本發(fā)明涉及昆蟲飼料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種豌豆蚜室內(nèi)人工全純飼料及其飼養(yǎng)方法。
背景技術(shù)：
人工飼料(Artificial diets)是與天然食料相對應的俗稱，通常是指非昆蟲原來取食的天然食物的飼料，昆蟲在自然界取食的食料稱為天然飼料。人工飼料最早始于二十世紀初。1908年，Bogdanow首先報道了黑頰麗蠅(Vomitoria Calliphora)的人工飼料配方，在此之后，人工飼料的研究逐漸展開。
縱觀人工飼料近100年的發(fā)展歷史，50年代之前的研究主要集中在蚊、蠅和雜食性倉貯害蟲上，能夠通過人工飼料飼養(yǎng)的昆蟲僅有40多種。50年代以后由于有機殺蟲劑大批量地投入生產(chǎn)應用，有關(guān)害蟲防治和昆蟲基礎(chǔ)學科的研究開始盛行，對實驗昆蟲的種類和數(shù)量的需求迅速激增，從而促進了人工飼料的發(fā)展。50年代至60年代中期，植食性昆蟲的人工飼料逐漸發(fā)展。其中最具代表性的是Beck配制了含有玉米葉的半純飼料成功飼養(yǎng)了歐洲玉米螟(Ostrinia nubilalis Hübner)。在這之后，研究者們利用同樣的方式，利用“葉因子”配制半純飼料，成功飼養(yǎng)了二化螟(Chilo suppressalis Walker)、梨小食心蟲(Grapholitha molesta Busck)等數(shù)十種植食性害蟲。到了60年代中期，利用半純飼料和實用飼料飼養(yǎng)的植食性昆蟲達100多種。60年代中期到70年代中期，昆蟲的人工飼料開始全面化發(fā)展，可通過人工飼料飼養(yǎng)的昆蟲增至800余種，這其中包括了飼養(yǎng)難度極高的寄生性和捕食性昆蟲。一些食性高度特化的半翅目植食性昆蟲，例如豌豆蚜(Acythosiphon pisum Harris)、桃蚜(Myzus persicae Sulzer)等已可用人工全純飼料連續(xù)飼養(yǎng)。到了80年代以后，人工飼料飼養(yǎng)昆蟲已有一套較完備的理論體系。至今為止，國內(nèi)外報道的人類人工飼料配方已有近1300余種，成功飼養(yǎng)的昆蟲超過了1400種，但是真正能夠大批量飼養(yǎng)并且用于害蟲防治的僅有數(shù)十種。經(jīng)過一個多世紀的研究，研究者們形成了研制昆蟲人工飼料的理論。首先飼料要適應昆蟲取食和棲息的質(zhì)地；其次飼料中要有刺激取食或助食因子；再次飼料要消除抑制昆蟲取食的因子；最后飼料必須要有良好的防腐效果。
如今人工飼料已是研究昆蟲學的基本技術(shù)之一。這一技術(shù)不會受到季節(jié)和寄主等因子的限制，可隨時為相關(guān)的科學研究提供試驗蟲源。研究人員可以規(guī)定并且控制人工飼料的成分，正因如此，使用人工飼料飼養(yǎng)昆蟲不僅可以研究昆蟲的營養(yǎng)需求，測定殺蟲劑及抗蟲作物的效果，并能大量繁殖生理標準一致的昆蟲，最終為生物防治和發(fā)展資源昆蟲服務(wù)。
人工飼料可根據(jù)配制飼料的目的和成分分為三大類：(1)全純飼料(Holidic diets)，也稱為化學規(guī)定飼料(Chemically defined diets)，其完全由已知的純粹化學物質(zhì)配制而成，這類飼料基本用于昆蟲營養(yǎng)等方面的研究；(2)半純飼料(Meridic diets)，其多數(shù)成分為化學物質(zhì)，另外含有一種或者幾種源于動物、植物或微生物的尚未經(jīng)純化的物質(zhì)。實驗室內(nèi)飼養(yǎng)的昆蟲絕大多數(shù)屬于此類；(3)實用飼料(Practical diets)，又稱為半合成或者半人工飼料，主要未經(jīng)提純的天然營養(yǎng)物組成。此類飼料經(jīng)濟適用，適宜于大規(guī)模飼養(yǎng)。
人工飼料早期的應用側(cè)重于營養(yǎng)研究上。先將一種昆蟲的全純飼料研制成功，然后將飼料成分逐一剔除，觀察飼料成分對昆蟲生長發(fā)育的影響。50年代以后，同位素標記物在飼料中得以應用，使得人們對昆蟲的營養(yǎng)需要及養(yǎng)分代謝有了較全面的認識。80年代初期，利用植食性昆蟲半純飼料檢測植物抗蟲性成為了鑒別抗蟲作物的技術(shù)之一。到如今，研究人工飼料的主要目的是為了建立室內(nèi)實驗種群，為昆蟲毒理、生理等基礎(chǔ)學科研究和新農(nóng)藥的篩選提供生理一致的試蟲。在我國，昆蟲的大量飼養(yǎng)和應用方面也取得了較好的成績和經(jīng)驗，比如用人工卵大量飼養(yǎng)赤眼蜂(Trichogramma)進行田間防治試驗，瓢蟲的大量飼養(yǎng)研究等。在將來，利用人工飼料大量飼養(yǎng)天敵昆蟲進行生物防治及用于不育技術(shù)和遺傳防治的昆蟲依然是人工飼料主要的研究目標。
綜上所述，昆蟲的人工飼料的應用可以概括為以下幾個方面：(1)研究昆蟲的營養(yǎng)生理狀況，為害蟲生物防治奠定理論基礎(chǔ)；(2)建立室內(nèi)種群，提供生理指標一致的試蟲，用于研究及實施輻射不育、化學不育、引誘劑和遺傳防治等新技術(shù)；(3)飼養(yǎng)天敵昆蟲或者天敵昆蟲的寄主，進行生物防治；(4)飼養(yǎng)不育和用于遺傳防治的昆蟲供田間釋放；(5)培養(yǎng)無菌昆蟲，不僅可以研究殺蟲劑及其毒理作用，還可以培養(yǎng)害蟲微生物，研究生物防治；(6)檢測植物的抗蟲性；(7)飼養(yǎng)經(jīng)濟昆蟲，例如家蠶，使其不受氣候條件和桑樹生長的影響，全年在室內(nèi)飼養(yǎng)，增產(chǎn)蠶絲。
蚜蟲隸屬于動物界(Animalia)節(jié)肢動物門(Arthropoda)昆蟲綱(Insecta)半翅目(Hemiptera)胸喙亞目(Sternorrhyncha)。該亞目下的兩個總科，分別為球蚜總科(Adegoidea)及蚜總科(Aphidoidea)，兩總科再分13個科，500余屬，世界目前已知的蚜蟲種類有4700余種，主要分布于溫帶地區(qū)，絕大多數(shù)為農(nóng)作物害蟲。
蚜蟲是世界上主要的農(nóng)業(yè)害蟲之一。有報道稱在部分地區(qū)，由蚜蟲傳播病毒而對植物造成的危害超過了蚜蟲自身對植物造成的危害。蚜蟲的種類多、數(shù)量大、繁殖速度快、危害威脅重。蚜蟲利用尖利的口器刺吸植物汁液，使得受害植株由于營養(yǎng)被吸收，引起營養(yǎng)惡化，植株生長緩慢或停滯，出現(xiàn)泛黃、葉斑、卷縮、枝葉枯萎等不同癥狀，嚴重時可致植株死亡。
蚜蟲對農(nóng)林業(yè)的危害極其嚴重。2010-2011年，中國26×104hm2小麥中就有62.5％遭受了嚴重的蚜蟲危害，其中麥長管蚜(Sitobion acenae Fabricius)危害最為嚴重，致使華北平原、長江中游等地區(qū)的小麥產(chǎn)量下降了15-60％。蚜蟲是重要的傳播病毒的媒介。目前已知病毒的昆蟲傳播介體有600余種中，有275種屬于蚜蟲傳播，居世界傳病毒昆蟲之首，其中桃蚜是100多種植物病毒的載體。蚜蟲傳毒對農(nóng)作物的為害度遠超蚜蟲直接為害所造成的損失。蚜蟲除了可以直接為害農(nóng)作物和傳毒外，還可以排出透明粘稠的蜜露。蜜露散布在植物的花、莖、葉及果實部，甚至可布滿植株表面，導致植物生理作用受阻，影響植物的正常呼吸作用和光合作用，還可招致黑霉病。
蚜蟲的人工飼料始于上世紀30年代，Hamilton最先將蚜蟲置于含有人工飼料的膜下進行飼養(yǎng)，研究了蚜蟲的病毒傳播機制。50年代中期，Bradley首次將封口膜(Parafilm M)應用于蚜蟲的人工飼料飼養(yǎng)中。到了60年代，Mittler和Dadd及Auclair和Cartier等人分別飼養(yǎng)了桃蚜和豌豆蚜，在蚜蟲的人工飼料領(lǐng)域上取得歷史性突破，讓蚜蟲在人工飼料上存活數(shù)周，為后來的蚜蟲人工飼料提供理論與指導。在這以后，Kunkel、Srivastaca、Febvay、Douglas等大批研究者仔細分析了氨基酸、蔗糖、礦物質(zhì)、維生素和其他微量元素在蚜蟲體內(nèi)的作用，研究并改進蚜蟲的人工飼料。經(jīng)過半個多世紀的研究和發(fā)展，在實驗室條件下蚜蟲已經(jīng)可以取食人工飼料并成功進行繁殖飼養(yǎng)。
我國在蚜蟲的人工飼料領(lǐng)域起步較晚，研究也較落后?？露Y道和欽俊德在1983年用化學全純飼料飼養(yǎng)北京桃蚜；陳巨蓮、倪漢祥等于1995～1997年以豌豆蚜飼料的配方為基礎(chǔ)，通過改進配明確了麥長管蚜的人工飼料配方；李彩霞、高麗鋒等于1997年通過改良人工飼料飼養(yǎng)麥長管蚜和棉蚜(Aphis gossypii Glover)；趙亮、王森山等人于2013年通過人工飼料飼養(yǎng)麥長管蚜，比較了全純?nèi)斯わ暳虾桶爰內(nèi)斯わ暳现g的飼養(yǎng)差異。
人工飼料飼養(yǎng)昆蟲可以應用在許多領(lǐng)域，比如研究豌豆蚜體內(nèi)共生菌的相互作用和生物防治。以人工飼料作為介質(zhì)，亦可開展蚜蟲傳播病毒機制、營養(yǎng)生理、毒理與殺蟲活性物質(zhì)的生物測定等研究，對于定量評價轉(zhuǎn)基因植物表達的毒蛋白和農(nóng)藥等毒性物質(zhì)對天敵昆蟲的影響也有一定的借鑒意義。
豌豆蚜，又稱豌豆長須蚜、豌蚜，隸屬半翅目蚜科無網(wǎng)長管蚜屬，是豆科植物上主要的害蟲之一。豌豆蚜是世界性害蟲，1776年在英國第一次報道。在美國，豌豆蚜致苜蓿生產(chǎn)者每年損失大約6000多萬美元。在我國西北地區(qū)由于苜蓿蟲害的影響，每年造成10-30％的經(jīng)濟損失，其中蚜蟲類是最主要的為害種群。豌豆蚜常以成、若蚜群集于嫩莖、葉片、花與莢果上為害。豌豆蚜在一年之中通常有兩個高峰期，春季和秋季，偶爾也會在中夏產(chǎn)生高峰。
種內(nèi)多型現(xiàn)象在昆蟲學上是一種普遍的現(xiàn)象，也包括顏色多型。豌豆蚜有兩種色型：紅色型和綠色型。在我國，綠色型豌豆蚜分布于全國各地，國內(nèi)外對其研究也較為廣泛，但紅色型豌豆蚜分布范圍較小，根據(jù)調(diào)查，我國僅在新疆、甘肅、青海、寧夏、內(nèi)蒙古等部分地區(qū)。
豌豆蚜能傳播超過30種植物病毒，既能傳播菜豆、豌豆、甜菜、苜蓿、瓜類蔬菜上的非持久性病毒，也能傳播豌豆耳突花葉病和卷葉病等持久性病毒。后兩種病害會對豌豆造成重大的損害。豌豆蚜作為一種重要的模式昆蟲，許多蚜蟲的人工飼料都基于豌豆蚜的飼料而配制，所以對其人飼料的研究具有重要意義。
蚜蟲人工飼料的研究已近百年。在傳統(tǒng)蚜蟲的相關(guān)試驗中，試驗流程一般為預先種植蚜蟲的寄主植物，然后利用寄主植物飼養(yǎng)蚜蟲，最后再開展蚜蟲的相關(guān)試驗。然而寄主植物的種植通常需要大量的空間，如若遇到氣候不適宜的情況，寄主植物的種植必須依靠溫室，這個過程無疑會耗費大量的人力、物力、財力和空間。不同的寄主植物上的養(yǎng)分狀況不盡不同，由于植物自身因素的影響，或者由于土壤肥力分布不均，使得植株上的蚜蟲生理狀況不一致，尤其在相關(guān)的毒理試驗中會影響試驗數(shù)據(jù)的準確性。蚜蟲人工飼料飼養(yǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，使得蚜蟲在脫離寄主植物后可以短期或長期存活。利用人工飼料飼養(yǎng)蚜蟲，可以獲得生理狀況完全一致的蚜蟲，從而節(jié)約研究過程中的人力、無力、財力和空間。同時，研究者們也可以在小空間內(nèi)及特定的氣候試驗條件下，更加方便地進行蚜蟲試驗。這項技術(shù)已成為許多科研工作的重要試驗手段。除此之外，利用人工飼料有助于發(fā)現(xiàn)對蚜蟲有效的毒素，為抗蚜蟲的基因工程提供物質(zhì)方面的基礎(chǔ)。
利用人工飼料飼養(yǎng)蚜蟲，從實驗室飼養(yǎng)轉(zhuǎn)為大規(guī)模飼養(yǎng)是歷史的必然。近年來，我國人工飼料的研究取得了很大進展，但目前很多方面仍然停留在實驗室或者理論階段，未能真正應用于生產(chǎn)，究其原因，主要由于蚜蟲的人工飼料仍然存在諸多問題，例如飼養(yǎng)的蚜蟲體重輕、繁殖率不高、隨著繁殖代數(shù)增加導致繁殖力下降等。人們對于蚜蟲的天然飼料的成分組成、比例、以及蚜蟲和植物間相互作用所形成的取食系統(tǒng)的物理特性等方面依然缺乏深入了解，導致這項技術(shù)仍有不少的缺陷，無法達到天然飼料的飼養(yǎng)標準，所以尚不能滿足大規(guī)模飼養(yǎng)。蚜蟲人工飼料的改進任重而道遠。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了開發(fā)出滿足大規(guī)模飼養(yǎng)豌豆蚜的人工飼料，本發(fā)明提供了一種豌豆蚜室內(nèi)人工全純飼料及其飼養(yǎng)方法。
一種豌豆蚜室內(nèi)人工全純飼料，主要包括氨基酸儲備液、維生素儲備液、礦物質(zhì)儲備液和蔗糖混合液。
所述的氨基酸儲備液中各種氨基酸一共有20種，均為“L型”氨基酸，包括必需氨基酸和非必需氨基酸；其中必需氨基酸包括：賴氨酸(LYS)，色氨酸(TRP)，苯丙氨酸(PHE)，甲硫氨酸(MET)，蘇氨酸(THR)異亮氨酸(ISO)，亮氨酸(LEU)，纈氨酸(VAL)；非必需氨基酸包括：丙氨酸(ALA)，天冬酰胺(ASN)，天冬氨酸(ASP)，半胱氨酸(CYS)，谷氨酰胺(GLN)，甘氨酸(GLY)，谷氨酸(GLU)，脯氨酸(PRO)，絲氨酸(SER)，酪氨酸(TYR)，精氨酸(ARG)，組氨酸(HIS)。
優(yōu)選的，所述的氨基酸儲備液中各種氨基酸組份的含量如下[單位為mg·(50mL)-1]：
所述的礦物質(zhì)儲備液中各種礦物質(zhì)分別為：CuCl2·2H2O、FeCl3·6H2O、MnCl2·4H2O、ZnCl2和MgSO4·7H2O。
優(yōu)選的，所述的礦物質(zhì)儲備液中各種礦物質(zhì)組份的含量如下[單位為mg·(10mL)-1]：
所述的維生素儲備液包括8種水溶性維生素，分別為：生物素、泛酸鈣、葉酸、煙酸、吡哆醇、硫胺、膽堿、肌醇。
優(yōu)選的，所述的維生素儲備液中各種維生素組份的含量如下[單位為mg·(5mL)–1]：
所述的蔗糖混合液包括抗壞血酸、檸檬酸、MgSO4·7H2O、蔗糖。
優(yōu)選的，所述的蔗糖混合液中各組份的含量如下[單位為mg·(3mL)–1]：
一種豌豆蚜室內(nèi)人工全純飼料的配制方法，包括以下步驟：
A、配制氨基酸、礦物質(zhì)和維生素儲備液，并冷凍于-20℃無菌條件下；
B、解凍上述儲備液；按照不同濃度所需稱取蔗糖，再稱取定量的抗壞血酸、檸檬酸、MgSO4·7H2O混合，用超純水溶解；然后分別加入氨基酸、礦物質(zhì)和維生素儲備液混合攪拌；
C、稱量K3PO4·3H2O溶超純水中，最后添加至上述混合液中；保證混合液澄清，檢測pH值為7.0～7.5；
D、最后用超純水定容，用0.02μm細菌過濾器過濾混合液，分裝至無菌塑料管中，保存在-20℃無菌條件冰箱中待用。
所述的飼料保存不超過3個月。
一種豌豆蚜室內(nèi)人工全純飼料的飼養(yǎng)方法，按照下述步驟進行：本專利所用的飼養(yǎng)籠是由有機玻璃管加工而成的雙通管；拉伸石蠟膜封住養(yǎng)蟲籠一端，用移液器添加飼料至膜上，然后在上面再覆一層石蠟膜，避免飼料溢出蟲籠；用小毛筆挑取初孵2日齡若蚜轉(zhuǎn)接至飼養(yǎng)籠內(nèi)的石蠟膜上，倒置30秒以保證蚜蟲固定取食，再將飼養(yǎng)籠放正；置于RXZ型人工氣候箱內(nèi)飼養(yǎng)。
本發(fā)明所提供的豌豆蚜室內(nèi)人工全純飼料及其飼養(yǎng)方法，通過對蚜蟲的人工全純飼料的成分組成、比例、飼料的制備方法以及豌豆芽飼養(yǎng)方法及飼養(yǎng)條件等方面的較為全面研究，飼養(yǎng)的蚜蟲體重、繁殖率、繁殖力均有顯著提高，已經(jīng)可以滿足大規(guī)模飼養(yǎng)豌豆蚜的要求。
具體實施方式
實施例1
一種豌豆蚜室內(nèi)人工全純飼料，主要包括氨基酸儲備液、維生素儲備液、礦物質(zhì)儲備液和蔗糖混合液。
所述的氨基酸儲備液中各種氨基酸組份的含量如下[單位為mg·(50mL)-1]：
所述的礦物質(zhì)儲備液中各種礦物質(zhì)組份的含量如下[單位為mg·(10mL)-1]：
所述的維生素儲備液中各種維生素組份的含量如下[單位為mg·(5mL)–1]：
所述的蔗糖混合液中各組份的含量如下[單位為mg·(3mL)–1]：
實施例2
一種豌豆蚜室內(nèi)人工全純飼料，主要包括氨基酸儲備液、維生素儲備液、礦物質(zhì)儲備液和蔗糖混合液。
所述的氨基酸儲備液中各種氨基酸組份的含量如下[單位為mg·(50mL)-1]：
所述的礦物質(zhì)儲備液中各種礦物質(zhì)組份的含量如下[單位為mg·(10mL)-1]：
所述的維生素儲備液中各種維生素組份的含量如下[單位為mg·(5mL)–1]：
所述的蔗糖混合液中各組份的含量如下[單位為mg·(3mL)–1]：
實施例3
一種豌豆蚜室內(nèi)人工全純飼料，主要包括氨基酸儲備液、維生素儲備液、礦物質(zhì)儲備液和蔗糖混合液。
所述的氨基酸儲備液中各種氨基酸組份的含量如下[單位為mg·(50mL)-1]：
所述的礦物質(zhì)儲備液中各種礦物質(zhì)組份的含量如下[單位為mg·(10mL)-1]：
所述的維生素儲備液中各種維生素組份的含量如下[單位為mg·(5mL)–1]：
所述的蔗糖混合液中各組份的含量如下[單位為mg·(3mL)–1]：
實施例4
一種豌豆蚜室內(nèi)人工全純飼料的配制方法，包括以下步驟：
A、配制氨基酸、礦物質(zhì)和維生素儲備液，并冷凍于-20℃無菌條件下；
B、解凍上述儲備液；按照不同濃度所需稱取蔗糖，再稱取定量的抗壞血酸、檸檬酸、MgSO4·7H2O混合，用3mL超純水溶解；然后分別加入5mL氨基酸、0.1mL礦物質(zhì)和0.5mL維生素儲備液混合攪拌；
C、稱量150mg的K3PO4·3H2O溶于1mL超純水中，最后添加至上述混合液中；保證混合液澄清，檢測pH值為7.0～7.5；
D、最后用超純水定容至10mL，用0.02μm細菌過濾器過濾混合液，分裝至無菌離心管中，保存在-20℃無菌條件冰箱中待用。
所述飼料的營養(yǎng)組分需按次序混配，以避免沉淀產(chǎn)生。飼料保存不超過3個月。
實施例5
本專利所用的飼養(yǎng)籠是由有機玻璃管加工而成(h＝3cm，d＝2.5cm)的雙通管。拉伸石蠟膜封住養(yǎng)蟲籠一端，用移液器添加飼料至膜上(每個為100μL)，然后在上面再覆一層石蠟膜，避免飼料溢出蟲籠。用小毛筆挑取初孵2日齡若蚜轉(zhuǎn)接至飼養(yǎng)籠內(nèi)的石蠟膜上，倒置30秒以保證蚜蟲固定取食，再將飼養(yǎng)籠放正。置于人工氣候箱(RXZ型)內(nèi)飼養(yǎng)。
實施例6
將實施例5中人工氣候箱的溫度、光周期和濕度進行以下條件下的優(yōu)化選擇：
溫度為(20±1、24±1、28±1)℃；
光周期為L:D＝(8:16、12:12、16:8)；
濕度為RH＝(55±5、70±5、85±5)％。
綠色型豌豆蚜，24℃的相對日均體重增長率為0.26±0.03％，RH＝70％條件下的相對日均體重增長率為0.26±0.03％，平均產(chǎn)仔量為9.8±0.9頭/單雌，在L:D＝12:12條件下平均產(chǎn)仔量為13.2±2.0頭/單雌，凈生殖率R0分別為11.47±3.02％，綠色型豌豆蚜生長發(fā)育的最適溫度為24℃，最適相對濕度為70％，最適光周期L:D＝12:12；
紅色型豌豆蚜，在20℃日均體重增長率分別為0.22±0.03％，在RH＝70％條件下的相對日均體重增長率為0.25±0.03％，平均產(chǎn)仔量為6.4±2.9頭/單雌，在L:D＝12:12平均產(chǎn)仔量為13.6±3.6頭/單雌，凈生殖率R0分別為4.47±1.82％，紅色型豌豆蚜生長發(fā)育的最適溫度為20℃，最適相對濕度為70％，最適光周期L:D＝12:12。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。