不同地理區域蝙蝠蛾繁殖力的差異分析

黃雪峰,王 忠,鄭方毅,林梅燕

(安發(福建)生物科技有限公司，福建寧德352100)

冬蟲夏草(Opiocordyceps sinensis)是中國被毛孢(Hirsutella sinensis)與蝙蝠蛾屬(Hepialus sp.)幼蟲共生形成的蟲菌復合體(張澤錦等,2009),屬于我國珍稀藥用菌,具有益腎補肺、調節免疫、抗腫瘤、抗氧化、抗纖維化、降血糖、抗細胞凋亡等多種藥理作用(王林萍等,2014)。冬蟲夏草有嚴格的寄生性、生長環境特殊及生長周期長等特點(李暉等,2011),自然環境中生長周期為3-5年(陳仕江等,2002)。近年來因資源稀缺而又面臨巨大的市場需求,導致了冬蟲夏草的濫采濫挖,采挖海拔越挖越高、采挖地點越挖越偏遠,產量急劇下降,資源瀕臨枯竭(劉天平等,2010)。因此,人工培育將成為保護冬蟲夏草資源、高原生態環境和促進冬蟲夏草產業良性發展的一個重要趨勢及途徑。

我國冬蟲夏草的人工培育研究起于1979年,有關于蝙蝠蛾生物學特性的研究(王棟,2010；楊大榮等,2009),同時也有關于蟲草蝠蛾人工培育的研究(高祖紃等,1991；王忠等,2001；王宏生,2002)。近年來少數研究機構報道在云南、四川、青海、西藏及湖北已成功培育出少量人工冬蟲夏草(李文佳等,2016)。冬蟲夏草人工培育的關鍵因素之一在于獲得大量蟲源,即實現寄主昆蟲的規?；曫B,由于當前低海拔室內人工繁殖還存在成蟲生殖退化、化蛹率和交配率低等制約瓶頸,需要不斷地從野外補充蟲源,選擇高繁殖力的蟲源成為大規模飼養的前提條件。本文在前期蟲源采集和培養的基礎上,分析了5個不同地理區域蝙蝠蛾的蛹重、壽命、羽化畸形發生率以及產卵行為,比較了交配行為對成蟲產卵的影響,以期為獲得適合低海拔室內飼養蝙蝠蛾蟲源提供一定的參考依據。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

供試蟲源為3-5日齡的健康蝙蝠蛾蛹,共有5個采集點,編號為 SGS、SGH、SGY、SGJ和QD(表1),其中SGY組是采自甘孜州雅拉鄉,帶回低海拔地區實驗室繁殖獲得的子一代蛹,SGS、SGH、SGJ和QD這4組試蟲,分別為野外蟲源調查期間采自四川省甘孜藏族自治州地區的少量蝙蝠蛾蛹,其中SGS點位和SGH點位緯度相近,SGJ點位和SGY點位緯度相近。

表1 蟲源采集點簡介Table 1 Brief introduce of insect collection spots

1.2 蝙蝠蛾蛹重測量

從野外調查采集的樣本和實驗室飼養的蝙蝠蛾種群中,挑取化蛹3 d的健康蛹,測量雌、雄蛹重,放入帶基質的容器中,低溫保藏帶到海拔3 000 m左右的產區實驗室,置于溫濕度條件(15±1)℃、RH(75±2)%的疊加式恒溫恒濕培養箱(HT-LRH-3X100,江蘇省常州市春蘭儀器)中培養,每2-3 d檢查蛹生存狀態和基質情況。

1.3 蝙蝠蛾成蟲的繁殖力分析

各組的健康蛹飼養至羽化,分別放入不同的紗網籠,開始跟蹤成蟲活動狀態和生存狀態直至死亡,記錄成蟲的壽命和羽化時畸形發生情況?；\內成蟲交配雌雄成蟲及未交配雌蟲分別捕捉放入獨立紗網籠,雌蟲獨立產卵,記錄雌蟲交配情況,統計產卵量,并解剖雌蟲余腹卵,統計雌成蟲的懷卵量。雌成蟲所產小部分未授精卵被挑除,但仍計入總懷卵量。

1.4 交配行為對雌成蟲產卵量的影響分析

由于SGS點位和SGH點位緯度相近,SGJ點位和SGY點位緯度相近,因此選擇不同緯度上的SGH點位和SGJ點位與緯度更高的QD點位進行比較分析,比較交配行為對產卵量的影響,記錄交配組和未交配組雌成蟲的產卵量,解剖檢查余腹卵,統計懷卵量。

試驗數據經Excel軟件處理后,使用SPSS 22.0軟件獲得平均值及標準差。對不同處理間的差異進行單因素方差分析(One-Way ANOVA)。

2 結果與分析

2.1 蝙蝠蛾的蛹重和成蟲壽命

通過圖1可以知道,SGH組蝙蝠蛾雌、雄蛹重分別達到了(5.31±0.14)g、(4.23±0.14)g,顯著高于其他組；QD組蝙蝠蛾雄蛹重最低,為(2.87±0.12)g,可見SGH組蝙蝠蛾的蛹體較大,QD組的蝙蝠蛾蛹總體偏小,不同地理區域的蝙蝠蛾蛹在體型、體重上存在顯著差異。

蝙蝠蛾羽化時間通常較集中于17：00-19：30,健康蛹羽化出成蟲一般需要3-15 min,雄蟲早于雌蟲,成蟲羽化脫離蛹體后,邊爬行邊展翅,多數向上攀爬后頭部朝上,于杈枝或固定面懸掛靜止,不取食,不飲水。QD組蝙蝠蛾成蟲平均壽命最高,為(4.13±0.21)d,顯著高于SGY組和SGJ組。5個不同地理區域中QD海拔最高為4 100 m,表明地理區域的海拔對蝙蝠蛾成蟲平均壽命長短具有一定的影響。由雌、雄蛹重和成蟲壽命趨勢線可知,成蟲平均壽命與蛹重沒有強的相關性。

圖1 不同地理區域蛹的重量和成蟲壽命Figure 1 Pupal weight and adult longevity in different geographic regions

2.2 蝙蝠蛾蛹羽化畸形發生率分析

蝙蝠蛾蛹羽化時部分成蟲容易出現畸形的情況,如蛹體產生裂隙但蟲體不能爬出、翅不能完全脫離和不能完全展翅等,由圖2可知,SGY組蛹羽化畸形發生率高達(35.76±11.47)%,顯著高于其他組,QD組蛹羽化時畸形發生率最低,為(11.25±8.29)%。

2.3 蝙蝠蛾成蟲的繁殖力

試驗觀察可知,雌、雄成蟲一般于18：00-21：30間進行爬行、飛翔、求偶和交配等繁殖活動,個別在陰雨天氣條件下可能早于18：00。雌蟲完全交配僅1次,交配期間受干擾脫落可能進行2次交配,生命力強的雄蟲可交配2-3次,雄蟲趨光(弱光)性強于雌蟲,強光條件下雌、雄成蟲不交配。雌成蟲完全交配10 min后即可產卵,但多數雌成蟲于4-12 h間彈射產卵,卵堆產或散產,產卵行為可分3-7次,產卵時間可持續3 d,其中以第1次、第2次的產卵量最多,占70%以上,之后依次遞減；偶爾可見雌蟲交配后不產卵的現象。由圖3可知,雌成蟲平均懷卵量方面,SGH組最高可達(661.82±21.02)粒,顯著高于其他4組,SGY組最低為(452.32.82±17.08)粒；平均產卵量方面,以SGJ組為最佳,達到(535.74±34.49)粒,QD和SGH組次之,分別達到(492.75±20.79)粒和(457.43±26.71)粒,SGY組最低僅為(395.10±18.99)粒。因此產卵量與懷卵量沒有強的相關性,結合懷卵量和產卵量趨勢線可以發現,SGY、SGJ和QD等3組雌成蟲體內卵基本產出,其余腹卵顯著低于SGS和SGH的余腹卵數量,SGH組最高為(187.81±36.35)粒。

圖2 不同地理區域成蟲羽化的畸形發生率Figure 2 The rate of audlt deformities in different geographic regions

圖3 不同地理區域蝙蝠蛾成蟲產卵量Figure 3 Male oviposition of Hepialus sp.in different geographic regions

由圖4可知,SGY組、SGJ組和QD組蝙蝠蛾成蟲產卵率分別高達(89.98±1.73)%、(96.09±3.04)%和(96.38±0.63)%,三者差異不顯著,SGS次之,產卵率為(81.26±5.88)%,SGH組最低,僅為(71.70±4.81)%,結果表明SGY組、SGJ組和QD組蝙蝠蛾雌成蟲產卵能力顯著優于SGS組和SGH組。

2.4 交配行為對雌成蟲產卵量的影響

由圖5可知,SGH組雌成蟲的懷卵量最高,SGJ組次之,QD組最低,3者差異顯著。SGH組、SGJ組、QD組3個地理區域未交配組的雌成蟲懷卵量分別為(698.13±54.12)粒、(568.00±55.99)粒和(495.27±50.46)粒,與交配組雌成蟲懷卵量差異不顯著,說明雌蟲懷卵量與蛹重、蛹體大小相關,與交配行為無關。

試驗觀察到,放置有未交配雌成蟲的交配籠內在第二天可見一定量的蝙蝠蛾卵。由圖6可知,交配組中雌成蟲產卵量分別為(457.43±26.71)粒、(535.74±34.49)粒和(469.50±23.63)粒,SGJ組雌成蟲產卵量顯著高于SGH和QD組。未交配組雌成蟲產卵量分別為(159.93±38.88)粒、(165.20±31.64)粒和(134.47±27.06)粒,SGH和SGJ組顯著高于QD組。未交配組雌成蟲的產卵量顯著低于交配組雌成蟲的產卵量,表明交配行為對蝙蝠蛾雌成蟲的產卵行為具有良好的促進作用。

圖4 不同地理區域蝙蝠蛾雌蟲產卵率Figure 4 The rate of male oviposition of Hepialus sp.in different geographic regions

圖5 交配行為對蝙蝠蛾成蟲懷卵量的影響Figure 5 Effect of mating behaviour on male fecundity of Hepialus sp.

圖6 交配行為對蝙蝠蛾雌蟲產卵量的影響Figure 6 Effect of mating behaviour on male oviposition amount of Hepialus sp.

3 小結與討論

制約冬蟲夏草人工培育產業的關鍵瓶頸之一在于蟲源的篩選和批量飼養,目前已有多個科研單位報道能夠人工批量飼養蝙蝠蛾幼蟲。向麗等(2012)研究表明小金蝠蛾幼蟲生長速度快、成活率高,人工飼養的成蟲能振翅并進行交配行為,本文中SGH組蝙蝠蛾的蛹體較大,QD組和SGY組的蝙蝠蛾蛹體型偏小、蛹重偏低,顯著低于其他組；原取自SGY點位飼養獲得的子一代健康蛹可在原產區附近羽化并交配、產卵,且雌成蟲產卵能力不亞于部分野生的蝙蝠蛾成蟲,證實了人工飼養的蟲源可以進行循環的繁殖,與向麗等(2012)、劉飛等(2009)報道的體重、產卵量降低了等結論相符合。

本實試驗SGY組(室內飼養獲得子一代)蝙蝠蛾蛹羽化時部分成蟲容易出現畸形的情況,如蛹體產生裂隙但蟲體不能爬出、翅不能完全脫離和不能完全展翅等,蛹羽化畸形發生率顯著高于其他野生組,與李全平等(2016)提到的人工飼養蝙蝠蛾劣蛹率高于野生蟲源基本一致。這可能與幼蟲期食料豐富度及其營養合理性有關,前人研究報道蝙蝠蛾幼蟲食性為雜食性,可取食多種植物須根、塊根等,引種地實地調查過程中也發現多種幼蟲食料植物,因此后續幼蟲飼養過程中需要加強幼蟲食物的多樣化,為幼蟲提供足夠的營養。