不同煮制方法和樹種韌皮部的人工飼料對長林小蠹的影響1)

石鵬 周俊華 許建嬌 張瀚文 楊青山 解丹 遲德富 宇佳

(東北林業大學,哈爾濱,150040)

長林小蠹(Hylurgusligniperda)是一種次期性的樹皮小蠹,其寄主主要為松屬(Pinus)植物。長林小蠹危害新伐木、伐樁、衰弱木,蛀食植株根部和樹干韌皮部[1-3]。除直接危害外,長林小蠹也是林木病原體、林木腐朽菌、木材變色菌的傳播媒介,常導致林木死亡和木材變色,降低木材使用價值[4-5]。長林小蠹是全世界傳播最快的入侵性森林昆蟲之一,被許多國際性或區域性組織列為重要檢疫性害蟲,也是我國進境植物檢疫性有害生物[2-3,6]。長林小蠹原分布于歐洲南部、非洲北部的沿地中海地區和大西洋中某些島嶼,目前已入侵世界各大洲,近年來入侵定殖于我國山東省煙臺、威海和泰安等地[2-3,6-7]。該害蟲具有傳播速度快、環境適應能力強、繁殖量大、危害隱蔽等特點。為有效控制長林小蠹種群,降低其危害,阻止其擴散,清除其疫源,需對長林小蠹開展大量研究工作,而開展研究則需大量繁殖生理標準較一致的供試蟲源。

長林小蠹為一雌一雄型昆蟲,具有多次交配受精、雌蟲一邊筑坑道一邊產卵的特點,因此,子代幼蟲發育不同步,且其在樹皮內蛀食,采集困難,因而難獲得生理指標較一致的大量試驗蟲源。人工飼料飼養長林小蠹能夠避免這一問題,保障科學研究順利進行。目前,國外已有用人工飼料成功飼養長林小蠹的報道。Romo et al.[8]以Rogers et al.[9]研究中天牛(Prionpiusreticularis)飼料配方為基礎,用松樹韌皮部粉替換飼料中的木屑來飼養長林小蠹,但使用該方法時長林小蠹幼蟲存活率低。Clare et al.[10]在Romo et al.[8]配方的基礎上,通過改進產卵裝置、接蟲方式、人工飼料配方,提高了長林小蠹的存活率。但該方法飼料組分復雜、配制繁瑣、世代培養周期長。鑒于此,本研究改進了一種適用長林小蠹的人工飼料,該飼料組分簡單且配制簡便,同時,研究探索了不同煮制方法及添加不同松樹韌皮部配制的人工飼料對長林小蠹生長發育的影響,篩選出最優飼料配方和最好煮制方法,以期實現短時間大規模飼養長林小蠹,為科學試驗提供蟲源。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試蟲源：在山東省煙臺市牟平區沿海防護林帶,使用以主成分為乙醇和α-蒎烯的誘芯,利用漏斗型誘捕器誘集長林小蠹成蟲。

樹種來源：黑松、赤松的韌皮部采自于山東省煙臺市(誘集地);馬尾松韌皮部購買于廣東省茂名市。

主要試劑：啤酒酵母粉(北京邦德瑞生物技術有限公司)、瓊脂粉(上海伊卡生物技術有限公司)、對羥基苯甲酸甲酯(天津市光復精細化工研究所)、山梨酸(上海源葉生物科技有限公司)、乳酸鏈球菌素(北京酷來搏科技有限公司)。

1.2 卵的收集

產卵裝置參考Clare et al.[10]的方法,用塑料板韌皮部夾層來獲得卵,不同之處在于增加放蟲口。塑料板韌皮部夾層制作：使用兩塊12.5 cm(長)×9 cm(寬)×4 mm(高)的塑料瓦楞中空板夾兩層韌皮部作為1個塑料板韌皮部夾層,每個塑料板韌皮部夾層由橡皮筋綁好夾緊。在上層塑料瓦楞中空板左右居中且距上側邊緣1.5 cm處用小刀開2 cm×2 cm的小孔,作為放入成蟲的入口。每一層包含4塊12 cm(長)×2 cm(寬)的韌皮部條,韌皮部條邊緣需緊挨,層與層之間的韌皮部條內側相接。每個塑料板韌皮部夾層入口處放入6～10對雌雄成蟲。將接蟲后的塑料板韌皮部夾層放入黑色塑料盒,在相對濕度為40%～50%、溫度(25±1)℃下供試蟲產卵,每隔4～6 d收集1次卵并更換1次韌皮部夾層。

從韌皮部夾層中取出卵粒后用0.1%次氯酸鈉和70%乙醇消毒滅菌,滅菌時間分別為5、4 min,之后將消毒后的卵放入鋪有無菌濕濾紙的培養皿,在溫度為(25±1)℃、相對濕度為40%～50%的黑暗環境下孵化,每24 h檢查孵化情況,一旦孵化則將新孵化幼蟲接入人工飼料中。

1.3 人工飼料配方

人工飼料配方為參考Bedard[11]及Jones et al.[12]對樹皮小蠹飼養配方的基礎上反復調整而得。具體配方如下：100 g松樹韌皮部、10 g啤酒酵母、5 g瓊脂、500 mL蒸餾水、防腐劑(0.2 g對羥基苯甲酸甲酯、0.2 g山梨酸、0.1 g乳酸鏈球菌素)。

1.4 人工飼料制作

飼料原料準備好后,根據韌皮部是否加熱,設計了3種煮制方法。

普通煮制法：韌皮部用蒸餾水洗2～3次,洗去泥沙等雜質。用剪刀將韌皮部剪成小塊,以便用破壁機攪拌磨碎。將100 g剪碎的韌皮部和500 mL蒸餾水放在破壁機攪拌磨碎3 min。磨碎后的韌皮部勻漿,用雙層紗布擠出約350 mL水后倒掉。用紗布再擠出150 mL水于小盆中,在盆中加10 g啤酒酵母和5 g瓊脂,放入滅菌鍋中105 ℃加熱2 min,以溶化啤酒酵母及瓊脂。待滅菌鍋溫度降到80 ℃時,取出樣品,加入防腐劑(5 mL無水乙醇中溶入0.2 g山梨酸及0.2 g對羥基苯甲酸后加至樣品,之后在3 mL蒸餾水中溶解0.1 g乳酸鏈霉素,加入樣品),攪拌均勻。將磨碎且擠過水的韌皮部手動分散,趁熱加入盆中,手動攪拌均勻。

加熱煮制法：將韌皮部攪拌磨碎且擠出350 mL水后,直接將韌皮部勻漿,加入啤酒酵母、瓊脂手動混合攪拌,于滅菌鍋中105 ℃加熱2 min,待滅菌鍋溫度降到80 ℃,取出加入如上防腐劑,混合均勻。

滅菌煮制法：將韌皮部攪拌磨碎且擠出350 mL水后,直接將韌皮部勻漿,加入啤酒酵母、瓊脂手動混合攪拌,于滅菌鍋121 ℃加熱20 min,待滅菌鍋溫度降到80 ℃,取出加入如上防腐劑,混合均勻。

添加不同韌皮部的人工飼料配方中除了韌皮部樹種不同(黑松(Pinusthunbergii)、赤松(Pinusdensiflora)、馬尾松(Pinusmassoniana)),其他成分相同,均用加熱煮制法制備。

1.5 幼蟲飼養方法

將配制好的飼料放在干燥、清潔的環境中1 d后,分裝于滅菌培養皿(直徑為90 mm),每皿裝35 g左右,用吸水墊吸出多余水分并壓實飼料。使用消毒后的鑷子扎1個小孔后用小毛刷將初孵的長林小蠹幼蟲接入小孔內,然后用周圍飼料蓋上小孔。每皿接20頭初孵幼蟲。將培養皿置于溫度為(25±1)℃、黑暗、相對濕度為40%～50%的人工氣候箱中飼養。

3種煮制方法和添加3種不同樹種韌皮部的人工飼料每個處理各接15個培養皿,每皿接20頭初孵幼蟲。每個處理隨機挑選30頭幼蟲,統計幼蟲的發育歷期及蛹期,同時,隨機以10頭蛹或10頭成蟲為單位進行稱質量,統計蛹質量、成蟲質量,重復5次。每個處理隨機挑選5個培養皿進行幼蟲存活率、化蛹率、蛹羽化率、總存活率(初孵幼蟲到成蟲)統計。

1.6 數據處理

試驗數據采用SPSS 27.0軟件進行統計分析。對幼蟲存活率、化蛹率、蛹羽化率、總存活率進行反正弦開平方轉換后進行統計分析。將數據進行正態性檢驗,若符合正態性則進行單因素參數檢驗分析顯著性,并用Duncan’s新復極差法進行多重比較;若不符合正態性則采用非參數檢驗中多個獨立樣本比較的秩和檢驗進行分析。所有的檢驗在α=0.05水平下進行。

2 結果與分析

2.1 不同煮制方法對長林小蠹生物學指標影響

由表1可知,喂食不同煮制方法的人工飼料時,長林小蠹蛹質量、成蟲質量有顯著差異(P<0.05)。其中,飼喂加熱煮制法加工的飼料后,長林小蠹蛹質量、成蟲質量分別為0.162 0、0.133 4 g,均顯著高于普通煮制法和滅菌煮制法(P<0.05)。而使用不同煮制方法加工的飼料飼喂的長林小蠹幼蟲歷期、蛹期、幼蟲存活率、化蛹率、蛹羽化率及總存活率無顯著差異。綜合分析可知,用加熱煮制法加工的飼料飼養長林小蠹效果最好。

表1 不同飼料煮制處理時長林小蠹生物學指標

2.2 添加不同樹種韌皮部的人工飼料對長林小蠹生物學指標影響

由表2可知,添加不同樹種韌皮部的人工飼料飼喂后,長林小蠹的幼蟲歷期、蛹期、蛹質量、成蟲質量、幼蟲存活率、化蛹率、蛹羽化率及總存活率均無顯著差異。因此可以看出,用黑松、赤松、馬尾松韌皮部為材料的不同人工飼料對長林小蠹生長發育無顯著影響。

表2 添加不同樹種韌皮部的人工飼料處理時長林小蠹生物學指標

3 結論與討論

本研究表明,加熱煮制法要優于普通煮制法和滅菌煮制法。初步推測,當人工飼料含有寄主植物材料時,適當加熱可以改善其飼料質地,促進昆蟲對寄主營養物質吸收,降低抑食物質含量。加熱制備人工飼料時,溫度過高會破壞部分營養物質,不利于昆蟲生長及發育。本試驗的人工飼料是一種實用飼料,主要以植物韌皮部為原料,加入啤酒酵母粉強化營養。在使用實用飼料飼養長林小蠹時,需要考慮原材料的易獲得性。本研究中,以黑松、赤松、馬尾松韌皮部為材料的人工飼料對長林小蠹生長發育無顯著影響。

使用加熱煮制法處理的人工飼料飼養長林小蠹能夠實現從初孵幼蟲到成蟲一次性飼養過程,刺激長林小蠹在人工飼料上產卵。相比于Clare et al.[10]研究中的人工飼料,本研究的人工飼料組分簡單,配制簡便,接蟲操作環境不嚴苛,更容易實現集約化飼養。每一個直徑為90 mm的培養皿建議接蟲20～40頭。本試驗人工飼料飼養的長林小蠹從初孵幼蟲到成蟲發育歷期18 d左右,相比在25 ℃原木段飼養(38 d),時間明顯縮短[13]。

使用本試驗中的人工飼料飼養長林小蠹死亡率最高階段是初孵幼蟲剛剛接到飼料時,如想進一步提高存活率,可以改變接蟲方式,從接初孵幼蟲變為接卵,但需注意防腐劑濃度是否會影響卵的孵化。本試驗飼養過程中發現,個別幼蟲存在延遲發育、化蛹失敗、羽化失敗、成蟲鞘翅發育異常等情形,因此有待進一步優化人工飼料配方。