不同地理区域蝙蝠蛾繁殖力的差异分析

黄雪峰,王 忠,郑方毅,林梅燕

(安发(福建)生物科技有限公司，福建宁德352100)

冬虫夏草(Opiocordyceps sinensis)是中国被毛孢(Hirsutella sinensis)与蝙蝠蛾属(Hepialus sp.)幼虫共生形成的虫菌复合体(张泽锦等,2009),属于我国珍稀药用菌,具有益肾补肺、调节免疫、抗肿瘤、抗氧化、抗纤维化、降血糖、抗细胞凋亡等多种药理作用(王林萍等,2014)。冬虫夏草有严格的寄生性、生长环境特殊及生长周期长等特点(李晖等,2011),自然环境中生长周期为3-5年(陈仕江等,2002)。近年来因资源稀缺而又面临巨大的市场需求,导致了冬虫夏草的滥采滥挖,采挖海拔越挖越高、采挖地点越挖越偏远,产量急剧下降,资源濒临枯竭(刘天平等,2010)。因此,人工培育将成为保护冬虫夏草资源、高原生态环境和促进冬虫夏草产业良性发展的一个重要趋势及途径。

我国冬虫夏草的人工培育研究起于1979年,有关于蝙蝠蛾生物学特性的研究(王栋,2010；杨大荣等,2009),同时也有关于虫草蝠蛾人工培育的研究(高祖紃等,1991；王忠等,2001；王宏生,2002)。近年来少数研究机构报道在云南、四川、青海、西藏及湖北已成功培育出少量人工冬虫夏草(李文佳等,2016)。冬虫夏草人工培育的关键因素之一在于获得大量虫源,即实现寄主昆虫的规模化饲养,由于当前低海拔室内人工繁殖还存在成虫生殖退化、化蛹率和交配率低等制约瓶颈,需要不断地从野外补充虫源,选择高繁殖力的虫源成为大规模饲养的前提条件。本文在前期虫源采集和培养的基础上,分析了5个不同地理区域蝙蝠蛾的蛹重、寿命、羽化畸形发生率以及产卵行为,比较了交配行为对成虫产卵的影响,以期为获得适合低海拔室内饲养蝙蝠蛾虫源提供一定的参考依据。

1 材料与方法

1.1 供试虫源

供试虫源为3-5日龄的健康蝙蝠蛾蛹,共有5个采集点,编号为 SGS、SGH、SGY、SGJ和QD(表1),其中SGY组是采自甘孜州雅拉乡,带回低海拔地区实验室繁殖获得的子一代蛹,SGS、SGH、SGJ和QD这4组试虫,分别为野外虫源调查期间采自四川省甘孜藏族自治州地区的少量蝙蝠蛾蛹,其中SGS点位和SGH点位纬度相近,SGJ点位和SGY点位纬度相近。

表1 虫源采集点简介Table 1 Brief introduce of insect collection spots

1.2 蝙蝠蛾蛹重测量

从野外调查采集的样本和实验室饲养的蝙蝠蛾种群中,挑取化蛹3 d的健康蛹,测量雌、雄蛹重,放入带基质的容器中,低温保藏带到海拔3 000 m左右的产区实验室,置于温湿度条件(15±1)℃、RH(75±2)%的叠加式恒温恒湿培养箱(HT-LRH-3X100,江苏省常州市春兰仪器)中培养,每2-3 d检查蛹生存状态和基质情况。

1.3 蝙蝠蛾成虫的繁殖力分析

各组的健康蛹饲养至羽化,分别放入不同的纱网笼,开始跟踪成虫活动状态和生存状态直至死亡,记录成虫的寿命和羽化时畸形发生情况。笼内成虫交配雌雄成虫及未交配雌虫分别捕捉放入独立纱网笼,雌虫独立产卵,记录雌虫交配情况,统计产卵量,并解剖雌虫余腹卵,统计雌成虫的怀卵量。雌成虫所产小部分未授精卵被挑除,但仍计入总怀卵量。

1.4 交配行为对雌成虫产卵量的影响分析

由于SGS点位和SGH点位纬度相近,SGJ点位和SGY点位纬度相近,因此选择不同纬度上的SGH点位和SGJ点位与纬度更高的QD点位进行比较分析,比较交配行为对产卵量的影响,记录交配组和未交配组雌成虫的产卵量,解剖检查余腹卵,统计怀卵量。

试验数据经Excel软件处理后,使用SPSS 22.0软件获得平均值及标准差。对不同处理间的差异进行单因素方差分析(One-Way ANOVA)。

2 结果与分析

2.1 蝙蝠蛾的蛹重和成虫寿命

通过图1可以知道,SGH组蝙蝠蛾雌、雄蛹重分别达到了(5.31±0.14)g、(4.23±0.14)g,显著高于其他组；QD组蝙蝠蛾雄蛹重最低,为(2.87±0.12)g,可见SGH组蝙蝠蛾的蛹体较大,QD组的蝙蝠蛾蛹总体偏小,不同地理区域的蝙蝠蛾蛹在体型、体重上存在显著差异。

蝙蝠蛾羽化时间通常较集中于17：00-19：30,健康蛹羽化出成虫一般需要3-15 min,雄虫早于雌虫,成虫羽化脱离蛹体后,边爬行边展翅,多数向上攀爬后头部朝上,于杈枝或固定面悬挂静止,不取食,不饮水。QD组蝙蝠蛾成虫平均寿命最高,为(4.13±0.21)d,显著高于SGY组和SGJ组。5个不同地理区域中QD海拔最高为4 100 m,表明地理区域的海拔对蝙蝠蛾成虫平均寿命长短具有一定的影响。由雌、雄蛹重和成虫寿命趋势线可知,成虫平均寿命与蛹重没有强的相关性。

图1 不同地理区域蛹的重量和成虫寿命Figure 1 Pupal weight and adult longevity in different geographic regions

2.2 蝙蝠蛾蛹羽化畸形发生率分析

蝙蝠蛾蛹羽化时部分成虫容易出现畸形的情况,如蛹体产生裂隙但虫体不能爬出、翅不能完全脱离和不能完全展翅等,由图2可知,SGY组蛹羽化畸形发生率高达(35.76±11.47)%,显著高于其他组,QD组蛹羽化时畸形发生率最低,为(11.25±8.29)%。

2.3 蝙蝠蛾成虫的繁殖力

试验观察可知,雌、雄成虫一般于18：00-21：30间进行爬行、飞翔、求偶和交配等繁殖活动,个别在阴雨天气条件下可能早于18：00。雌虫完全交配仅1次,交配期间受干扰脱落可能进行2次交配,生命力强的雄虫可交配2-3次,雄虫趋光(弱光)性强于雌虫,强光条件下雌、雄成虫不交配。雌成虫完全交配10 min后即可产卵,但多数雌成虫于4-12 h间弹射产卵,卵堆产或散产,产卵行为可分3-7次,产卵时间可持续3 d,其中以第1次、第2次的产卵量最多,占70%以上,之后依次递减；偶尔可见雌虫交配后不产卵的现象。由图3可知,雌成虫平均怀卵量方面,SGH组最高可达(661.82±21.02)粒,显著高于其他4组,SGY组最低为(452.32.82±17.08)粒；平均产卵量方面,以SGJ组为最佳,达到(535.74±34.49)粒,QD和SGH组次之,分别达到(492.75±20.79)粒和(457.43±26.71)粒,SGY组最低仅为(395.10±18.99)粒。因此产卵量与怀卵量没有强的相关性,结合怀卵量和产卵量趋势线可以发现,SGY、SGJ和QD等3组雌成虫体内卵基本产出,其余腹卵显著低于SGS和SGH的余腹卵数量,SGH组最高为(187.81±36.35)粒。

图2 不同地理区域成虫羽化的畸形发生率Figure 2 The rate of audlt deformities in different geographic regions

图3 不同地理区域蝙蝠蛾成虫产卵量Figure 3 Male oviposition of Hepialus sp.in different geographic regions

由图4可知,SGY组、SGJ组和QD组蝙蝠蛾成虫产卵率分别高达(89.98±1.73)%、(96.09±3.04)%和(96.38±0.63)%,三者差异不显著,SGS次之,产卵率为(81.26±5.88)%,SGH组最低,仅为(71.70±4.81)%,结果表明SGY组、SGJ组和QD组蝙蝠蛾雌成虫产卵能力显著优于SGS组和SGH组。

2.4 交配行为对雌成虫产卵量的影响

由图5可知,SGH组雌成虫的怀卵量最高,SGJ组次之,QD组最低,3者差异显著。SGH组、SGJ组、QD组3个地理区域未交配组的雌成虫怀卵量分别为(698.13±54.12)粒、(568.00±55.99)粒和(495.27±50.46)粒,与交配组雌成虫怀卵量差异不显著,说明雌虫怀卵量与蛹重、蛹体大小相关,与交配行为无关。

试验观察到,放置有未交配雌成虫的交配笼内在第二天可见一定量的蝙蝠蛾卵。由图6可知,交配组中雌成虫产卵量分别为(457.43±26.71)粒、(535.74±34.49)粒和(469.50±23.63)粒,SGJ组雌成虫产卵量显著高于SGH和QD组。未交配组雌成虫产卵量分别为(159.93±38.88)粒、(165.20±31.64)粒和(134.47±27.06)粒,SGH和SGJ组显著高于QD组。未交配组雌成虫的产卵量显著低于交配组雌成虫的产卵量,表明交配行为对蝙蝠蛾雌成虫的产卵行为具有良好的促进作用。

图4 不同地理区域蝙蝠蛾雌虫产卵率Figure 4 The rate of male oviposition of Hepialus sp.in different geographic regions

图5 交配行为对蝙蝠蛾成虫怀卵量的影响Figure 5 Effect of mating behaviour on male fecundity of Hepialus sp.

图6 交配行为对蝙蝠蛾雌虫产卵量的影响Figure 6 Effect of mating behaviour on male oviposition amount of Hepialus sp.

3 小结与讨论

制约冬虫夏草人工培育产业的关键瓶颈之一在于虫源的筛选和批量饲养,目前已有多个科研单位报道能够人工批量饲养蝙蝠蛾幼虫。向丽等(2012)研究表明小金蝠蛾幼虫生长速度快、成活率高,人工饲养的成虫能振翅并进行交配行为,本文中SGH组蝙蝠蛾的蛹体较大,QD组和SGY组的蝙蝠蛾蛹体型偏小、蛹重偏低,显著低于其他组；原取自SGY点位饲养获得的子一代健康蛹可在原产区附近羽化并交配、产卵,且雌成虫产卵能力不亚于部分野生的蝙蝠蛾成虫,证实了人工饲养的虫源可以进行循环的繁殖,与向丽等(2012)、刘飞等(2009)报道的体重、产卵量降低了等结论相符合。

本实试验SGY组(室内饲养获得子一代)蝙蝠蛾蛹羽化时部分成虫容易出现畸形的情况,如蛹体产生裂隙但虫体不能爬出、翅不能完全脱离和不能完全展翅等,蛹羽化畸形发生率显著高于其他野生组,与李全平等(2016)提到的人工饲养蝙蝠蛾劣蛹率高于野生虫源基本一致。这可能与幼虫期食料丰富度及其营养合理性有关,前人研究报道蝙蝠蛾幼虫食性为杂食性,可取食多种植物须根、块根等,引种地实地调查过程中也发现多种幼虫食料植物,因此后续幼虫饲养过程中需要加强幼虫食物的多样化,为幼虫提供足够的营养。