碳烯對(duì)水虻產(chǎn)卵并沒(méi)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(duì)蟲卵孵化率的研究表明，乳酸和順-9-二十三碳烯對(duì)蟲卵的孵化率均沒(méi)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(duì)家蠅、水虻產(chǎn)卵行為的影響進(jìn)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(duì)家蠅有引誘作用的順-9-二十三碳烯并未對(duì)水虻產(chǎn)卵表現(xiàn)出引誘作用。說(shuō)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(qiáng)。通過(guò)對(duì)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(duì)大規(guī)模水虻人工飼養(yǎng)和水虻大規(guī)模轉(zhuǎn)化有機(jī)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