不同饲粮糖对异色瓢虫发育和繁殖的影响外文翻译资料

不同饲粮糖对异色瓢虫发育和繁殖的影响

Yan Li¹, Shasha Wang¹, Yongkang Liu¹, Yuting Lu¹, Min Zhou¹, Su Wang²* 和

Shigui Wang¹*

摘要：本研究旨在筛选现有人工饲料中的增效物质，以提高异色瓢虫(Harmonia axyridis Pallas)——一种有效的害虫捕食者的繁殖力和存活率。为此，我们分析了葡萄糖和海藻糖对异色瓢虫生长发育和繁殖的潜在影响，并评价了3种不同人工饲料对异色瓢虫能量胁迫的影响。人工饲料包括新鲜猪肝，蜂蜜，蔗糖，维生素c和蜂王浆，标记为饲料1。将葡萄糖加入饲料1中，标记为饲料2，将海藻糖加入饲料1中标记为饲料3。饲料1下的异色瓢虫产卵前期比饲料2和饲料3的产卵前期慢。饲料2和饲料3的产卵量和孵化率均显著高于饲料1。最后，1号饲料的幼虫发育时间显著慢于饲料2和饲料3。这些结果表明，添加适量的葡萄糖或海藻糖可能对异色瓢虫的生长、发育和繁殖产生积极的影响。此外，进一步的研究发现，海藻中的三磷酸腺苷(ATP)、氨基酸和脂肪酸含量均较高。增效物质的加入也使异色瓢虫数量增加。这些结果也表明，适当调节能量代谢和分解代谢对维持昆虫整个生命周期的代谢平衡具有重要意义，添加葡萄糖或海藻糖对异色瓢虫的生命指标有一定的影响。

关键词:异色瓢虫； 人工饲料； 葡萄糖； 海藻糖； 繁殖力

1 导言

农林作物病虫害严重威胁农业生产的质量和产量，造成巨大的经济损失(Hansen等，1999)。虽然化学控制被用于直接消除或消灭农业和林业作物害虫，但大规模使用杀虫剂会造成严重的环境污染，危害人类健康(Youn等，2003; Katsarou等，2005;Garratt和Kennedy，2006)，并导致许多害虫具有抗性(Puinean等，2010;Kavi等，2014; Bass等，2015; Saddiq等，2015)。众所周知，天敌昆虫是全球农业生态系统中重要的生物制剂(Juen等，2012; Lu等，2012)。然而，它们经常面临季节性的天然食物短缺。此外，天然食物的人工饲养需要维持一个三级营养链，这增加了饲养和生物控制成本(Liu等，2013)。人工饲料是避免天然食物季节性限制和满足各种实验需要的关键。农业害虫，如半翅目，鞘翅目，鳞翅目，和各种经济昆虫，如亚洲玉米螟(Fadamiro等，2005)是一些昆虫品种人工饲料。

异色瓢虫(Harmonia axyridis Pallas)(鞘翅目瓢虫科)是一种有效的害虫天敌(Koch，2003)。大量的研究表明，异色瓢虫是综合害虫管理策略中的一种重要昆虫(Brown 等，2011; Castro 等，2011; Luo 等，2014)。早在1916年，异色瓢虫作为一种生物控制昆虫在果园、农场和温室中被释放(Michaud，2002; Majeru等，2006; Brown等，2011; Van，2012)，但是到目前为止，即使有天然猎物也无法全年维持瓢虫的生存(Zhang等，2014)。在昆虫的生物防治中，很难保持足够的异色瓢虫供应，尤其是在实验室中大规模繁殖种群的情况下(Zazycki等，2015)。在大规模昆虫繁殖中，人工饲养蚜虫是一种昂贵而耗时的方法(Bonte等，2010)。因此，有必要开发可以补充异色瓢虫的人工饲料，以实现这种昆虫的低成本和持续扩大，从而有助于有效控制害虫(Cheng等，2018年)。为了解决这个问题，人们开发并提出了各种人工昆虫饲料(Cohen，2001; Castane和Zapata，2005)。

人工饲料对异色瓢虫的研究包括探索原始昆虫来源成分，如黄粉虫和松毛虫赤眼蜂(Go和Wan，2001)，以新鲜猪肝为主要成分的非昆虫来源。许多研究提出，虽然昆虫可以通过人工饲料繁殖，并取得一定成功，但在许多情况下，它们失去了适应和繁殖的能力，这导致了发育迟缓和低生育率(Denno和Fagan，2003;Wilder等，2011; Schmidt等，2012)。过去的研究发现，长期室内交配是导致甜菜夜蛾孵化率和繁殖力下降的主要原因，在随后的研究中，这些减少被归因于不合理的饲料营养(Li等，2002)。

对蜂茧中的中红侧沟茧蜂的研究表明，饲喂葡萄糖可以提高蜜蜂的繁殖效率和潜力。有人认为，主要原因是碳水化合物食物补充剂为成熟卵子提供所需的能量，因为它们不需要依靠脂肪储备来获得能量;此外，雌性体内的脂质积累直接用于卵子发生和卵子成熟(Huang等，2015)。葡萄糖是昆虫产生能量和提供大分子前体最广泛使用的糖，是肝脏和脂肪组织中的一种信号分子(Vaulont等, 2000)。作为一种直接的能量物质，葡萄糖可以更好地被雌性用于卵子成熟(Huang等，2015)。一些报告显示，葡萄糖代谢及其调节对白蚁的繁殖特别重要，葡萄糖为成年雌蚁提供繁殖所需的能量，并促进卵子成熟，因此葡萄糖对雌蚁的饲养特别重要(Thompson，2003)。昆虫的能量代谢，在其他方面与其他动物相似，但海藻糖的合成和利用(Tang等，2010)是一个独特的特征。海藻糖代谢的调节和葡萄糖利用的控制在能量方面很重要(Tang等，2010)。海藻糖可以有效地防止蛋白质在不利条件下的变性和功能性丧失(Haque等，2015)。此外，研究表明海藻糖的含量影响食物的选择和摄食行为。海藻糖在昆虫生殖过程中作为血糖的生理作用已经被报道过了(Lu等，2019)。血淋巴海藻糖水平与卵巢成熟之间的平行关系被发现，这表明海藻糖为生殖周期过程提供所需的能量(Huang和Lee，2011)。海藻糖是一种很容易获得的能量源，可以根据需要使用(Shi等，2017)。

此外，研究表明，昆虫产生和储存糖原和海藻糖的主要部分是脂肪体、卵巢和飞行肌肉(Tang等，2012)。海藻糖是卵黄蛋白原(Vg)形成和卵母细胞成熟的能量源(Lu等，2019)。因此，我们推测食用含有葡萄糖或海藻糖的人造饲料，可为昆虫提供足够的能量作用于卵巢，从而促进卵巢的发育，提高产卵量。昆虫种群的增殖是以个体繁殖为基础的，繁殖的成功取决于脂肪体的Vg合成和卵母细胞的发育(Tufail和Takeda，2008; Tufail 等，2010)。Vg是许多动物卵子的主要储存蛋白原，是许多卵生动物的能量储备(Zhang等，2017)，在卵生脊椎动物和无脊椎动物的繁殖中起着重要作用(Liu等，2013)。

这项研究的目的是给昆虫补充饲料与潜在的协同物质，同时满足它们的最低营养需求。另外，我们的目标是发现和筛选更有效、更优质的天敌昆虫人工饲料，从而促进天敌昆虫的繁殖，为其养殖提供技术支持。基于以往对人工饲料的研究(Yang等，2013)，我们使用葡萄糖和海藻糖作为能量供给昆虫营养素。通过测定异色瓢虫体内的生长、发育、繁殖能力和物质含量指标，我们评估了葡萄糖和海藻糖对异色瓢虫生长、发育和繁殖的潜在作用。

2 材料和方法

2.1 昆虫

异色瓢虫个体是在杭州师范大学动物适应与进化重点实验室培养出来的。所有昆虫都在生长室中繁殖，生长室维持在23plusmn;2^oC，相对湿度为68plusmn;5%，光周期为16:8 h(l: d)。每天在固定时以蚜虫喂食异色瓢虫。产卵后，每天采集卵2-3次，放置在一个装有滤纸的7cm长的培养皿中，每天在滤纸上喷洒蒸馏水一次，以保持其湿度。卵孵化后，用毛笔轻轻地将孵化的幼虫移入含有蚜虫或人工饲料(4cm 3cm 2cm)的幼虫饲养箱内。为了防止同类相食和个体之间的竞争，有必要使它们保持独立。成虫羽化后(每箱12雌8雄)被放置在装有蚜虫或人工饲料的成虫饲料箱中。所有饲料箱的饲料每天更换一次，补充湿棉球。

2.2 人工饲料的准备

在这个实验中，我们使用Yang等(2013)准备的人工饲料配方为参考材料;我们通过优化添加成分和提高它们的比例来调整它(Yang 等，2013)。设计了3种人工饲料配方，即饲料1、饲料2和饲料3，ck代表蚜虫饲料作为对照。根据每组昆虫的数量称量和混合原料，以制备半流体饲料，并将其储存在 -20^oC的冰箱中。每个配方的详细成分分析，见表1。

2.3 异色瓢虫幼虫组织和血淋巴糖含量测定试验方法

试验采用饲料1、饲料2和饲料3，每组至少采集50只4龄幼虫。经过12,24和48小时的饲养，幼虫被放置在冰上。在幼虫能力下降后，他们的脚被医学解剖针刺穿。用毛细管收集血淋巴，然后转移到含有抗凝剂的 Eppendorf (EP)管中(德国汉堡，Eppendorf)。每个管子里都有七只幼虫的血淋巴。血淋巴提取后，幼虫的组织被放入一个新的导管中，每个导管中含有三个幼虫的组织。每个实验都在三个生物复制品和三个技术复制品上进行。

以上样品均经磷酸盐缓冲生理盐水(PBS)研磨及超声处理。随后，收集350ul的上清液，在20,800g下进行超速离心，在4^oC下进行60min。剩下的上清液用于测定蛋白质、海藻糖和糖原含量。采用蒽酮法测定海藻糖含量。简单地说，我们取30ul离心上清液样品，加入30ul 1%H₂SO₄，置于90^oC的水浴中10min，然后在冰浴中3min。在加入30% KOH的30ul后，样品在90^oC水浴中再次培养10min，在冰浴中培养3min。然后，加入60ul显影液，样品放入90^oC的水浴中10min，冷却在冰浴中。样品的吸光度在630nm 处用微型板读取器测量。根据制造商的说明书，使用一个葡萄糖分析试剂盒(Sigma-aldrich，St. louis，Mo，United States)来测量葡萄糖含量，方法是取离心的20,800g上清液150ul和20,800g颗粒悬浮液。在37^oC的水浴中培养30min后，加入300ul 2n H₂SO₄停止反应，用微孔板仪在540nm处测定样品的吸光度。为了测定糖原含量，将160ul上清液加入600ul硫酸蒽酮试剂中，离心1000g，在90^oC温度下培养10min，冰浴冷却。样品的吸光度在625nm处用微型板读取器测量。蛋白质含量采用BCA蛋白测定试剂盒测定。

2.4 异色瓢虫幼虫发育历期和体重指数的观察

每组至少收集100个卵。我们测定了从第一龄到蛹期的发育周期，每天监测异色瓢虫的发育情况。同时记录取食不同人工饲料的幼虫体重。采用电子秤称量1龄、2龄、3龄、4龄幼虫的体重。由于幼虫体型较小，每次称取相同饲料并处于相同发育阶段的10只幼虫的体重。然后记录三组的平均体重，上述实验重复三次。

2.5 异色瓢虫的产卵前期、产卵量和繁殖力的观察

我们从每一组收集了至少50对异色瓢虫成虫。每组提供5个喂食箱，持续42天。从异色瓢虫出现的第一天到产卵时间被认为是异色瓢虫产卵前的时间。然后，对取食不同食物的成虫和蚜虫的日产卵量进行计数和记录。我们记录了平均三次繁殖周期作为最终产卵结果。从每一轮中，我们挑选了大约100个卵，每组重复这个过程三次。然后，通过观察和记录孵化1天后的初龄幼虫数，计算卵的孵化率。

2.6 异色瓢虫成虫糖和物质含量的测定

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