◆作者：鄺文校 李俊俊 楊革玲 關(guān)則賢 王鳳英

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黑水虻（Hermetis illucens L.），隸屬雙翅目水虻科扁角水虻屬，學(xué)名亮斑扁角水虻。黑水虻發(fā)育方式為完全變態(tài)發(fā)育，歷經(jīng)卵、幼蟲、蛹、成蟲四個蟲態(tài)，幼蟲6 個齡次，6 齡蟲又稱預(yù)蛹。在適宜的環(huán)境條件下，黑水虻完成一個生命世代只需28 天。

黑水虻是一種重要的環(huán)境和資源昆蟲，可以高效轉(zhuǎn)化有機廢棄物為優(yōu)質(zhì)昆蟲產(chǎn)品（安新城等，2010）。黑水虻幼蟲營腐食性，幼蟲體內(nèi)的酚氧化酶、溶菌酶、抗菌肽和腸道內(nèi)共生微生物組成強大的免疫系統(tǒng)，使得其能夠取食富含微生物、有害因子等的有機廢棄物（Zdybicka-Barabas et al.,2017）。幼蟲在三齡期開始大量進(jìn)食，體重增重趨勢類似邏輯斯蒂曲線，對花生麩的轉(zhuǎn)化率達(dá)28.88%（徐齊云等，2014）；幼蟲抗逆性強，具有良好的環(huán)境耐受性（Holmes et al., 2012），所以黑水虻幼蟲的飼養(yǎng)難度較低。一般認(rèn)為阻礙規(guī)模化養(yǎng)殖黑水虻幼蟲處理有機廢棄物或喂養(yǎng)動物的主要原因是對黑水虻成蟲生物學(xué)知識了解的不足（Cickova et al.,2015）。盡管黑水虻單雌產(chǎn)卵量較高，但黑水虻成蟲交配率低、受精卵比例低，這使得成蟲繁育技術(shù)成為黑水虻產(chǎn)業(yè)化發(fā)展亟待攻破的關(guān)鍵點（劉馨檜，2018）。黑水虻蟲卵生產(chǎn)技術(shù)也被認(rèn)為是黑水虻養(yǎng)殖行業(yè)的瓶頸技術(shù)（Pastor et al. , 2015；安新城等，2016）。因此，開展有關(guān)黑水虻成蟲的基礎(chǔ)研究特別是針對成蟲繁殖力的相關(guān)研究，對其資源化應(yīng)用具有重要意義，可以提高黑水虻的生產(chǎn)效率降低生產(chǎn)成本。本文對黑水虻繁殖力影響因素進(jìn)行了綜述，并對黑水虻繁殖力研究中存在的問題進(jìn)行了討論。

1 影響黑水虻繁殖力的因素

黑水虻成蟲繁殖力研究工作從在自然環(huán)境中對黑水虻進(jìn)行生物學(xué)觀察（Booth 等,1984）逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯し庇谒党上x方法的開發(fā)和優(yōu)化（Park 等,2010）。在此過程中主要探索了非生物因素和生物因素對黑水虻繁殖力的影響。

1.1 非生物因素

1.1.1 溫度

黑水虻是熱帶地區(qū)和亞熱帶地區(qū)的常見物種，在27～30 ℃的環(huán)境中，幼蟲發(fā)育至成蟲的存活率高（Sheppard 等, 1994）。Tomberlin 等（2009）針對溫度對黑水虻發(fā)育的影響開展研究，發(fā)現(xiàn)超過36℃后，隨著養(yǎng)殖溫度的升高，成蟲規(guī)格變小且壽命縮短。他們還比較了27 ℃、30 ℃和36 ℃梯度下黑水虻的預(yù)蛹重，結(jié)果顯示36 ℃時預(yù)蛹重僅為27 ℃時的57%。姬越等（2017）認(rèn)為黑水虻卵最適宜的孵化溫度為32℃，幼蟲、蛹、成蟲階段最適宜的溫度均為28℃，幼蟲在24 ℃溫度下飼養(yǎng)會降低存活率。

Tomberlin 等（2002）發(fā)現(xiàn)溫度和濕度與產(chǎn)卵情況顯著相關(guān)，26℃以下成蟲不產(chǎn)卵，超過28℃時成蟲才能頻繁發(fā)生交配和產(chǎn)卵行為。雷明港等（2020）研究顯示2 種濕度下（35%和75%）下，27℃、30℃、33 ℃的溫度的成蟲平均產(chǎn)卵量較24 ℃均極顯著提高，以27℃和30℃時產(chǎn)卵量最多。

1.1.2 濕度

飼料含水量、羽化基質(zhì)含水量、空氣相對濕度都會影響黑水虻的發(fā)育進(jìn)而影響成蟲繁殖力。

喻國輝等（2014）研究發(fā)現(xiàn)含水量低于70%的飼料會影響黑水虻幼蟲的發(fā)育，延長發(fā)育期，黑水虻幼蟲30%含水量飼料中無法發(fā)育至預(yù)蛹，在50%含水量飼料中，成蟲體型明顯變小。何國寶（2012）發(fā)現(xiàn)80%、75%含水量的食物處理下，黑水虻幼蟲重、預(yù)蛹重及預(yù)蛹收獲量均顯著高于60%、65%和70%含水量處理，且幼蟲發(fā)育到預(yù)蛹所需的時間以及成蟲羽化持續(xù)的時間顯著長于65%和70%含水量處理。Cammack 等（2017）的結(jié)果支持上述喻國輝等的研究，黑水虻取食含水量為70%的飼料的化蛹率和羽化率顯著高于取食含水量為55%的飼料。

羽化基質(zhì)含水量對蛹的羽化率影響大。Holmes 等（2013）比較了五種羽化基質(zhì)：刨花、盆栽土壤、表土、沙子以及空白對照。發(fā)現(xiàn)在刨花、盆栽土壤中預(yù)蛹發(fā)育至蛹的周期最短，羽化率最高，而空白對照預(yù)蛹發(fā)育至蛹周期最長，蛹發(fā)育至成蟲的周期最短，羽化率最低。其推測在適宜羽化基質(zhì)中化蛹是黑水虻幼蟲的一項行為策略，羽化基質(zhì)的存在能使黑水虻蛹免受掠食者和干燥的侵害，而羽化基質(zhì)的水分含量和壓實度共同影響蛹羽化和成蟲壽命。Lin Yushin（2016）使用有機肥、覆蓋物、蛭石作為羽化基質(zhì)，發(fā)現(xiàn)三種基質(zhì)中的黑水虻蛹均能正常羽化，無顯著差異。然而基質(zhì)含水量對成蟲羽化率具有顯著影響，中等和高水分水平處理的羽化率顯著高于低水分處理，實驗還發(fā)現(xiàn)，高水分處理中，約有10%羽化出的成蟲翅畸形。因此，其認(rèn)為羽化基質(zhì)的最適宜含水量為50%～55%。

Tomberlin 等（2009）認(rèn)為濕度與產(chǎn)卵量呈正相關(guān)，當(dāng)相對濕度達(dá)到60%以上時，黑水虻產(chǎn)卵行為達(dá)到80%，黑水虻成蟲階段最佳的環(huán)境相對濕度為70%～75%。雷明港等（2020）的結(jié)果支持Tomberlin 等的結(jié)論，在27℃和30 ℃下，人工加濕（75%）時的成蟲平均產(chǎn)卵量比自然濕度（35%）分別增加了9.14%和6.13%。

1.1.3 光照

Tomberlin 等（2002）的研究表明，日光強度是決定黑水虻成蟲交配的主要因素之一，其使用人工光源如430 W 和40 W 的照明系統(tǒng)作為成蟲光源刺激成蟲交配產(chǎn)卵時，未觀察到交配現(xiàn)象。Park 等（2010）在實驗室環(huán)境下（溫度27℃，相對濕度60%），發(fā)現(xiàn)季節(jié)對黑水虻的化蛹率和羽化率無顯著影響，但對成蟲交配率具有影響，認(rèn)為可能是由于季節(jié)的變化改變了日照強度。Zhang 等（2010）使用碘鎢燈、稀土燈、陽光三種光源進(jìn)行實驗，發(fā)現(xiàn)碘鎢燈作為光源的處理的成蟲交配率為陽光作為光源處理的成蟲交配率的61%，兩種處理收獲的卵的孵化率無顯著差異，而使用稀土燈作為光源時，未觀察到交配現(xiàn)象。Nakamura等（2016） 在實驗室的小籠子（27×27×27 cm）中飼養(yǎng)100 頭成蟲，每天提供發(fā)光二極管（LED）照明或提供2 h 陽光。發(fā)現(xiàn)這兩種光照處理下，均能收獲到受精卵，但是LED 燈處理下，只有11.2%的卵塊受精，而在陽光下受精卵塊占比為39.5%，雖然陽光提高了蟲卵的受精率，但兩種處理下的總產(chǎn)卵量和產(chǎn)卵期均無顯著差異，所以其認(rèn)為450 至700 nm 之間的波長影響黑水虻成蟲的交配行為，實驗結(jié)果支持zhang 等（2010）的結(jié)論。劉馨檜（2018）使用六種光源（波長分別為375 、420 、465 、505、600 、645 nm）作為處理，除波長為645 nm 光源外其他處理的雌蟲產(chǎn)卵率都超過60%，不同光源間無顯著差異，但所有處理中蟲卵最高孵化率僅11%，隨后其研發(fā)了一種新光源，在室內(nèi)僅提供該光源時，雌蟲產(chǎn)卵率可達(dá)80% ， 卵 孵 化 率 最 高 可 達(dá)96.31%。Bertrand 等（2019）的研究表明， 在光照強度為40μmolm-2s-1的人工繁殖系統(tǒng)中，6 h 的光照時長是黑水虻繁殖的最低需求，光照時長為2 h的處理，蟲卵產(chǎn)量和成蟲繁殖力顯著降低。Bertrand 等因此認(rèn)為隨著光照時長的增加，黑水虻的產(chǎn)卵高峰期和產(chǎn)卵期縮短，蟲卵產(chǎn)量與光照時長呈對數(shù)相關(guān)，光照時長對蟲卵孵化率無顯著影響。Macavei 等（2020）實驗發(fā)現(xiàn)光源對黑水虻繁殖力具有影響，白色LED 燈的處理成蟲產(chǎn)卵量最少，隨后為熒光燈，混合LED燈產(chǎn)卵量最高，三種光源下卵孵化率為43%～56%，無顯著差異。

1.1.4 營養(yǎng)成分

飼料類型會影響黑水虻幼蟲的存活率，進(jìn)而影響化蛹率、羽化率以及種群的繁殖力。Nguyen 等（2013）用雞飼料、豬肝、豬糞、餐廚、果蔬、魚內(nèi)臟飼養(yǎng)黑水虻，發(fā)現(xiàn)豬肝、餐廚、魚內(nèi)臟三個處理的預(yù)蛹率相對低。Oonincx 等（2015）設(shè)計了高蛋白高脂肪、高蛋白低脂肪、低蛋白高脂肪、低蛋白低脂肪以及人工飼料五種飼喂黑水虻，高蛋白高脂肪的飼料處理黑水虻的預(yù)蛹率最高，其他四個處理無顯著差異。Cammack 等（2017）使用碳氮比不同的飼料飼養(yǎng)黑水虻，發(fā)現(xiàn)21%蛋白質(zhì)∶21%碳水化合物的處理的化蛹率最高。黑水虻生長環(huán)境中氮源類型、脂肪含量、氮的存在形式等均會直接影響幼蟲死亡率，預(yù)蛹率依次動物蛋白＞植物蛋白＞有機小分子氮源（郭孝結(jié)，2016）。

Tomberlin 等（2002b）的研究發(fā)現(xiàn)黑水虻成蟲依靠體內(nèi)儲存的脂肪維持生命。早期研究指出，黑水虻成蟲無需進(jìn)食（Roper等,1996;），也有研究顯示為成蟲提供飲食可以延長成蟲壽命。Tomberlin 等（2002b）發(fā)現(xiàn)為黑水虻成蟲提供清水可以延長成蟲的壽命約1～2 天。Nakamura 等（2016）發(fā)現(xiàn)相比提供清水，糖水使得雄成蟲壽命增加3 倍，雌成蟲壽命增加2 倍。Gobbi 等（2013）發(fā)現(xiàn)提供蛋白質(zhì)源溶液、水、蔗糖溶液的處理下的成蟲壽命相似但較饑餓處理顯著延長，但不同營養(yǎng)源下雌成蟲的卵巢發(fā)育沒有差異，成蟲期提供飲食只對成蟲的壽命有影響。Lupi 等（2019）研究認(rèn)為為成蟲提供食物可以延長成蟲壽命，但是提供食物對蟲卵性腺的成熟無影響，各處理成蟲的卵巢大小相似，黑水虻幼蟲發(fā)育過程中儲備的蛋白可以滿足成蟲對蛋白質(zhì)需求。其研究還發(fā)現(xiàn)黑水虻幼蟲攝取的食物決定了成蟲存活率、成蟲生理發(fā)育及形態(tài)發(fā)育，翅較大的雌成蟲的身體也較大同時具有更高的繁殖力，相應(yīng)的其卵巢和基底卵母細(xì)胞也最大。Bertinetti等（2019）以清水、糖水、細(xì)菌蛋白胨、牛奶、瓊脂糖作為成蟲飲食處理比較成蟲期營養(yǎng)對成蟲繁殖力的影響，發(fā)現(xiàn)成蟲期營養(yǎng)對雄成蟲壽命沒有顯著差異。值得注意的是，此實驗發(fā)現(xiàn)飲食牛奶的處理總產(chǎn)卵量較饑餓對照組高3 倍，雌成蟲比饑餓對照組的壽命延長了5 天，與標(biāo)準(zhǔn)清水處理相比，牛奶處理的產(chǎn)卵期延長10 天，然而各處理單個卵塊的卵粒數(shù)和卵粒重沒有顯著差異，每個卵塊的卵粒數(shù)量均為412～478 個。各處理的蟲卵的孵化率均在70%～85%，無顯著差異。故其推測影響幼蟲階段的因素則可能影響產(chǎn)卵前期和第一次產(chǎn)卵發(fā)生的時間，成蟲階段提供飲食主要影響成蟲的產(chǎn)卵期。根據(jù)這一假設(shè)，其認(rèn)為通過改善幼蟲和成蟲階段的飲食情況可以提高成蟲產(chǎn)卵量：改善幼蟲營養(yǎng)可以增加成蟲羽化后4～7 天里的產(chǎn)卵量，成蟲期提供營養(yǎng)可延長成蟲壽命，使得其在羽化后的第二和第三周里持續(xù)產(chǎn)卵。Macavei 等（2020）發(fā)現(xiàn)成蟲繁殖力主要受營養(yǎng)的影響而不是光照，其研究發(fā)現(xiàn)，糖水對黑水虻成蟲產(chǎn)卵具有積極作用，能夠提高 單 雌 產(chǎn) 卵 量（12.93～27.10 mg）、延 長 產(chǎn) 卵 期（18.2-31.8天）、延長成蟲壽命（20.79-27.11天）。不同光源和營養(yǎng)組合處理下，單個卵塊重量為10.83～13.11 mg， 單 個 卵 塊 卵 數(shù) 為407.66～493.03 粒，雖然各處理的總產(chǎn)卵量不同，但是研究并未獲得光源及營養(yǎng)對產(chǎn)卵量的相關(guān)性，其結(jié)果支持Bertinetti 等（2019）的研究，為成蟲提供飲食并不影響蟲卵的大小和重量。其推測為成蟲提供糖水的處理產(chǎn)卵量增加可能是因為糖水補充了成蟲交配產(chǎn)卵所需的能量。

1.1.5 化學(xué)物質(zhì)

夏嬙等（2014）研究Cu2+在黑水虻體內(nèi)遷移及對其發(fā)育的影響，發(fā)現(xiàn)僅一個世代的Cu2+脅迫對黑水虻幼蟲的存活率、化蛹率以及成蟲壽命、成蟲雌雄性比影響不大，但能顯著降低蛹的羽化率并延長幼蟲發(fā)育歷期。柳琳（2017）的研究結(jié)果表明高濃度Cu2+脅迫會顯著誘導(dǎo)黑水虻血細(xì)胞發(fā)生凋亡，造成幼蟲死亡，并且Cu2+具有世代累積作用。飼料中添加低濃度的Zn2+，可顯著縮短黑水虻幼蟲的發(fā)育歷期，然而添加高濃度的Zn2+會顯著延長其歷期，并會縮短第2 代成蟲壽命，成蟲體內(nèi)Zn2+的累積不會影響其所產(chǎn)卵的孵化率。

Ma JunHua 等（2017）研究pH 對黑水虻幼蟲生長發(fā)育以及成蟲壽命的影響，發(fā)現(xiàn)pH 對各階段存活率無顯著影響，但初始pH 值為2 和4 的處理的幼蟲以及預(yù)蛹相對其他處理顯著降低，分別低23%和22%。pH 值為2、4、10 的處理羽化的成蟲雄性居多，雌雄比為0.86～0.89；pH 值為6 的處理雌雄比為0.97；pH 值為7 和8 的處理羽化的成蟲雌性居多，雌雄比為1.33～1.47。姬越等（2018）測試了黑水虻幼蟲對食料中pH 值、辣度及鹽度的耐受性，實驗結(jié)果顯示只有強酸性（pH=3）的處理會影響黑水虻的生長發(fā)育，表現(xiàn)為體重減輕，存活率下降，不能羽化，不能完成完整生活史。

1.2 生物因素

1.2.1 性比

Bertrand 等（2019）分別測定了雄性主導(dǎo)種群（雌性占35.72%）和雌性主導(dǎo)種群（雌性占60.98%）的成蟲繁殖力。發(fā)現(xiàn)雄性主導(dǎo)種群的產(chǎn)卵高峰期為羽化后的8.8±0.3 天，而雌性主導(dǎo)種群中，產(chǎn)卵高峰期為羽化后的10.3±0.5 天。雌蟲繁殖力受到性比的影響，在雄性主導(dǎo)的種群中，平均單雌產(chǎn)卵量為22.5±0.8 mg，而在雌性主導(dǎo)的種群中，平均單雌產(chǎn)卵量為16.6±1.0mg，認(rèn)為這可能是因為在雄性主導(dǎo)種群中，雌蟲羽化后及時發(fā)生交配，而雌性主導(dǎo)種群中，雄蟲數(shù)量少，部分雌蟲未發(fā)生交配。這與黑水虻雌蟲羽化后如果不能快速交配可能會通過吸收部分卵母細(xì)胞來滿足其代謝需求而減少其產(chǎn)卵量的假設(shè)相符。

1.2.2 蟲口密度

Nakamura 等（2016）推測高密度養(yǎng)殖成蟲能提高黑水虻雌雄蟲相遇的機會，是實現(xiàn)在有限體積內(nèi)提高黑水虻成蟲交配幾率、產(chǎn)下受精卵的重要手段。Park等（2016）研究了半人工環(huán)境（有陽光控制的溫室）中高密度繁殖籠中密度對產(chǎn)卵量的影響，發(fā)現(xiàn)隨著成蟲蟲口密度的增加，無論養(yǎng)殖籠的大小如何，蟲卵數(shù)和產(chǎn)卵量都會增加，但是在固定成蟲密度下，不同籠尺寸的產(chǎn)卵和卵重均沒有差異，因此其推測養(yǎng)殖籠規(guī)格（不同蟲口密度下）不影響雌蟲的生殖力（卵塊數(shù)和產(chǎn)卵重量）。Bertrand 等（2019）也發(fā)現(xiàn)增加成蟲密度的可以收獲更多的蟲卵，適宜的蟲口密度可以提高成蟲蟲卵量。

1.2.3 共生微生物

共生微生物會影響黑水虻的發(fā)育。有研究發(fā)現(xiàn)將蟲卵表面進(jìn)行無菌處理后，相對對照，無菌卵的各發(fā)育階段都會出現(xiàn)生長緩慢現(xiàn)象，在預(yù)蛹重、成蟲重、預(yù)蛹率、羽化率和成蟲壽命方面均顯著低于正常幼蟲，實驗結(jié)果表明卵表面微生物參與了卵的發(fā)育過程。喻國輝（2010）將黑水虻腸道共生細(xì)菌不同菌株培養(yǎng)液預(yù)發(fā)酵的雞糞作為培養(yǎng)料，研究對黑水虻幼蟲生長發(fā)育的影響。結(jié)果表明，預(yù)發(fā)酵雞糞能顯著增加預(yù)蛹和蛹的重量，提高化蛹率并增加雌、雄成蟲體長。

2 總結(jié)

綜合查閱到的文獻(xiàn)資料，對具有較高繁殖力的黑水虻成蟲的養(yǎng)育參數(shù)進(jìn)行總結(jié)，以期更好的指導(dǎo)黑水虻繁育，更大程度地實現(xiàn)黑水虻的資源化利用。

黑水虻卵適宜的孵化溫度為28～32℃，濕度為70%～80%；幼蟲適宜的養(yǎng)殖溫度為28～30℃，飼料含水率為70%～80%，蛋白質(zhì)和脂肪含量豐富、碳氮比為21%蛋白∶21%碳水化合物的飼料有利于幼蟲發(fā)育至預(yù)蛹；飼料中含有較高濃度Cu2+或Zn2+或飼料pH≤4，會影響幼蟲化蛹率及羽化率；幼蟲預(yù)蛹后，需轉(zhuǎn)移至羽化基質(zhì)中，具有一定質(zhì)量，含水率為50%～55%的羽化基質(zhì)，蛹的羽化率最高；適宜黑水虻成蟲環(huán)境溫度為28～30℃，相對環(huán)境濕度70%～75%；陽光是刺激黑水虻交配產(chǎn)卵的最佳光源，在光照條件不足的地區(qū)，使用模擬太陽光光譜的光源（混合LED 燈）可以提高黑水虻成蟲交配量及產(chǎn)卵量；成蟲性比受飼料pH 的影響，目前接受度較廣的說法是黑水虻成蟲為一夫一妻制，即性比為1∶1時，成蟲產(chǎn)卵量較多、生產(chǎn)成本較低；較適宜的成蟲蟲口密度約為5000～6000 頭/m3。