人工饲料添加花粉对异色瓢虫幼虫生长发育的影响

孙元星，陈明娟，李明凌，秦亚龙，钟明娟

（1.甘肃农业大学植物保护学院/甘肃省农作物病虫害生物防治工程实验室，兰州 730070；2.诸城市农村工作服务中心，诸城 262200）

捕食性瓢虫是重要的天敌昆虫，在农林害虫生物防治中具有广泛应用。研究表明，开发利用替代食物是高效、稳定生产捕食性瓢虫的重要技术基础[1,2]。其中，非昆虫源人工饲料的应用对进一步降低生产成本具有重要意义。目前，捕食性瓢虫的非昆虫源饲料主要以猪肝、蔗糖、蜂蜜等为主要成分，并已有大量研究报道，但多数种类的饲养效果并不理想，如存活率低及发育时间长等[3]。维持昆虫正常生长发育所需的营养物质主要包括蛋白质、脂肪、糖类、维生素、无机盐和水分等[4]，这些物质在昆虫体内经过复杂代谢作用，最终才能转变为自身所需。因此，优化营养组分是不断提升人工饲料品质的重要途径。

在田间，非自然猎物，如植物花粉与花蜜是许多捕食性瓢虫不可或缺的食物[5]。它们可为瓢虫正常生长发育及繁殖提供诸多必需成分，如果糖、葡萄糖、蔗糖、淀粉、多种必需氨基酸、维生素及矿质元素等[6]。其中，捕食性瓢虫取食花粉被认为是其应对食物紧缺的一种环境适应策略[7]。许多研究表明，在室内用自然或替代猎物饲喂瓢虫时，补充花粉可明显提高幼虫存活率及成虫生殖力。例如，将禾谷缢管蚜Rhopalosiphumpadi(L.)与油菜花粉混合饲喂可显著提高多异瓢虫Hippodamiavariegate(Goeze)幼虫的存活率[8]；De Clercq 等[9]发现利用冷冻的蜂花粉与地中海粉螟EphestiakuehniellaZeller 卵混合饲喂二星瓢虫Adaliabipunctata(L.)可缩短幼虫发育时间，所得成虫具有更高的产卵率及卵孵化率；伍兴隆等[10]利用豆蚜AphiscraccivoraKoch 与玫瑰花粉混合饲喂七星瓢虫CoccinellaseptempunctataL.可显著降低幼虫和蛹的发育历期，而将豆蚜与油菜花粉混合饲喂可显著增加新羽化成虫的体质量；Zhang 等[11]用花粉和大豆蚜Aphis glycinesMatsumura 组合喂养龟纹瓢虫Propyleajaponica(Thunberg)，发现幼虫存活率和羽化率高达92%。此外，杜雪勇等[12]研究还发现油菜花粉可连续多代饲养稻红瓢虫Micraspisdiscolor(Fabricius)，且F2 代、F3 代幼虫的存活率均显著高于饲喂地中海粉螟卵的处理。上述研究表明，花粉在捕食性瓢虫的人工饲养中具有重要应用前景，但目前鲜有将花粉作为人工饲料成分或与人工饲料组合饲喂的研究报道。因此，亟需探究花粉在提升人工饲料品质方面的应用潜力。

异色瓢虫在我国是一种重要的捕食性天敌，可取食蚜虫、蚧壳虫及小型鳞翅目幼虫等多种害虫[13,14]。该瓢虫适应性极强，在北美、欧洲等许多引入地逐渐发展成为重要的入侵性害虫[15]。目前，异色瓢虫规模化饲养仍主要依赖植物-蚜虫-瓢虫的三级营养系统，成本高且需要大量人力投入[16]。田间调查发现，该瓢虫具有独特的取食花粉习性：在有蚜虫存在时，仍会少量取食[17]；是少数几种能够在单一花粉食物条件下完成幼虫发育的瓢虫之一，如50%的幼虫取食玉米花粉可成功发育至成虫[18]。上述特征表明，花粉在异色瓢虫的个体发育中可能发挥着十分重要的作用。

Yang 等[19]测定了中国市售常见花粉（油菜花粉、西瓜花粉、茶花粉、野菊花花粉、荞麦花粉、向日葵花粉、荷花花粉、虞美人花粉、玫瑰花粉、五味子花粉、蚕豆花粉与玉米花粉）的组分，结果发现不同种类花粉中的营养成分及矿质元素含量具有较大差异。其中，玉米花粉与玫瑰花粉的碳水化合物含量较高。长期以来，异色瓢虫都是玉米与玫瑰田中的重要捕食性天敌[20,21]。本研究以玉米花粉和玫瑰花粉为代表，将两种花粉以不同比例加入常规人工饲料中，测定异色瓢虫各龄幼虫的存活率、发育时间及新羽化成虫体质量，以期明确不同花粉及添加浓度对提升人工饲料品质的影响。本研究结果将为后续开发高效的人工饲料奠定基础。

1 材料与方法

1.1 供试虫源

异色瓢虫来自实验室长期饲养于豌豆蚜Acyrthosiphonpisum(Harris)的种群，豌豆蚜饲养于蚕豆苗上。为了提供大量1 龄幼虫用于开展后续人工饲料饲喂试验，将3 对异色瓢虫新羽化成虫饲养在直径为9 cm的培养皿内，每天提供充足豌豆蚜及两个蚕豆叶片。上述瓢虫饲养在温度为（25±1）℃，湿度60%±5%，光周期为14L∶10D 的养虫室内；豌豆蚜饲养在温度为（21±1）℃，湿度60%±5%，光周期为14L∶10D的人工气候箱中（HQH-H250，上海跃进医疗器械有限公司）。

1.2 供试花粉

玉米花粉与玫瑰花粉均购自五台山蜂业有限公司（山西省忻州市）。使用前，首先将花粉颗粒经高速粉碎机（金刚狼JJ-2BS，五金制备有限公司，福建泉州）粉碎，保存于4 ℃冰箱内备用。

1.3 人工饲料制备

本试验所用对照人工饲料（CK）参照Sun 等[22]所述组分及方法进行制备（含水量约为50%），其主要成分及含量如下：猪肝粉（10.0 g），酵母粉（1.0 g），蔗糖（2.0 g），蜂蜜（1.0 g），橄榄油＋亚麻油（体积比1.4∶1，1.9 mL），山梨酸钾水溶液（17 mg/mL，1.0 mL）, 蒸馏水（15 mL）。为了制备添加玉米花粉与玫瑰花粉的改进人工饲料，分别在10.0 g 猪肝粉的基础饲料体系中加入7.0 g、4.2 g 与1.4 g 花粉；同时，分别加入3.4 mL、2.0 mL 与0.6 mL 的蒸馏水。据此，分别获得三种不同浓度的玉米花粉与玫瑰花粉添加饲料，其具体名称见表1。将上述7 种糊状饲料配制完成后分装于2 mL 的离心管中，保存于-20 ℃冰箱备用。

表1 不同花粉添加人工饲料及其名称Table 1 Different pollen-added artificial diets and their names

1.4 异色瓢虫幼虫取食人工饲料的饲养效率测定

收集异色瓢虫成虫20～25 日龄卵，将卵保存于直径为3 cm 的培养皿内，并提供一浸透水的棉球保湿。将新孵化的1 龄幼虫单头饲养于直径为3 cm 的培养皿中，并提供一浸透水的棉球补充水分。使用前将保存于离心管中的饲料取出，待其解冻后涂抹于边长为0.5 cm 的硫酸纸上，置于培养皿中，且每两天更换一次直至幼虫化蛹。每管饲料1～2 次即可用尽。每一种饲料共计饲养60 头1 龄幼虫。在上述饲养过程中，每天观察一次幼虫的存活及蜕皮情况，记录各龄期的存活数及完成蜕皮的时间，分别计算各发育阶段的累计存活率（存活个体数/1 龄幼虫起始饲养数×100%）及发育时间（某一发育阶段至下一发育阶段间的天数）。待成虫羽化24 h 后，通过电子天平（AE224C，上海舜宇恒平科学仪器有限公司）测定新羽化成虫的体质量。

1.5 数据统计与分析

参照Sun 等[23]的方法，基于R 软件进行数据分析（R Core Team 2020）。不同饲料处理下，各发育阶段的存活百分率采用prop.test 进行比较，并通过rcompanion 软件包的pairwise OrdinalIndependence 功能进行两两比较（P＜0.05）；各发育阶段的发育时间采用非参数 Kruskal-Wallis 检验进行整体比较（P＜0.05），达到显著水平时，进一步通过Mann-Whitney U-test 进行多重比较。所得新羽化成虫的体质量采用单因素方差分析进行比较（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 存活率

异色瓢虫幼虫取食不同花粉添加人工饲料及对照饲料后，其存活率随个体发育而不断下降（图1A）。其从1 龄发育至2 龄、3 龄及蛹期的存活率在各饲料处理间均无显著差异（2 龄：χ2＝12.057，df＝6，P＝0.0607；χ2＝12.464，df＝6，P＝0.0524；蛹：χ2＝12.318，df＝6，P＝0.0552）（图1B、C、E）。发育至4 龄时，取食三个浓度玉米花粉添加人工饲料（MZ-L、MZ-M 与MZ-H）的存活率显著高于对照处理（χ2＝12.862，df＝6，P＝0.0453）（图1D）。发育至成虫时，取食中、高浓度玉米花粉与玫瑰花粉添加人工饲料（MZ-M、MZ-H、RS-M 与RS-H）的存活率（68.33%～83.33%）均显著高于对照处理（36.67%）；同时，MZ-M 与RS-H 处理的存活率还显著高于MZ-L 与RS-L 处理（χ2＝46.737，df＝6，P＜0.0001）（图1F）。在蛹-成虫的发育过程中，取食中、高浓度玉米花粉与玫瑰花粉添加人工饲料的成虫羽化率（82.00%～98.04%）均显著高于对照（53.66%）；同时，MZ-M、RS-H 与RS-M 处理的存活率还显著高于MZ-L 与RS-L 两个处理（χ2＝47.755，df＝6，P＜0.0001）（图1G）。

图1 异色瓢虫幼虫取食不同人工饲料后发育至各阶段的存活率Fig.1 Survival rates at each developmental stage when Harmonia axyridis larvae were fed with different artificial diets

2.2 发育时间

异色瓢虫取食添加玉米花粉与玫瑰花粉的饲料后，各处理的1 龄与2 龄发育时间均与对照无显著差异；但MZ-L 处理的1 龄发育时间显著短于RS-L 处理，MZ-L、MZ-M 与MZ-H 处理的2 龄发育时间显著短于RS-H 处理（1 龄：χ2＝12.689，df＝6，P＝0.0482；2 龄：χ2＝18.457，df＝6，P＝0.0052）。在3 龄发育过程中，MZ-M 与MZ-H 处理的发育时间较对照、RS-L 与RS-M 处理显著缩短（χ2＝15.233，df＝6，P＝0.0185）。在4 龄发育过程中，异色瓢虫取食添加中、高浓度玉米花粉与玫瑰花粉人工饲料后的发育时间（8.94～10.04 d）显著短于取食对照饲料的处理（11.93 d）；同时，MZ-M 与RS-H 处理的发育时间还显著低于其他花粉添加饲料处理（χ2＝52.490，df＝6，P＜0.001）。在蛹的发育过程，除MZ-M 处理外，其他花粉添加饲料处理的发育时间（4.93～5.03 d）较对照（5.59 d）显著缩短（χ2＝20.901，df＝6，P＝0.0019）。最终，六个花粉添加饲料处理的1 龄～成虫总发育时间（26.21～29.39 d）均与对照（27.82 d）差异不显著，但MZ-M、MZ-H 及RS-H 处理的发育时间较RS-L 处理显著缩短（χ2＝27.314，df＝6，P＝0.0001）（表2）。

表2 异色瓢虫幼虫取食不同人工饲料后的各阶段发育时间Table 2 Development time of each developmental stage of Harmonia axyridis when the larvae were reared with different diets

2.3 新羽化成虫体质量

待成虫羽化后，各花粉添加饲料处理的雌成虫体质量均与对照无显著差异；在各饲料处理间，仅MZ-L显著高于RS-L（F6,116＝3.223，P＝0.0058）（图2A）。对雄虫来说，各花粉添加饲料处理的新羽化成虫体质量与对照无显著差异，但低浓度玫瑰花粉添加饲料处理（RS-L）的体质量显著低于其他花粉添加饲料处理（F6,139＝3.810，P＝0.0015）（图2B）。

图2 异色瓢虫幼虫取食不同人工饲料后的新羽化成虫体质量Fig.2 Body weights of newly emerged adults when Harmonia axyridis larvae were fed with different artificial diets

3 讨论

本研究表明，补充添加花粉可明显改进人工饲料品质，主要表现在显著提升1 龄幼虫至成虫的存活率。同时，两种花粉及不同添加浓度对异色瓢虫幼虫的生长发育具有不同影响。

利用对照人工饲料饲喂异色瓢虫幼虫，仅有36.67%的1 龄幼虫可成功发育至成虫，但在饲料中添加中、高浓度玉米花粉及玫瑰花粉可将成虫的存活率提高至68.33%～83.33%。上述结果表明，补充花粉可显著改善人工饲料的营养水平或优化不同组分的比例[24]。在加州新小绥螨Neoseiuluscalifornicus(McGregor)的研究中也表明，人工饲料中补充添加玉米花粉可显著提升存活率（1.0，对照饲料处理为0.8）[25]。但目前有关花粉作为捕食性昆虫饲料成分的研究仍相对较少。花粉在自然条件下是捕食性天敌的重要替代食物，包含昆虫生长发育所需的多种重要成分。因此，花粉作为人工饲料成分的潜力有待进一步挖掘。进一步分析发现，1 龄幼虫取食所有花粉添加饲料与对照饲料后的蛹期存活率无显著差异，而蛹-成虫羽化率差异明显，由此造成花粉添加饲料处理发育至成虫的存活率显著高于对照。同时，花粉添加饲料处理的蛹期发育时间较对照显著缩短。由此可知，饲料中补充花粉对异色瓢虫蛹期的发育具有积极影响。蛹-成虫变态发育是一个十分复杂的生化过程[26]，花粉中究竟是哪些物质发挥作用还有待进一步研究。当瓢虫羽化后，所得新羽化成虫体质量在各花粉添加饲料处理与对照饲料处理间均无显著差异。由此推断，花粉中的主要营养成分可能不是关键作用因子，其他非营养成分，如黄酮类，类胡萝卜素及矿质元素等物质[27-29]可能发挥了重要作用。

不同花粉中所包含的大量营养元素、微量营养元素及矿质元素具有较大差异[5,28,30]，因此两种花粉及不同添加浓度对异色瓢虫幼虫个体发育具有明显不同的影响。在发育至4 龄时，仅三个玉米花粉添加饲料处理的存活率显著高于对照；发育至成虫时，MZ-M 与RS-H 处理的存活率显著高于MZ-L 与RS-L 处理。此外，仅MZ-M 与MZ-H 饲料处理的2～3 龄发育时间显著短于对照；但两种花粉中、高浓度饲料添加处理的4 龄发育时间均显著低于对照。类似的花粉作用差异在饲喂其他瓢虫中也有报道。伍兴隆等[10]研究发现在用豆蚜饲喂七星瓢虫幼虫的过程中，每日补充1 g 玫瑰花粉极显著降低了幼虫和蛹的发育历期，而补充荷花、菊花、荞麦和玉米花粉却极显著延长了幼虫和蛹的发育历期。同时，仅有补充油菜花粉可显著增加新羽化成虫的体质量。因此，在后续研究中还需对更多种类花粉添加饲料的饲养效果进行评价，以筛选出效率更优的花粉类型及添加浓度。

本研究利用添加高浓度玫瑰花粉与中浓度玉米花粉的人工饲料（RS-H 与MZ-M）饲喂异色瓢虫幼虫，发育至成虫的累计存活率最高，分别达83.33%与80.00%。上述两种饲料的饲养效率优于许多其他以猪肝为主要成分的人工饲料，如Sighinolfi 等[31]与Chen 等[32]报道的存活率分别为27.6%与55.1%。本研究结果表明，基于花粉的改进型人工饲料在室内规模化饲养异色瓢虫幼虫中具有重要应用潜力。