低含水量飼料對(duì)水生橢粉黑質(zhì)路疫苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響

低含水量飼料對(duì)水生橢粉黑質(zhì)路疫苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響

黑水虱是一個(gè)古老的環(huán)境昆蟲。它以失敗的有機(jī)物質(zhì)和糞便為食（邁希，196）。這是一個(gè)重要的環(huán)境昆蟲。幼蟲取食動(dòng)物糞便后,不僅可以減少糞便堆積量和臭氣產(chǎn)生(Sheppardetal.,1994),還可以控制家蠅滋生(Tomberlinetal.,2002a)、減少糞便中大腸桿菌Escherichiacoli和沙門氏菌數(shù)量(Ericksonetal.,2004;Liuetal.,2008)。幼蟲還可以處理咖啡加工的廢棄物(Lardé,1990)及餐廚垃圾等。另外,處理垃圾及糞便的副產(chǎn)品(幼蟲和預(yù)蛹)含有豐富的蛋白和脂肪,能夠用來生產(chǎn)具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的動(dòng)物飼料(Yuetal.,2009),也可以替代配合飼料中的大豆粉和魚粉用于養(yǎng)雞、養(yǎng)豬和養(yǎng)魚(Hale,1973;Newtonetal.,1977;BondariandSheppard,1981;St-Hilaireetal.,2007),還可生產(chǎn)生物柴油(Zhengetal.,2012)緩解能源危機(jī)。因此,利用黑水虻處理糞便技術(shù)是一條集環(huán)境化和資源化于一體的技術(shù)。但是,目前關(guān)于黑水虻生物學(xué)和生態(tài)學(xué)的相關(guān)研究較少,人們對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育的規(guī)律了解甚少,大大制約了黑水虻的生產(chǎn)應(yīng)用。研究表明,黑水虻的生長(zhǎng)發(fā)育受溫度(Tomberlinetal.,2009)、飼料類型(Tomberlinetal.,2002a,2002b;Muersetal.,2008)、光照(黃苓,2008)及飼料中添加微生物的影響(喻國(guó)輝等,2010;Yuetal.,2011)。課題組野外調(diào)查發(fā)現(xiàn),潮濕物料中生長(zhǎng)的黑水虻幼蟲較干燥物料中幼蟲體型大,活力強(qiáng)。且Kilpatrick和Schoof(1959)研究表明,含水量對(duì)黑水虻控制家蠅滋生產(chǎn)生顯著影響。何國(guó)寶(2010)的研究顯示,人工飼料含水量70%~80%時(shí)最適合黑水虻的生長(zhǎng)發(fā)育。本實(shí)驗(yàn)以70%含水量為對(duì)照(Tomberlinetal.,2002a),研究將飼料含水量降至30%和50%時(shí)黑水虻幼蟲存活率、不同階段幼蟲體重、預(yù)蛹率、雌雄成蟲體長(zhǎng)、羽化率以及不同階段發(fā)育歷期與70%含水量飼料飼養(yǎng)黑水虻的差異,以獲得飼料中不同含水量對(duì)黑水虻生長(zhǎng)發(fā)育各生物學(xué)參數(shù)的影響,為進(jìn)一步優(yōu)化黑水虻的人工飼養(yǎng)條件提供依據(jù),并為利用黑水虻集約化處理畜禽糞便及其他應(yīng)用提供理論參考。1材料和方法1.1紫花苜蓿飼料利用廣東珠海本地黑水虻資源建立種群,于珠海市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中心使用Tomberlin等(2002a)篩選的紫花苜蓿人工飼料飼養(yǎng),傳代5代。1.2董尚智我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展中心納豆芽胞桿菌Bacillusnatto,由珠海市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中心董尚智研究員提供。使用LB培養(yǎng)基搖瓶發(fā)酵,140r/min27℃培養(yǎng)72h,OD600達(dá)到1.2以上用于接種發(fā)酵。1.3工飼料配方的確定紫花苜蓿飼料:根據(jù)Tomberlin等(2002a)配方配置。發(fā)酵豆粕飼料:在紫花苜蓿人工飼料配方的基礎(chǔ)上用等量豆粕替代飼料中紫花苜蓿,然后用納豆芽胞桿菌發(fā)酵。發(fā)酵時(shí)將1000g人工飼料加入1500mL水后,121℃高壓蒸汽滅菌,冷卻后,接入100mL搖瓶培養(yǎng)的納豆芽胞桿菌,置于塑料盆中,拌勻后室溫發(fā)酵1周,發(fā)酵產(chǎn)物儲(chǔ)存于低溫冰箱備用。1.4發(fā)酵飼料含水量測(cè)定分別稱取9份約10g的發(fā)酵飼料,80℃烘干至恒重,計(jì)算發(fā)酵后飼料含水量。按上述條件發(fā)酵獲得的人工飼料經(jīng)測(cè)定含水量為67.89%±0.26%。然后,將發(fā)酵飼料烘干每烘2h稱量一次,直至含水量接近30%,實(shí)際測(cè)得含水量為31.89%±0.003%。50%和70%水分的飼料均在烘干飼料的基礎(chǔ)上通過添加蒸餾水配置而成。1.5不同投喂量的飼料對(duì)紫花苜蓿干物質(zhì)的影響收集1000粒同日產(chǎn)黑水虻卵(產(chǎn)卵時(shí)間相差不超過3h),將卵置于直徑12cm、高10cm飼養(yǎng)盒中,盒蓋密封避免飼料受到環(huán)境濕度影響,于人工氣候箱中(27℃,RH80%,光周期14L∶10D)保濕孵化后加入紫花苜蓿人工飼料飼養(yǎng)4d。將4日齡幼蟲接入含水量分別為30%,50%和70%的發(fā)酵人工飼料中飼養(yǎng),每個(gè)處理3個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)100頭幼蟲。飼養(yǎng)時(shí)分3次投料,第一次投料時(shí),按每頭0.1g干物質(zhì)計(jì)算,每組喂10g干物質(zhì),其中30%含水量14.3g,50%含水量20g,70%含水量33.3g,第4天按照同樣的投喂量補(bǔ)充一次飼料,第8天加倍補(bǔ)充飼料,實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),每個(gè)重復(fù)提供的干物質(zhì)均為40g。幼蟲飼養(yǎng)條件同卵孵化條件。1.6數(shù)據(jù)收集和統(tǒng)計(jì)分析1.6.1各幼蟲平均體重測(cè)定每2日針對(duì)不同處理的不同重復(fù),隨機(jī)挑取30頭幼蟲,按每10頭一組組合,稱量10頭幼蟲總重,計(jì)算單頭幼蟲平均體重(稱量后放回飼養(yǎng)盒)。當(dāng)50%幼蟲預(yù)蛹時(shí),停止幼蟲稱重。對(duì)獲得的數(shù)據(jù)通過方差分析,比較不同處理間同一發(fā)育階段幼蟲平均體重差異。1.6.2紙吸干預(yù)蛹重量幼蟲開始預(yù)蛹時(shí)(6齡幼蟲,體色變褐,不進(jìn)食),每日挑取預(yù)蛹,濾紙吸干表面水分后,單頭稱量預(yù)蛹重量,用于比較不同處理預(yù)蛹重量的差異,并計(jì)算每日預(yù)蛹率、每日累計(jì)預(yù)蛹率、預(yù)蛹持續(xù)時(shí)間(全部幼蟲預(yù)蛹所需時(shí)間)。根據(jù)每日預(yù)蛹率和每日累計(jì)預(yù)蛹率計(jì)算不同處理每日平均預(yù)蛹率和每日平均累計(jì)預(yù)蛹率。1.6.3各成蟲的石化成蟲性別、體長(zhǎng)計(jì)算將收集自不同處理不同重復(fù)的預(yù)蛹分別置于相應(yīng)編號(hào)的飼養(yǎng)盒中,待其開始羽化后每日記錄當(dāng)日不同處理羽化成蟲性別及體長(zhǎng),并分別計(jì)算雌雄成蟲每日羽化率、每日累計(jì)羽化率、雌雄成蟲羽化過程持續(xù)時(shí)間及成蟲總羽化率,并通過方差分析比較其差異。根據(jù)每日羽化率和每日累計(jì)羽化率計(jì)算每日平均羽化率和每日平均累計(jì)羽化率,并用每日平均羽化率和每日平均累計(jì)羽化率作圖,并獲得羽化率與羽化持續(xù)過程的函數(shù)關(guān)系。1.6.4預(yù)蛹數(shù)/100100%每個(gè)重復(fù)幼蟲存活率的計(jì)算公式為:幼蟲存活率=預(yù)蛹數(shù)/100×100%;由于預(yù)蛹的化蛹率為100%,因此每個(gè)重復(fù)的成蟲羽化率計(jì)算公式為:成蟲羽化率=羽化成蟲總數(shù)/預(yù)蛹數(shù)×100%。1.6.5養(yǎng)殖周期參數(shù)的方差分析以卵孵化當(dāng)日為幼蟲的1日齡計(jì)為繁殖周期的第1天,統(tǒng)計(jì)預(yù)蛹開始時(shí)間、預(yù)蛹結(jié)束時(shí)間、預(yù)蛹持續(xù)時(shí)間、雌雄成蟲開始羽化時(shí)間、雌雄成蟲結(jié)束羽化時(shí)間、雌雄成蟲羽化過程持續(xù)的時(shí)間、從幼蟲孵化到成蟲全部羽化所需的時(shí)間等養(yǎng)殖周期參數(shù),并進(jìn)行方差分析。以幼蟲日齡為橫坐標(biāo)繪制幼蟲增重曲線、每日平均預(yù)蛹率曲線和每日平均累計(jì)預(yù)蛹率曲線,以第1頭成蟲羽化的時(shí)間為羽化持續(xù)過程第1天,繪制雌雄成蟲每日平均羽化率曲線和每日平均累計(jì)羽化率曲線。1.6.6數(shù)據(jù)庫的繪制對(duì)所收集的數(shù)據(jù)使用SPSS13.0數(shù)據(jù)分析軟件開展方差分析和LSD多重比較,得到的數(shù)據(jù)使用Excel作圖工具繪制圖形。其中方程使用Excel繪圖工具中的趨勢(shì)線模擬獲得。2結(jié)果與分析2.1飼料含水量對(duì)黑水昆蟲生長(zhǎng)發(fā)育的影響2.1.1幼蟲飼養(yǎng)及預(yù)蛹效果飼料含水量對(duì)黑水虻幼蟲增重影響明顯(圖1),含水量為70%人工飼料飼養(yǎng)幼蟲平均體重顯著高于含水量為50%和30%飼料飼養(yǎng)幼蟲的體重,飼料含水量為30%時(shí)幼蟲不能正常生長(zhǎng)發(fā)育,飼養(yǎng)至第13天時(shí)大部分幼蟲死亡。含水量為70%人工飼料飼養(yǎng)幼蟲至13d時(shí)有50%的幼蟲預(yù)蛹,比含水量為50%人工飼料飼養(yǎng)幼蟲提早6d實(shí)現(xiàn)50%幼蟲預(yù)蛹。50%含水量飼料飼養(yǎng)幼蟲存活率為91.33%±4.81%,與70%含水量飼養(yǎng)幼蟲存活率(100%)相比無顯著差異(P<0.05)。2.1.2“4.5”飼料飼養(yǎng)的確保了材料中的東南角不同含水量飼料飼養(yǎng)的黑水虻預(yù)蛹平均體重差異顯著,含水量50%飼料飼養(yǎng)黑水虻預(yù)蛹平均重量為0.0793±0.0017g,顯著小于含水量70%飼料飼養(yǎng)的黑水虻預(yù)蛹平均重量0.1550±0.0023g(P<0.05)。2.1.3飼料含水量對(duì)保幼期的影響如圖2(A)所示,含水量70%的飼料飼養(yǎng)黑水虻在幼蟲日齡為18d(發(fā)酵飼料飼養(yǎng)13d)時(shí)開始預(yù)蛹,次日達(dá)到預(yù)蛹高峰,隨后預(yù)蛹率逐漸下降,整個(gè)過程持續(xù)10d,而含水量50%飼料飼養(yǎng)黑水虻在幼蟲日齡為23d時(shí)開始預(yù)蛹,比70%含水量飼料飼養(yǎng)黑水虻延長(zhǎng)5d,預(yù)蛹高峰出現(xiàn)在開始預(yù)蛹后的第3天,整個(gè)預(yù)蛹過程持續(xù)18d,每日預(yù)蛹率有較大波動(dòng);以幼蟲日齡為橫坐標(biāo)、每日平均累計(jì)預(yù)蛹率為縱坐標(biāo)獲得累計(jì)預(yù)蛹率曲線圖(圖2:B)。每日累計(jì)預(yù)蛹率(y)與預(yù)蛹過程持續(xù)時(shí)間(x)間的函數(shù)關(guān)系分別為:可以根據(jù)上述函數(shù)關(guān)系和預(yù)蛹開始時(shí)間預(yù)測(cè)完成預(yù)蛹可能需要的時(shí)間,為以后黑水虻的大規(guī)模生產(chǎn)實(shí)踐提供時(shí)間參考。降低飼料含水量可顯著延長(zhǎng)幼蟲的發(fā)育時(shí)間(表1)。含水量70%的飼料飼養(yǎng)黑水虻第一頭預(yù)蛹出現(xiàn)的時(shí)間為18日齡,而含水量50%的飼料飼養(yǎng)黑水虻滯后5d開始預(yù)蛹,滯后14d結(jié)束預(yù)蛹,預(yù)蛹?xì)v期延長(zhǎng)8d。如果以70%幼蟲預(yù)蛹結(jié)束養(yǎng)殖周期,則70%含水量飼養(yǎng)可以縮短周期8d;如果以90%幼蟲預(yù)蛹結(jié)束養(yǎng)殖周期,則70%含水量可縮短周期11d,大大節(jié)約了養(yǎng)殖成本。2.2食物含水量對(duì)黑水的產(chǎn)生影響2.2.1飼養(yǎng)水土流失飼料對(duì)類重蟲蟲體長(zhǎng)的影響不同含水量飼料飼養(yǎng)的黑水虻成蟲體長(zhǎng)差異顯著(表2)。同一含水量飼料飼養(yǎng)的黑水虻雄蟲體長(zhǎng)顯著短于雌蟲;50%含水量飼料飼養(yǎng)的黑水虻成蟲體長(zhǎng)顯著短于70%含水量飼料飼養(yǎng)成蟲;不同含水量飼料飼養(yǎng)的黑水虻成蟲羽化率差異不顯著(P>0.05)(表2)。2.2.2日進(jìn)程及美國(guó)法上的成蟲石化率50%含水量飼料飼養(yǎng)黑水虻成蟲在羽化起始時(shí)間、羽化持續(xù)時(shí)間和羽化速率方面與70%含水量飼料飼養(yǎng)成蟲相比均差異明顯(圖3)。含水量50%飼料飼養(yǎng)黑水虻雄蟲在發(fā)酵飼料飼養(yǎng)至第33天開始羽化,羽化持續(xù)18d,比含水量70%飼料飼養(yǎng)黑水虻雄蟲滯后5d羽化,且羽化持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)5d;50%含水量飼料飼養(yǎng)黑水虻雄蟲每日平均羽化率出現(xiàn)2個(gè)明顯峰值,分別為雄蟲開始羽化的第4天及第8天(圖3:A),而含水量70%飼料飼養(yǎng)黑水虻雄蟲每日平均羽化率的2個(gè)峰值分別在羽化的第4天及第7天;含水量50%飼料飼養(yǎng)黑水虻雌蟲在第35天開始羽化,比雄蟲延長(zhǎng)2d,比含水量70%飼料飼養(yǎng)黑水虻雌蟲滯后5d開始羽化,羽化時(shí)間持續(xù)18d,比含水量70%飼料飼養(yǎng)黑水虻延長(zhǎng)5d;50%含水量飼料飼養(yǎng)黑水虻雌蟲羽化的峰值出現(xiàn)在開始羽化的第8天,而70%含水量飼料飼養(yǎng)黑水虻雌蟲羽化的峰值出現(xiàn)在開始羽化第6天,均在雄蟲羽化高峰之后1-2d出現(xiàn)(圖3:C);對(duì)成蟲(不區(qū)分雌雄)的每日平均羽化率作圖,得出的曲線圖(圖3:E)與雄蟲每日平均羽化率相似,說明成蟲每日羽化率的變化主要受雄蟲羽化情況影響;由圖3(B,D,F)可以看出,雌雄蟲的每日累計(jì)羽化率及成蟲每日平均累計(jì)羽化率均接近S型曲線,羽化的過程表現(xiàn)出3個(gè)不同的特征,即開始羽化的1~2d為羽化的開始期,曲線上升緩慢,之后的6~7d為羽化的加速期,大部分成蟲在這個(gè)時(shí)期羽化,隨后羽化接近尾聲,曲線表現(xiàn)為較為平穩(wěn)并最終接近100%,根據(jù)曲線特點(diǎn),獲得每日平均累計(jì)羽化率(y)與羽化過程持續(xù)時(shí)間(x)函數(shù):函數(shù)的定義域?yàn)樽匀粩?shù),函數(shù)的值域?yàn)閇0,1]。通過上述函數(shù)可以為黑水虻集約化處理糞便提供雌雄成蟲羽化時(shí)間及推算集中收卵時(shí)間,以節(jié)約成本。飼料含水量對(duì)成蟲發(fā)育歷期的影響如表3,50%含水量飼養(yǎng)的黑水虻成蟲發(fā)育也顯著滯后于70%含水量飼料飼養(yǎng)黑水虻。3不同含水量飼料對(duì)科學(xué)飼養(yǎng)水蚤期的影響本實(shí)驗(yàn)針對(duì)飼料含水量對(duì)黑水虻生長(zhǎng)發(fā)育的影響開展研究,結(jié)果表明,飼料的含水量對(duì)黑水虻生長(zhǎng)發(fā)育具有明顯的影響,飼料含水量為30%時(shí)黑水虻的幼蟲不能正常生長(zhǎng)發(fā)育;飼料含水量為50%和70%時(shí)黑水虻能夠正常生長(zhǎng)發(fā)育,但50%的含水量明顯抑制了黑水虻生長(zhǎng)發(fā)育。50%含水量飼料飼養(yǎng)的黑水虻幼蟲體重、成蟲體長(zhǎng)均顯著低于70%含水量飼料飼養(yǎng)黑水虻(P<0.05);各發(fā)育階段也比70%含水量飼料飼養(yǎng)黑水虻延后開始或滯后結(jié)束,這個(gè)結(jié)果與何國(guó)寶(2010)類似,人工飼料含水量70%~80%最適合黑水虻的生長(zhǎng)。我們推測(cè),飼料含水量可能通過影響幼蟲對(duì)飼料中營(yíng)養(yǎng)的攝入效率來影響其生長(zhǎng)發(fā)育,是否如此還需進(jìn)一步研究。對(duì)發(fā)育歷期統(tǒng)計(jì)的結(jié)果顯示雄蟲羽化比雌蟲提前2d,且雄蟲的體長(zhǎng)小于雌蟲,這與Tomberlin等(2002a)的研究結(jié)果一致。May(1961)對(duì)黑水虻的研究顯示,在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)卵孵化后18d進(jìn)入6齡幼蟲即預(yù)蛹,本研究的結(jié)果顯示,在含水量70%的發(fā)酵飼料飼養(yǎng)黑水虻幼蟲也僅需18d進(jìn)入預(yù)蛹,而在相同條件下,含水量50%發(fā)酵飼料中飼養(yǎng)幼蟲從卵孵化至進(jìn)入預(yù)蛹需要23d,說明含水量降低導(dǎo)致由卵到預(yù)蛹的發(fā)育時(shí)間顯著延長(zhǎng)。May(1961)還研究了黑水虻在室內(nèi)恒溫條件下的蛹期,認(rèn)為蛹期大約需要9~10d,在新西蘭3月的室溫下需要15~17d,在產(chǎn)卵后50d見到第1頭成蟲羽化。本研究沒有記錄蛹期,因此很難判斷不同處理的幼蟲期差異,但在本研究的條件下,50%含水量飼料飼養(yǎng)黑水虻從產(chǎn)卵到第1頭成蟲羽化的時(shí)間為43d,70%含水量飼料飼養(yǎng)黑水虻從產(chǎn)卵到第1頭成蟲羽化的時(shí)間為38d,亦說明低含水量可顯著延長(zhǎng)發(fā)育歷期。這些發(fā)育歷期的研究數(shù)據(jù)對(duì)于縮短黑水虻繁殖周期具有參考意義。由于成蟲羽化后在適當(dāng)?shù)臈l件和種群密度時(shí)即可交配,交配后在室溫下3d即可收到卵塊用于下一輪養(yǎng)殖。因此,在生產(chǎn)實(shí)踐中可以參考這些數(shù)據(jù)來指導(dǎo)和推算合理的養(yǎng)殖周期,以減少養(yǎng)殖成本。利用黑水虻集約化處理畜禽糞便還需要開展更多的研究,比如不同物料及不同飼養(yǎng)條件下的發(fā)育歷期、轉(zhuǎn)化效率、投入產(chǎn)出等等。本研究結(jié)果顯示,合適的物料含水量不僅能夠縮短處理時(shí)間,還可提高昆蟲產(chǎn)量,使系統(tǒng)更加高效運(yùn)轉(zhuǎn),本文還探索了不同含水量飼養(yǎng)條件下,預(yù)蛹過程與時(shí)間函數(shù)關(guān)系及羽化過程與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系,這些數(shù)學(xué)模型的研究對(duì)具體生產(chǎn)實(shí)踐具有重大的指導(dǎo)意義。可以通過這些模型控制和優(yōu)化生產(chǎn)過程,增加產(chǎn)入,節(jié)約成本。本研究?jī)H探索了低含水量飼料飼養(yǎng)條件下的幼蟲、預(yù)蛹和羽化參數(shù),對(duì)高于70%含水量飼料飼養(yǎng)條件下的參數(shù)未進(jìn)行研究,但生產(chǎn)實(shí)踐中的一些有機(jī)廢棄物料如新鮮的牛糞或豬糞的含水量往往較高,甚至高于70%。因此,高于70%含水量飼料對(duì)黑水虻養(yǎng)殖參數(shù)的影響還需進(jìn)一步研究。y=-3E-05x5+0