不同煮制方法和树种韧皮部的人工饲料对长林小蠹的影响1)

石鹏 周俊华 许建娇 张瀚文 杨青山 解丹 迟德富 宇佳

(东北林业大学,哈尔滨,150040)

长林小蠹(Hylurgusligniperda)是一种次期性的树皮小蠹,其寄主主要为松属(Pinus)植物。长林小蠹危害新伐木、伐桩、衰弱木,蛀食植株根部和树干韧皮部[1-3]。除直接危害外,长林小蠹也是林木病原体、林木腐朽菌、木材变色菌的传播媒介,常导致林木死亡和木材变色,降低木材使用价值[4-5]。长林小蠹是全世界传播最快的入侵性森林昆虫之一,被许多国际性或区域性组织列为重要检疫性害虫,也是我国进境植物检疫性有害生物[2-3,6]。长林小蠹原分布于欧洲南部、非洲北部的沿地中海地区和大西洋中某些岛屿,目前已入侵世界各大洲,近年来入侵定殖于我国山东省烟台、威海和泰安等地[2-3,6-7]。该害虫具有传播速度快、环境适应能力强、繁殖量大、危害隐蔽等特点。为有效控制长林小蠹种群,降低其危害,阻止其扩散,清除其疫源,需对长林小蠹开展大量研究工作,而开展研究则需大量繁殖生理标准较一致的供试虫源。

长林小蠹为一雌一雄型昆虫,具有多次交配受精、雌虫一边筑坑道一边产卵的特点,因此,子代幼虫发育不同步,且其在树皮内蛀食,采集困难,因而难获得生理指标较一致的大量试验虫源。人工饲料饲养长林小蠹能够避免这一问题,保障科学研究顺利进行。目前,国外已有用人工饲料成功饲养长林小蠹的报道。Romo et al.[8]以Rogers et al.[9]研究中天牛(Prionpiusreticularis)饲料配方为基础,用松树韧皮部粉替换饲料中的木屑来饲养长林小蠹,但使用该方法时长林小蠹幼虫存活率低。Clare et al.[10]在Romo et al.[8]配方的基础上,通过改进产卵装置、接虫方式、人工饲料配方,提高了长林小蠹的存活率。但该方法饲料组分复杂、配制繁琐、世代培养周期长。鉴于此,本研究改进了一种适用长林小蠹的人工饲料,该饲料组分简单且配制简便,同时,研究探索了不同煮制方法及添加不同松树韧皮部配制的人工饲料对长林小蠹生长发育的影响,筛选出最优饲料配方和最好煮制方法,以期实现短时间大规模饲养长林小蠹,为科学试验提供虫源。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试虫源：在山东省烟台市牟平区沿海防护林带,使用以主成分为乙醇和α-蒎烯的诱芯,利用漏斗型诱捕器诱集长林小蠹成虫。

树种来源：黑松、赤松的韧皮部采自于山东省烟台市(诱集地);马尾松韧皮部购买于广东省茂名市。

主要试剂：啤酒酵母粉(北京邦德瑞生物技术有限公司)、琼脂粉(上海伊卡生物技术有限公司)、对羟基苯甲酸甲酯(天津市光复精细化工研究所)、山梨酸(上海源叶生物科技有限公司)、乳酸链球菌素(北京酷来搏科技有限公司)。

1.2 卵的收集

产卵装置参考Clare et al.[10]的方法,用塑料板韧皮部夹层来获得卵,不同之处在于增加放虫口。塑料板韧皮部夹层制作：使用两块12.5 cm(长)×9 cm(宽)×4 mm(高)的塑料瓦楞中空板夹两层韧皮部作为1个塑料板韧皮部夹层,每个塑料板韧皮部夹层由橡皮筋绑好夹紧。在上层塑料瓦楞中空板左右居中且距上侧边缘1.5 cm处用小刀开2 cm×2 cm的小孔,作为放入成虫的入口。每一层包含4块12 cm(长)×2 cm(宽)的韧皮部条,韧皮部条边缘需紧挨,层与层之间的韧皮部条内侧相接。每个塑料板韧皮部夹层入口处放入6～10对雌雄成虫。将接虫后的塑料板韧皮部夹层放入黑色塑料盒,在相对湿度为40%～50%、温度(25±1)℃下供试虫产卵,每隔4～6 d收集1次卵并更换1次韧皮部夹层。

从韧皮部夹层中取出卵粒后用0.1%次氯酸钠和70%乙醇消毒灭菌,灭菌时间分别为5、4 min,之后将消毒后的卵放入铺有无菌湿滤纸的培养皿,在温度为(25±1)℃、相对湿度为40%～50%的黑暗环境下孵化,每24 h检查孵化情况,一旦孵化则将新孵化幼虫接入人工饲料中。

1.3 人工饲料配方

人工饲料配方为参考Bedard[11]及Jones et al.[12]对树皮小蠹饲养配方的基础上反复调整而得。具体配方如下：100 g松树韧皮部、10 g啤酒酵母、5 g琼脂、500 mL蒸馏水、防腐剂(0.2 g对羟基苯甲酸甲酯、0.2 g山梨酸、0.1 g乳酸链球菌素)。

1.4 人工饲料制作

饲料原料准备好后,根据韧皮部是否加热,设计了3种煮制方法。

普通煮制法：韧皮部用蒸馏水洗2～3次,洗去泥沙等杂质。用剪刀将韧皮部剪成小块,以便用破壁机搅拌磨碎。将100 g剪碎的韧皮部和500 mL蒸馏水放在破壁机搅拌磨碎3 min。磨碎后的韧皮部匀浆,用双层纱布挤出约350 mL水后倒掉。用纱布再挤出150 mL水于小盆中,在盆中加10 g啤酒酵母和5 g琼脂,放入灭菌锅中105 ℃加热2 min,以溶化啤酒酵母及琼脂。待灭菌锅温度降到80 ℃时,取出样品,加入防腐剂(5 mL无水乙醇中溶入0.2 g山梨酸及0.2 g对羟基苯甲酸后加至样品,之后在3 mL蒸馏水中溶解0.1 g乳酸链霉素,加入样品),搅拌均匀。将磨碎且挤过水的韧皮部手动分散,趁热加入盆中,手动搅拌均匀。

加热煮制法：将韧皮部搅拌磨碎且挤出350 mL水后,直接将韧皮部匀浆,加入啤酒酵母、琼脂手动混合搅拌,于灭菌锅中105 ℃加热2 min,待灭菌锅温度降到80 ℃,取出加入如上防腐剂,混合均匀。

灭菌煮制法：将韧皮部搅拌磨碎且挤出350 mL水后,直接将韧皮部匀浆,加入啤酒酵母、琼脂手动混合搅拌,于灭菌锅121 ℃加热20 min,待灭菌锅温度降到80 ℃,取出加入如上防腐剂,混合均匀。

添加不同韧皮部的人工饲料配方中除了韧皮部树种不同(黑松(Pinusthunbergii)、赤松(Pinusdensiflora)、马尾松(Pinusmassoniana)),其他成分相同,均用加热煮制法制备。

1.5 幼虫饲养方法

将配制好的饲料放在干燥、清洁的环境中1 d后,分装于灭菌培养皿(直径为90 mm),每皿装35 g左右,用吸水垫吸出多余水分并压实饲料。使用消毒后的镊子扎1个小孔后用小毛刷将初孵的长林小蠹幼虫接入小孔内,然后用周围饲料盖上小孔。每皿接20头初孵幼虫。将培养皿置于温度为(25±1)℃、黑暗、相对湿度为40%～50%的人工气候箱中饲养。

3种煮制方法和添加3种不同树种韧皮部的人工饲料每个处理各接15个培养皿,每皿接20头初孵幼虫。每个处理随机挑选30头幼虫,统计幼虫的发育历期及蛹期,同时,随机以10头蛹或10头成虫为单位进行称质量,统计蛹质量、成虫质量,重复5次。每个处理随机挑选5个培养皿进行幼虫存活率、化蛹率、蛹羽化率、总存活率(初孵幼虫到成虫)统计。

1.6 数据处理

试验数据采用SPSS 27.0软件进行统计分析。对幼虫存活率、化蛹率、蛹羽化率、总存活率进行反正弦开平方转换后进行统计分析。将数据进行正态性检验,若符合正态性则进行单因素参数检验分析显著性,并用Duncan’s新复极差法进行多重比较;若不符合正态性则采用非参数检验中多个独立样本比较的秩和检验进行分析。所有的检验在α=0.05水平下进行。

2 结果与分析

2.1 不同煮制方法对长林小蠹生物学指标影响

由表1可知,喂食不同煮制方法的人工饲料时,长林小蠹蛹质量、成虫质量有显著差异(P<0.05)。其中,饲喂加热煮制法加工的饲料后,长林小蠹蛹质量、成虫质量分别为0.162 0、0.133 4 g,均显著高于普通煮制法和灭菌煮制法(P<0.05)。而使用不同煮制方法加工的饲料饲喂的长林小蠹幼虫历期、蛹期、幼虫存活率、化蛹率、蛹羽化率及总存活率无显著差异。综合分析可知,用加热煮制法加工的饲料饲养长林小蠹效果最好。

表1 不同饲料煮制处理时长林小蠹生物学指标

2.2 添加不同树种韧皮部的人工饲料对长林小蠹生物学指标影响

由表2可知,添加不同树种韧皮部的人工饲料饲喂后,长林小蠹的幼虫历期、蛹期、蛹质量、成虫质量、幼虫存活率、化蛹率、蛹羽化率及总存活率均无显著差异。因此可以看出,用黑松、赤松、马尾松韧皮部为材料的不同人工饲料对长林小蠹生长发育无显著影响。

表2 添加不同树种韧皮部的人工饲料处理时长林小蠹生物学指标

3 结论与讨论

本研究表明,加热煮制法要优于普通煮制法和灭菌煮制法。初步推测,当人工饲料含有寄主植物材料时,适当加热可以改善其饲料质地,促进昆虫对寄主营养物质吸收,降低抑食物质含量。加热制备人工饲料时,温度过高会破坏部分营养物质,不利于昆虫生长及发育。本试验的人工饲料是一种实用饲料,主要以植物韧皮部为原料,加入啤酒酵母粉强化营养。在使用实用饲料饲养长林小蠹时,需要考虑原材料的易获得性。本研究中,以黑松、赤松、马尾松韧皮部为材料的人工饲料对长林小蠹生长发育无显著影响。

使用加热煮制法处理的人工饲料饲养长林小蠹能够实现从初孵幼虫到成虫一次性饲养过程,刺激长林小蠹在人工饲料上产卵。相比于Clare et al.[10]研究中的人工饲料,本研究的人工饲料组分简单,配制简便,接虫操作环境不严苛,更容易实现集约化饲养。每一个直径为90 mm的培养皿建议接虫20～40头。本试验人工饲料饲养的长林小蠹从初孵幼虫到成虫发育历期18 d左右,相比在25 ℃原木段饲养(38 d),时间明显缩短[13]。

使用本试验中的人工饲料饲养长林小蠹死亡率最高阶段是初孵幼虫刚刚接到饲料时,如想进一步提高存活率,可以改变接虫方式,从接初孵幼虫变为接卵,但需注意防腐剂浓度是否会影响卵的孵化。本试验饲养过程中发现,个别幼虫存在延迟发育、化蛹失败、羽化失败、成虫鞘翅发育异常等情形,因此有待进一步优化人工饲料配方。