《Biological Control》:Evaluating astigmatid mites as alternative diets for
Orius laevigatus: Effects on life history parameters
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本研究针对生物防治中捕食性天敌肩毛小花蝽(Orius laevigatus)饲养成本高的问题,系统评估了多种粉螨(astigmatid mites)作为替代饲料的可行性。研究人员比较了不同种群(包括野生、商业及经选育的品系)在以粉螨为食时的若虫存活率、发育历期、成虫繁殖力及寿命等关键参数。结果表明,粉螨(尤其是Acarus siro)可作为经济有效的维持饲料,特别是结合经遗传选育的品系(1POL、2POL)使用时,能显著提升其在亚optimal饲料上的表现,为降低生物防治成本、促进天敌昆虫规模化应用提供了新策略。
在温室作物的综合害虫治理(IPM)策略中,利用天敌昆虫进行生物防治已成为一种高效且环境友好的手段。其中,肩毛小花蝽(Orius laevigatus)作为一种重要的捕食性蝽类,因其对蓟马等害虫的强大捕食能力而被广泛应用。然而,要实现其预防性释放并在作物中稳定建立种群,尤其是在害虫密度较低或缺乏的时期,提供充足且经济的补充食物来源至关重要。目前,商业饲养和田间维持肩毛小花蝽种群的主要食物是地中海粉螟(Ephestia kuehniella)的卵,虽然效果优异,但其高昂的成本(每公斤约600-800欧元)极大地限制了其大规模应用。为此,科研人员一直在寻找更经济的替代品,如卤虫(Artemia)卵壳、花粉或人工饲料,但这些替代品往往在促进天敌昆虫的发育和繁殖方面存在明显不足。
在此背景下,价格低廉、易于规模化生产的粉螨(astigmatid mites)进入了研究者的视野。粉螨是一类常见的储藏物螨类,其大规模生产成本远低于地中海粉螟卵。然而,此前关于粉螨作为肩毛小花蝽饲料的研究结论并不一致,且不同种类的粉螨营养价值可能存在差异。此外,不同来源的肩毛小花蝽种群(如野生种群、商业种群)以及经过遗传改良的品系,对亚optimal饲料的适应能力也可能不同。为了厘清这些问题,来自卡塔赫纳理工大学生物防治选择实验室的研究团队开展了一项系统研究,旨在全面评估多种粉螨物种作为肩毛小花蝽替代饲料的潜力,并比较不同种群在此类饲料上的表现。
本研究设计了三个循序渐进的实验来回答核心问题。第一个实验旨在探索肩毛小花蝽对粉螨饲料的初始反应,将一个商业种群(Agrobio)与七个来自伊比利亚半岛不同地区的野生种群进行对比,以地中海粉螟卵为对照,评估它们取食Carpoglyphus lactis和Acarus siro两种粉螨后的若虫存活率和早期繁殖力。第二个实验将比较范围扩大到三个主要生物防治公司的商业种群(Agrobio, Koppert, Biobest),测试六种粉螨(Aleuroglyphus ovatus, Thyreophagus entomophagus, Tyrolichus casei, Acarus siro, Carpoglyphus lactis, Suidasia medanensis)和地中海粉螟卵对其若虫存活、成虫繁殖力和寿命的影响。第三个实验则聚焦于遗传改良的价值,将同一个商业种群(Agrobio)与两个经过选育、对花粉饲料适应性增强的品系(1POL和2POL)进行对比,评估它们在上述粉螨饲料上的综合表现,包括若虫存活率、发育历期、繁殖力和成虫寿命。
为了开展这些研究,研究人员运用了几项关键的技术方法。首先,建立了标准化的昆虫饲养和实验体系,所有肩毛小花蝽种群均在受控环境(温度26±1°C,相对湿度65±5%,光周期16:8小时)下,以地中海粉螟卵和青豆荚为基准饲料进行维持。其次,粉螨的获取与处理遵循了供应商(Agrobio公司)的规范,确保所有实验用螨的质量一致性。在核心实验部分,若虫存活率通过将特定数量的卵分组饲养在不同饲料的容器中,定期更换饲料和豆荚,直至成虫羽化后统计存活比例来评估。发育历期则通过每日观察记录从卵到成虫羽化的时间来计算。成虫繁殖力和寿命的测定则采用个体饲养法,将刚羽化的雌性成虫单独隔离,提供特定饲料,定期检查豆荚上的产卵量并记录雌虫死亡时间,从而获得每雌总产卵量和寿命数据。在数据分析方面,研究采用了R软件,根据数据类型特点运用了广义线性模型(GLM,如负二项分布模型分析繁殖力数据,二项分布模型分析存活率数据)和方差分析(ANOVA)等统计方法,以确保结论的可靠性。
研究结果
3.1. 对粉螨的初始反应
实验结果显示,饲料类型和种群来源对肩毛小花蝽的若虫存活率和繁殖力均有显著影响,且存在显著的交互作用。总体而言,取食地中海粉螟卵的若虫存活率和成虫繁殖力最高。在两种粉螨中,Acarus siro的表现优于Carpoglyphus lactis。出乎意料的是,商业种群(Agrobio)在粉螨饲料上的存活率和繁殖力普遍高于大多数野生种群,表明商业种群可能对亚optimal饲料具有更好的适应性。不同野生种群之间的表现也存在差异,提示其遗传背景影响了其对替代饲料的利用能力。
3.2. 商业种群间的比较
在三个商业种群的比较中,饲料类型仍然是影响若虫存活率、繁殖力和雌虫寿命的最主要因素。地中海粉螟卵依旧表现最佳。在粉螨中,Acarus siro和Thyreophagus entomophagus支持了相对较高的若虫存活率,而Suidasia medanensis的表现最差。值得注意的是,在繁殖力方面,三个商业种群之间没有显著差异,但其繁殖力水平均受到饲料类型的强烈影响,取食Acarus siro的繁殖力显著高于其他粉螨,但仍低于取食地中海粉螟卵。雌虫寿命也呈现出类似趋势,取食地中海粉螟卵和Acarus siro的雌虫寿命最长。
3.3. 商业种群与花粉增强品系的比较
本实验的关键发现是,经过遗传选育的品系(1POL和2POL)在粉螨饲料上的表现显著优于商业对照种群(Agrobio)。在若虫存活率上,1POL和2POL品系取食Acarus siro和Thyreophagus entomophagus时,存活率与取食地中海粉螟卵无显著差异,且显著高于Agrobio种群。发育历期主要受饲料影响,取食地中海粉螟卵和Acarus siro的发育时间最短,且各种群间无差异。在繁殖力方面,1POL和2POL品系的产卵量显著高于Agrobio种群,尽管所有种群取食粉螨的繁殖力仍低于取食地中海粉螟卵,但Acarus siro再次成为粉螨中支持最高繁殖力的物种。此外,选育品系的雌虫寿命也显著长于商业种群。这些结果清晰地表明,针对亚optimal饲料(如花粉)的遗传选育,同样能提升肩毛小花蝽对另一种亚optimal饲料(粉螨)的利用效率。
结论与意义
本研究系统评估了粉螨作为肩毛小花蝽替代饲料的可行性,并深入探讨了不同种群和遗传背景对其利用效率的影响。主要结论可归纳为以下几点:首先,地中海粉螟卵仍然是保证肩毛小花蝽最佳生长发育和繁殖的黄金标准饲料。其次,在众多粉螨物种中,Acarus siro脱颖而出,成为最具应用潜力的替代品,它能支持较高的若虫存活率、可接受的发育速度以及相对较好的成虫繁殖力和寿命。第三,商业繁殖的肩毛小花蝽种群在适应粉螨饲料方面可能优于野生种群,这或许与商业种群在长期大规模饲养过程中对非自然饲料的适应有关。第四,也是最重要的发现,通过遗传选育获得的、对花粉饲料适应性增强的品系(1POL和2POL),在粉螨饲料上也表现出显著优势,包括更高的存活率、繁殖力和更长的寿命,这证明了遗传改良在提升天敌昆虫对经济型替代饲料适应性方面的巨大潜力。
这项研究的意义重大。在实践层面,它为解决天敌昆虫饲养成本高这一瓶颈问题提供了具体方案。研究结果表明,在肩毛小花蝽的规模化生产中,可以考虑在若虫阶段使用成本低廉的粉螨(特别是Acarus siro)作为主要或部分饲料,以大幅降低生产成本;而在需要最大化繁殖输出的成虫阶段,则可补充高质量的地中海粉螟卵。这种“分段饲养”或“调控亏缺饲喂”策略,有望在保证昆虫质量的同时,显著提高生产的经济效益。结合Reche等人(2025)提出的调控亏缺饲喂概念,即在不同发育阶段灵活搭配不同成本的饲料,其成本节约潜力将更为可观。在理论层面,本研究揭示了天敌昆虫不同发育阶段(若虫发育与成虫繁殖)对营养需求的差异性,以及遗传背景对昆虫适应不同饲料能力的关键作用。这为未来进一步优化天敌昆虫的饲料配方和选育策略提供了科学依据。最后,将粉螨作为田间补充食物来源,有助于在作物中维持肩毛小花蝽种群,即使在害虫稀少时期也能保持其种群基数,从而增强生物防治效果的稳定性和持久性。综上所述,这项发表于《Biological Control》的研究不仅证实了粉螨作为肩毛小花蝽经济型替代饲料的价值,更通过引入遗传改良的视角,为降低生物防治成本、推动其更广泛应用开辟了富有前景的新途径。