β-胡萝卜素及饲料形态对七星瓢虫成虫生物学的影响

林 会， 刘东阳， 王 勇， 江连强， 郭仕平， 刘虹伶， 刘 超， 伍兴隆，蒲德强*

(1.四川省农业科学院 植物保护研究所， 四川 成都 610066； 2.四川农业大学， 四川 温江 611130； 3.四川省烟草公司 凉山州公司， 四川 西昌 615000； 4.中国烟草总公司 四川省公司， 四川 成都 610041)

0 引言

【研究意义】蚜虫是玉米、小麦、油菜、烟草、茶树及辣椒等作物上的主要害虫[1-3]，具种类繁多，扩散能力强，发育历期短，繁殖快等特点。蚜虫刺吸植物组织的汁液，造成植物体内营养和水分损失，严重影响植物生长，进而影响作物的产量和品质。同时，蚜虫是传播病毒的主要介体[4]。由于化学农药使用不当，导致农药残留、生态污染及病虫抗药性等问题，急需探究更多的无公害防治技术，如生物防治。七星瓢虫是多种蚜虫的优势天敌，具有应用范围广，捕食量大，控害效果持久的优点，所以越来越多的学者开展七星瓢虫的规模繁育与生产上防治蚜虫技术的研究。探索七星瓢虫最佳饲养条件，获取更多七星瓢虫防治蚜虫，对提高生物防治作用具有重要意义。【前人研究进展】曾睿琳等[5]探究不同种类昆虫蛋白饲料对七星瓢虫的饲养效果表明，蜂蛹组成的人工饲料饲喂七星瓢虫后其产卵量显著高于其他组分的饲料，但显著低于豆蚜饲喂的七星瓢虫。已有研究比较了七星瓢虫人工饲料和蚕豆蚜的营养成分含量差异，并明确了七星瓢虫生长、发育和生殖所需的关键营养因子及最适含量[6]。国内人工饲料饲养瓢虫的产卵量均低于豆蚜饲养，蚕豆蚜饲养七星瓢虫种群的单头雌虫产卵量为956.38粒[7]。此外，人工饲养七星瓢虫规模占用的空间较大，繁育时间较长，产量较低，所以要进一步探索人工饲料对七星瓢虫产卵量的影响。在人工饲料中添加β-胡萝卜素能大幅提高异色瓢虫的存活率[8]。β-胡萝卜素还具有抗氧化作用，是一种自由基清除剂，能够保护卵泡和子宫细胞[9]。张屾等[10]在半合成人工饲料中添加肝脏提取物饲养瓢虫，证实猪肝可以作为人工饲料的可行性。另外饲料的粘度和均匀度均会对七星瓢虫产生一定影响，饲料物理状态对七星瓢虫也有影响[11]。【研究切入点】曾睿琳等[5]找到了能够提高七星瓢虫产卵量的人工饲料成分(即蜂蛹组成的干粉人工饲料)，但未深入探究干粉饲料和糊状饲料对七星瓢虫生物学特性的影响。程英[7]研究表明，取食人工饲料的七星瓢虫的生物学特性不及整个生命周期都取食蚜虫的七星瓢虫。根据相关文献报道，β-胡萝卜素对七星瓢虫的生物学特性能够起到一定作用，但未明确最佳β-胡萝卜素饲喂浓度。因此，人工饲料最佳的制作方式及β-胡萝卜素添加量等问题还有待探究。【拟解决的关键问题】采用室内培养试验，以β-胡萝卜素不同浓度制作2种形态的人工饲料(干粉、糊状饲料)，探索优化人工饲料的组成与形态，即β-胡萝卜素添加量及饲料形态对七星瓢虫生物学特性(七星瓢虫成虫取食、交配、寿命、产卵等)的影响，旨在明确β-胡萝卜素最佳饲喂剂量和饲料制作方法，为规模化饲养七星瓢虫提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 七星瓢虫 初始种群取自四川省农业科学院植物保护研究所昆虫实验室。在室内以豆蚜连续饲养6代以上，供试瓢虫卵自孵化后连续饲喂豆蚜，直至成虫第1次交配时，用培养皿收集交配的成对成虫。所有虫源均在室内饲养，环境条件：温度(25±1)℃，相对湿度 (75±7)%，光周期10 L∶14 D，光强18 000 Lx。

1.1.2 豆蚜 初始种群取自四川省农业科学院植物保护研究所昆虫实验室，以蚕豆为寄主植物，在实验室内连续饲养8代以上。

1.1.3 试剂β-胡萝卜素和琼脂粉，市购。

1.1.4 基础饲料 由蜂蛹干粉30 g+蔗糖15 g+猪肝干粉20 g+油菜花粉20 g+蚜虫粉2 g+橄榄油2 g+香蕉干粉10 g+纯净水400 mL+琼脂5 g+山梨酸钾1 g组成，自制。

1.1.5 仪器设备 CD-216 TMZL海尔家用电冰箱，FA2204B电子分析天平，C21-ST2106美的电磁炉，DT87577移液枪，JZE-R2烘干机，HC-800粉碎机，玻璃棒、100 mL烧杯及500 mL烧杯等。

1.2 试验设计

1.2.1β-胡萝卜素不同添加量对七星瓢虫成虫生物学的影响 试验设5个处理：T1～T5，各处理分别饲喂由基础饲料+不同添加量β-胡萝卜素(5 mg/kg、10 mg/kg、15 mg/kg、20 mg/kg和25 mg/kg)组成的饲料。每个处理30个重复，每个重复为1对雌雄七星瓢虫，每个培养皿放1对，共计150对。七星瓢虫初次产卵后继续饲喂40 d，其中，前20 d喂养糊状饲料和豆蚜，后20 d喂养干粉饲料和豆蚜。

1.2.2 不同形态饲料饲喂对七星瓢虫产卵量的影响 采用双因素试验设计，因素1：饲料种类，分别为含有不同添加量β-胡萝卜素(5 mg/kg、10 mg/kg、15 mg/kg、20 mg/kg和25 mg/kg)的饲料T1～T5；因素2：饲料形态，干粉饲料与糊状饲料。成虫放入培养皿后第1次产卵开始饲喂，按照2 d饲料+1 d蚜虫的方式喂养(每个处理组投喂量相同)，饲料用塑料片盛放，连续饲喂40 d。

1.3 试验方法

1.3.1 饲料配制 在基础饲料中分别添加不同量的β-胡萝卜素配制，β-胡萝卜素添加量具体为T10.25 g，T20.50 g，T30.76 g，T41.01 g，T51.27 g。饲料分别制成2种形态：糊状和干粉，所有饲料均在实验室内配置分装。为保证可溶饲料的营养成分及防止饲料变质、发霉，人工饲料的配置遵循少量多次的原则，每次配置后糊状饲料的使用期限不得超过15 d，配制干粉饲料时则把个饲料成分用搅拌机搅拌均匀。2种饲料均于4℃冰箱内保存备用。

1.3.2 观察指标

1) 取食频次。在第14天至第16天，以喂完蚜虫后第1天换饲喂人工饲料的15:00—16:00进行观察，隔12 min观察1次，有取食现象记为1，无则记为0，记录5个处理中每个培养皿内七星瓢虫的取食现象。计算平均取食频次。

2) 交配频次。在第14天至第16天每日15:00—16:00进行观察，隔12 min观察1次，有交配现象记为1，无则记为0。计算平均交配频次。

3) 产卵量及孵化率。每天9:00、12:00、14:00和17:00清出、收集培养皿内的七星瓢虫卵块并统计卵粒数，将收集的卵块做好日期与组别标记。将收集的瓢虫卵块置于对应培养皿上放置于实验室室温下，在第14天至第16天时每个处理取30个卵块，分别编号记录每个卵块的卵粒数，孵化出的幼虫数量，统计孵化率，孵化的幼虫及时转移，防止其幼虫取食未孵化的卵块。计算每对七星瓢虫的产卵量和平均孵化率。

4) 存活率。每天检查记录培养皿内死亡的七星瓢虫成虫数，试验结束时计算各处理的存活率。

5) 体重。试验结束后每个处理选取6对七星瓢虫进行称重，计算每对成虫的平均体重。

1.4 数据统计与分析

采用SPSS 21.0数据分析系统进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 β-胡萝卜素不同添加量饲喂七星瓢虫成虫的生物学特性

从图1看出，在整个观察周期内，不同处理七星瓢虫成虫的生物学特性存在差异。

2.1.1 取食频次 5个处理七星瓢虫的平均取食频次为0.166～0.383次/min，随β-胡萝卜素添加量增大平均取食频次呈先升再降再升再降趋势，为T4>T2>T1>T5>T3，其中，T4最多，T2其次，为0.325次/min，T3最少。各处理间无显著差异。

2.1.2 交配频次 5个处理七星瓢虫的平均交配频次为0.072～0.217次/min，随β-胡萝卜素添加量增大平均交配频次呈先升后降再升趋势，为T2>T5>T4>T1>T3，其中，T2最高，T5其次，为0.200次/min，T3最低。各处理间无显著差异。

2.1.3 产卵量 5个处理七星瓢虫的平均产卵量为59.43～123.53粒/对，随β-胡萝卜素添加量增大平均产卵量呈先增后减趋势，为T4>T5>T3>T2>T1，其中，T4最高，T5其次，为111.07粒/对，T1最低。T4与T5、T3差异不显著，但均显著高于T1、T2；T1与T2间无显著差异。

2.1.4 孵化率 5个处理七星瓢虫的平均孵化率为72.90%～81.80%，随β-胡萝卜素添加量增大平均孵化率呈先升后降趋势，为T4>T2>T5>T1>T3，其中，T4最高，T2其次，为81.70%，T3最低。各处理间无显著差异。

2.1.5 死亡率 5个处理七星瓢虫的死亡率为18.32%～23.33%，随β-胡萝卜素添加量增大死亡率呈先降后升趋势，为T1>T5>T4>T2>T3，其中，T1最高，T5其次，为21.54%，T3最低。各处理间无显著差异。

2.1.6 体重 5个处理七星瓢虫的体重平均为0.057～0.064 g/对，随β-胡萝卜素添加量增大体重呈先升后降再升趋势，为T3>T5>T2>T1>T4，其中，T3最高，T5其次，为0.062 g/对，T4最低。各处理间无显著差异。

2.2 不同形态饲料饲喂七星瓢虫的产卵量

从表1看出，糊状饲料饲喂七星瓢虫各处理的产卵量为630～1 349粒，为T3(1 349粒)>T4(1 272粒)>T5(985粒)>T1(839粒)>T2(630粒)；干粉饲料饲喂七星瓢虫各处理的产卵量为T4(2 434粒)>T5(2 347粒)>T3(1 773粒)>T2(1 235粒)>T1(944粒)。T3、T4和T5的2种形态饲料饲养七星瓢虫的总产卵量分别为3 122粒、3 706粒和3 332粒，随着β-胡萝卜素添加量增加七星瓢虫的产卵量呈先增后减趋势。T4七星瓢虫的总产卵量最高，与T1和T2差异显著，与T3和T5差异不显著。T1、T2和T3的糊状饲料与干粉饲料饲喂后七星瓢虫的产卵量差异不显著，T4的产卵量差异显著，T5的产卵量差异极显著。糊状饲料饲喂T1、T2和T5七星瓢虫的产卵量差异不显著，但与T3、T4差异显著，T3与T4的产卵量差异不显著；干粉饲料饲喂七星瓢虫的产卵量各处理间差异显著。干粉饲料饲喂后七星瓢虫的总产卵量为8 733粒，糊状饲料饲喂的为5 075粒，干粉饲料饲喂后七星瓢虫的总产卵量极显著高于糊状饲料。

表1 不同形态饲料饲喂七星瓢虫的产卵量

3 讨论

有研究表明，以雄蜂蛹饲养瓢虫能使其产卵，饲喂人工卵赤眼蜂蛹足以保证七星瓢虫成虫特征的形成(生殖器官的成熟)[11]，但不能完全满足成虫生殖生长的需要[12]。目前，人工饲料的成分主要为昆虫源原料，包括蜂蛹、蚜虫粉等；半合成人工饲料则以非昆虫源原料包括猪肝、花粉等为主成分[13]。本研究用含有猪肝、蜂蛹等的人工饲料成功地饲养了七星瓢虫，但七星瓢虫取食人工饲料的量很少，营养物质的量达不到取食蚜虫的标准，从而不能源源不断地形成卵黄原蛋白以保证卵的成熟，使得产卵量降低[14]。这也可能是导致七星瓢虫产卵量较低的原因之一。

目前瓢虫的人工饲料有粉状、流体状和半固体状等。孙毅等[6，15]研究发现，流体状人工饲料不利于瓢虫取食，且容易受杂菌污染变质发霉，不利于储存；前20 d采用糊状饲料饲喂七星瓢虫，其养分虽混合均匀，水分充足，但容易变质、结块霉变，且容易粘住七星瓢虫，导致七星瓢虫不能正常活动而死亡。另外糊状饲料水分较充足，通过观察发现，七星瓢虫只附着在食物表面吸取糊状饲料水分，这可能是导致七星瓢虫产卵量比干粉饲料饲养产卵量低的原因。半固体状人工饲料提供合适的湿度，瓢虫易取食，储存期在4℃下可以保存20～25 d。粉状饲料饲养的七星瓢虫产卵量显著高于糊状饲料，粉状饲料的细度、均匀度等也可能影响昆虫的取食，从而影响产卵量[15-16]。

β-胡萝卜素是维生素A的前体物质[17]，是一种脂溶性化合物，仅存于动物体中，在肝脏中的含量丰富，在生物体中发挥着重要作用，如光保护、着色，其是生物体内重要激素的前体和抗氧化剂[17-21]。β-胡萝卜素的缺乏降低幼虫在生长过程中的趋光反应[22]。七星瓢虫自身不能合成β-胡萝卜素，然而在蚜虫的基因组中发现含有类胡萝卜素生物合成的基因[19]。本研究饲料中除包含有肝脏外，还额外增加了β-胡萝卜素，观察发现，随着β-胡萝卜素添加量的增加，七星瓢虫卵的颜色逐渐加深。采用含有β-胡萝卜素的人工饲料饲喂七星瓢虫的产卵量偏低，可能受前期糊状饲料的影响所致。β-胡萝卜素在改善人工饲料品质方面具有巨大潜力，且表现出浓度依赖性。SUN等[8]研究表明，与蚜虫饲养的瓢虫相比，含有β-胡萝卜素的人工饲料饲喂的瓢虫成虫产卵量较少，但产卵前期和孵化率均无差异。造成该试验七星瓢虫产卵量低的原因也可能是β-胡萝卜素添加量不合适，还有待进一步探究。

4 结论

人工饲料添加一定剂量的β-胡萝卜素对七星瓢虫生长、发育具有一定影响。β-胡萝卜素添加量为15 mg/kg、20 mg/kg和25 mg/kg的饲料饲养七星瓢虫的产卵量分别为3 122粒、3 706粒和3 332粒，随着β-胡萝卜素添加量增加七星瓢虫的产卵量呈先增后减趋势。β-胡萝卜素添加量为20 mg/kg时七星瓢虫的产卵量最高，与添加量为5 mg/kg和10 mg/kg时差异显著，与添加量为15 mg/kg和25 mg/kg时差异不显著。各处理的取食频次、交配频次、体重、死亡率和孵化率分别为0.166～0.383次/min、0.072～0.217次/min、0.057～0.064 g/对、18.32%～23.33%及72.90%～81.80%，处理间的差异不大。饲喂不同状态人工饲料情况下，饲喂干粉饲料的产卵量高于糊状饲料，20 mg/kg和25 mg/kg糊状饲料与干粉饲料饲喂七星瓢虫的产卵量差异分别为显著和极显著。综上得出，干粉饲料饲养七星瓢虫的产卵量高于糊状饲料。β-胡萝卜素添加量为20 mg/kg的饲养效果最佳。在规模化饲养时应根据实际情况确定最佳的β-胡萝卜素添加量。