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发表于 2005-11-29 15:57:25
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亚洲玉米螟无琼脂半人工饲料
的研究与应用
宋彦英 周大荣 何康来
摘要 供试昆虫的人工大量繁殖技术是现代害虫防治研究的重要手段之一。其中在钻蛀性害虫的饲养方面,国内外普遍认为琼脂是必不可少的成冻物质,但存在高成本、煮溶费工等缺点。在周大荣等新7号有琼脂半人工饲料的基础上,以一种代号为JSMD的物质完全取代琼脂取得成功的无琼脂玉米螟半人工饲料（简称JSMD饲料）与新7号饲料相比,配制步骤从6步简化为3步；饲料成本减少61.0％;饲养效果除成活率、化蛹率与新7号饲料相同外,性比、雌雄蛹重均分别显著优于或超过前者；单雌平均产卵量也超过前者。在投入应用的11年中一次饲养的最大规模为60万头高质量蛹；年最高供卵量为20余万块。对促进我国玉米螟综合治理和行为学研究具有重要的应用基础意义。并于1997年申请国家专利。
关键词 亚洲玉米螟, 无琼脂饲料, 大量饲养
STUDIES ON MASS REARING OF ASIAN CORN BORER: DEVELOPMENT OF A SATISFACTORY NON-AGAR SEMI-ARTIFICIAL DIET AND ITS USE
Song Yanying Zhou Darong He Kanglai
(Institute of Plant Protection,Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100094)
Abstract Insect artificial mass rearing is an important aspect in modern insect control research.It is commonly accepted that agar,although expensive and need to be cooked while using,is an indispensable diet ingredient for rearing lepidopterous borers.In this paper,a Non-agar JSMD Diet (JSMD-diet,in short),based upon the formula of the New Diet No.7 (ND-7, in short) reported by Zhou et al. for the Asian corn borer, Ostrinia furnacalis (Guenée), rearing,is reported.The major advantage and main difference of the JSMD-diet to ND-7 are that agar ingredient is totally substituted by a substance called JSMD.The rearing effect of JSMD-diet has been proved to be very promising.As compared with ND-7,JSMD-diet can reduce the preparation procedure from 6 steps to 3 steps and the cost of diet for ca 60%.There are no differences in survival and pupation rates.The criteria in sex ratio,weights of male and female pupae are all significantly better/higher than that of ND-7,respectively.The criterion in egg production rate does not reach the level of significant although it is much higher in JSMD diet.For an 11-year practice after developed,the largest scale of production is 600 thousands high quality pupae at one time,and the largest amount of annual production is 200-thousand egg masses.Large amount of egg-masses,pupae and adults have been supplied to nearly 60 research institutes and universities for ACB research of multiple purposes, and thus making important contribution to ACB IPM, behavioral and bio-tech researches in China.JSMD-diet will soon be patented at a national level.
Key words Asian corn borer, non-agar diet, mass-ring
玉米螟是我国北方主要旱粮作物玉米、谷子、高粱等的主要害虫。由于玉米螟在生长季节用天然饲料饲养困难,冬季又有很长的休眠期,因而在缺乏可用的人工饲料及配套的饲养技术之前,不但冬季无法开展研究工作,即便在生长季节,对某些需要按计划大量供应生理条件相对一致的供试螟虫的研究工作亦长期无法开展。因此,研究符合我国国情的玉米螟人工饲料配方及其相应的配制和使用技术,对推动我国玉米螟综合治理研究具有十分重要的应用基础意义。
应用天然饲料饲养供试昆虫,由于受季节性和必须多次更换饲料的限制,很难达到上述大量饲养的目的。全人工或半人工饲料合称人工饲料,其中半人工饲料具有不受季节限制和不易发霉、变质、变干，及在饲养过程中可以少换或不换饲料等特点,管理十分方便,使大规模工厂化生产成为可能。因此,国外自50年代以来,人工饲料研究日益受到重视。
自从周大荣等1979年突破我国第一例含琼脂玉米螟半人工饲料——新7号饲料以来,我国首次具有适合国情的玉米螟人工大量饲养技术［1］。在其后的8年,用此项技术饲养的各虫态螟虫被广泛用于玉米螟的综合治理和行为学研究,使许多原来无法开展的研究成为可能。其间,一次饲养的最大规模达到15万头螟虫。然而,在大量饲养的实践中发现,由于新7号是以配方中的琼脂为成冻物质(gelling agent)的,因而不可避免地存在两个主要缺点：一是饲料的成本较高；二是热溶琼脂需消耗燃料,费工费事,从而严重影响了饲养规模的进一步扩大。因此,研究解决琼脂代用品问题成为突出而迫切的研究课题。寻找琼脂代用品历来是国内外昆虫大量饲养界十分重视的一个课题,尤其是在钻蛀性害虫的饲养中。长期以来,琼脂是国际公认的在单位重量下成冻作用最强的一种物质；而使饲料成冻又被认为是钻蛀性昆虫饲养所必须具备的基本条件。由此可见,新7号配方若能解决琼脂代用品问题,定可将其总体水平跃上一个新的高度,使其在实用价值上进一步超过美国麦胚半人工饲料的水平。本文报道了在新7号饲料的基础上,以JSMD取代琼脂后获得成功的亚洲玉米螟无琼脂半人工饲料的研究和应用。
1 材料与方法
1.1 两种饲料的配方与配制
1.1.1 新7号饲料的配制和使用方法：第1步：将表1中A组3成分放在一容器中混合均匀。第2步：将B组成分1和2混合,再加入B3。 第3步：另取一容器将C1和C2倒入,略拌,浸泡1h左右。第4步：将D1加入D4,煮溶,再将C组加入,保持沸腾5min以增加琼脂粘稠度（节省琼脂用量）。在沸腾状态下加入D2,拌匀,停止加热,加入D3。第5步：将D组凉至60～65℃,倒入A＋B组混合物,徐徐搅拌至饲料中的颗粒在停止搅拌也不下沉时,即可倒入适当的饲养盒冷却备用。第6步：饲料完全冷凝硬化后,取一枪状镊子,经消毒后按“井”字形将饲料切割到底；再将“井”字中间的“十”字部分用镊子挖出堆放在饲料表面；然后把镊子插入饲料与容器璧之间将“十”字形深沟分成四块的饲料向容器中心方向拨拢,使饲料的弧形部分与容器产生间隙,即可接种饲养。上述操作所造成的众多缝隙对满足低龄幼虫的潜藏取食习性具有重要意义。
表1 新7号饲料的配方
组别 成分 用量
A 1 大豆糁（或粉） 120.0 g
2 玉米糁（或粉） 120.0 g
3 啤酒酵母 72.0 g
B 1 葡萄糖(或白糖) 60.0 g
2 VC 4.0 g
3 水 320.0 ml
4 红霉素 50万I.U.
C 1 玉米粉 32.0 g
2 水 80.0 ml
D 1 琼脂 12.0 g
2 山梨酸 4.0 g
3 甲醛 1.6 ml
4 水 600.0 ml
1.1.2 JSMD饲料的配制和使用方法：第1步：将表2中1、6和8置一容器内,加入10a,再加7,搅拌;放置20～30min,使其充分吸收。第2步：将4、5和9置另一容器,加入10b,拌匀,加入2和3,搅拌后放置20～30min,使其充分吸收。第3步：将第1和第2所获饲料混合物合并,充分搅拌3～5min即可。由于JSMD饲料的结构适合各龄幼虫的取食习性,故不需任何切割操作即可接种螟卵开始饲养。两种饲料的饲养方法相同,接种螟卵后在养虫盒的盖上放入特制的蜂窝状环形化蛹装置（简称“化蛹器”或“化蛹纸”）,加盖后, 放在28℃温度、70％～90％相对湿度和长日照(>14h/d)的饲养条件下,经过18～20d即可获得大量正常蛹,并由此获得螟蛾使其产卵、繁殖,获取大量供试螟虫的任何一种虫态（卵、幼虫、蛹或成虫）。
表2 JSMD饲料的配方
成分 用量 成分 用量
1 大豆粉 1200 g
7 甲醛 16 ml
2 玉米粉 1440 g 8 JSMD 800 g
3 酵母粉 720 g 9 红霉素 12 g
4 白糖 600 g 10 a自来水 4000 ml
5 VC 40 g b自来水 3000 ml
6 山梨酸 40 g
1.2 两种饲料的饲养效果
在相同的饲养容器和饲养条件下用两种饲料分别饲养亚洲玉米螟,每容器接螟卵96～149粒,每处理设5次重复,整个试验重复3次,共用供试螟卵4000～5000粒，计算成活率和化蛹率。将各重复所得到的蛹全部鉴别雌雄,分别称取雌、雄蛹重,计算性比。然后将每一种饲料5次重复所得的雌、雄蛹分别混合后,从中随机取雌、雄蛹100或200对,放入特制的羽化产卵笼中,笼子上面铺放刻字蜡纸一张,待羽化产卵开始时,每天记录所产卵块数,计算单雌平均产卵量。
最后以成活率、化蛹率、性比,雌、雄蛹重和产卵量5个指标综合评价两种饲料的饲养效果。数据统计分析采用SAS统计软件进行。
2 结果与分析
两种饲料饲养的玉米螟的生长发育指标见表3。 JSMD饲料与新7号饲料的平均成活率及化蛹率间无明显差异, F测验P为0.4650和0.3822。雌蛾产卵量间亦无明显差异, t测验P＝0.2013。从性比及雌、雄蛹重来看,处理明显高于对照, F测验P为0.0172、0.0001和0.0001。这些结果充分表明了无琼脂饲料的优良饲养效果。
表3 两种饲料饲养亚洲玉米螟的效果
饲 料 成活率
(%)
化蛹率
(%) 性比 平均蛹重 (mg) 产卵量
(块)
雌 雄
JSMD 83.8±2.5 94.1±0.8 1∶1.17±0.06 b 138.2±3.8 a 85.6±1.2 a 12.6±1.9
新7号 80.2±4.3 93.1±1.5 1∶1.48±0.13 a 121.8±2.2 b 79.6±0.9 b 9.5±1.5
由于评价半人工饲料是以在条件相似的前提下,饲料配方越简便,配制步骤越少,成本越低的水平越高,可见无琼脂亚洲玉米螟饲料在亚洲玉米螟饲养方面无疑超过了美国麦胚饲料及国内新7号。据分析,可能由于: ①提供了充足的纤维素。据文献报道在蝗虫的人工饲养中,植物性粗纤维是必不可少的,其作用主要是能保证正常的排泄。玉米螟在自然条件下的天然食物也多是含有丰富粗纤维的,如叶片和茎秆组织,尤其是后者。联系到后者是4龄后高龄幼虫最主要的取食部位,可以推测纤维素对高龄幼虫可能比低龄幼虫更为需要。②改善饲料风味。以人的味觉器官而言,琼脂液中加入防腐剂山梨酸后,带有一种明显的辣味, 而JSMD是一种植物原的物质,是否具有减轻或中和辣味的作用,从而提高每单位时间的摄入量,还需进一步研究。至于两种饲料配方中营养成分和水分各占配方总重的比例,新7号 和JSMD分别为28.6％、 70％和25.6%、 66.2%, 均非可能改善饲养效果的主要因素。
3 JSMD饲料的应用价值
JSMD饲料从1998年投入使用以来,对作者所在研究组及其它科研和高教单位所开展的多种玉米螟研究工作发挥了重要作用,使许多原来无法开展的研究工作得以顺利开展,并取得预期结果。实践证明, JSMD饲料研究是一项成功的应用基础研究。据不完全统计,自1988年至今的11年中,先后有60多个单位使用由JSMD饲料生产的各种虫态的玉米螟开展多项研究工作。其中仅为本研究组1988年进行的玉米螟成虫标放回收试验一项,即一次供虫60余万头。每年还为玉米抗螟性筛选鉴定供卵4万多块,为中国农业大学国家“863”研究供卵5万多块。从1992年～1998年为中国农科院品资所进行粟种质资源对玉米螟的抗性研究每年提供2000多块；为本所农药系执行国家攻关、863等项目中的害虫抗性监测、新农药的筛选及Bt棉对玉米螟的抗虫性研究提供了上万头的玉米螟各龄幼虫。此外1988年还供应美国孟山都公司开展Bt转基因玉米田间试验螟卵4万多块。
4 讨论
一般而言,昆虫的人工饲养是由能完全满足所饲昆虫营养条件和取食行为的配方和配套的大量饲养技术（如适宜的饲养容器、温湿度、通风和光照条件等）而组成的。其中在饲料配方方面,又可区分为纯人工饲料（purified artificial diet）和半人工饲料（semi artificial diet）两大类。前者主要用作昆虫营养学研究,要求配方的各种成分都必须是化学定性的,并可以满足所饲昆虫的全生育期（通常为幼虫）营养需要以获得生理条件与野生种群可比并能继代繁殖的成虫。达到可以通过调节任何一种成分的有无或多少对所饲昆虫产生的影响,得知该成分的生理作用,属理论研究的范畴。纯人工饲料由于不允许有防腐剂的干扰,配制时必须在无菌条件下操作。至于成本的高低、配法的繁简、饲养规模的大小等均可不予考虑，故不可能用于大量饲养。后者则是根据前者提供的各种成分的营养生理作用,选择1～2种含所需营养成分的天然饲料作为主料,如麦胚（wheat germ）、大豆粉、玉米粉、酵母粉等,再适当补充一些非天然的辅料,如维生素、防腐剂, 成型保湿剂等而配成。评价半人工饲料水平的指标是配方是否尽可能简单,成分是否廉价易得,配制方法是否简便省工并能在全生育期仅一次用料的前提下,不霉变、不明显失水,而获得大数量的高质量供试昆虫。具体指标是成活率高、繁殖力强、取食和飞行行为与自然种群可比,以及长期继代繁殖无明显退化现象等,属应用研究范畴。其难度不在纯人工饲料研究之下。
Howell首次明确提出所用人工饲料必须成“坚实”(firm)的冻状物, 使幼虫钻蛀所造成的隧道不“塌陷”(collapse),以及饲料中所含水分不渗入隧道中［2］。他还明确指出琼脂是同时具备此二项性能的最典型物质。这一结论性的意见被国内外众多昆虫人工饲料研究者所广泛接受。然而,琼脂的最大缺点一是价格昂贵,二是必须加热而费事、费工并消耗燃料。为此,不少学者着力于寻找琼脂代用品,包括天然的和化学的,但均未能获得突破性进展［3～6］。作者在初始阶段也是以Howell 的观点为目标,但终无所获。其后,根据8年的大量饲养丰富经验在国内外首次提出,只要结构松软、吸水和保湿性能良好即有成功可能性的全新观点。至今, JSMD饲料已历经11年的大量饲养考验,证明十分成功。其理论和实践意义在于：①突破了国际普遍认为琼脂是钻蛀性害虫人工大量饲养无可替代的成型保水物质的禁区；②使新7号饲料的实用价值产生质的飞跃。为此,已达到国际领先水平，通过成果鉴定,获北京市科技进步二等奖和国家发明专利。
作者单位： (中国农业科学院植物保护研究所， 北京 100094)
参考文献
1 周大荣, 王玉英, 刘宝兰, 等. 玉米螟人工大量繁殖研究：I. 一种半人工饲料及其改进. 植物保护学报, 1980, 7(2)：113-122
2 Howell J F. Codling moth: Agar substitutes in artificial diets. USDA-ARS, 1977, W-43. 9pp
3 Leppla N C. Starch compounds as adjunct agents in larval diet of the cabbage looper. Ga.Ent.Soc.Jour.,1976,11: 251-254
4 Spencer N R, Leppla N C, Presser G A. Sodium alginate as a gelling agent in diets for the cabbage looper, Trichoplusia mi. Ent. Exp. & Appl., 1976, 20: 39-42
5 Moore I & Navon A. An artificial medium for rearing Prodenia litura F. and two other noctuids.Entomophaga, 1964, 6: 181-185
6 Morre I & Navon A. A new gelling technique and improved calcium-alginate medium for rearing Spodoptera littoralis. J. Econ. Entomol., 1973, 66: 565-566 |
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