Chiou Ling Chang

Център за селскостопански изследователски дейности в Тихоокеанския басейн, USDA-ARS, 2727 Woodlawn Drive, Хонолулу, Хавай 96822

Резюме

Въведение

Производството на евтини, но висококачествени стерилни насекоми е цел за успешни програми за техника на стерилни насекоми. Продуктите с дрожди са основният хранителен компонент в диетата, използвана за масово отглеждане на възрастни и ларви на плодови мухи в тези програми (Schroeder et al. 1972; Cangussu and Zucoloto 1992, 1997; Placido-Silva et al. 1997; Aluja et al. . 2001; Rohlfs and Hoffmeister 2005). Бирена мая, Saccharomcyes cerevisiae и торула, Candida utilis са двете най-често използвани дрожди при масово отглеждане на плодови мухи.

Високите разходи за използване на внесени бирени дрожди за масово отглеждане на ларви и възрастни превърнаха скрининга в други по-рентабилни местни дрожди приоритет. Дрожди като FNILS65, FNI200, FNI210, LBI2240, GSH и RDA500 могат да бъдат получени удобно (Lallemand, www.lallemand.com). FNI LS65 е първично отглеждан дрожден екстракт на прах, т.е.не се отглежда върху зърно. FNI200 е пептонов прах за бирена мая, докато FNI210 е дестилиращ дрожден пептон на прах. Както FNI200, така и FNI210 съдържат всички основни микробни растежни фактори за двете плодови мухи, като високо ниво на амино азот, пептиди, витамини и минерали и са икономични и добри алтернативи, използвани за много видове ферментации, включително култури и биоремедиация. LBI2240 е битова бира с дебит, която е дебетирана без използване на химикали и дезактивирана чрез нагряване и изсушаване на валяк. LBI2240 е целноклетъчна мая, докато FNILS65, FNI200 и FNI210 са хидролизирани дрожди.

Разработена е „течна“ диета за ларви, която облекчава необходимостта от обемен агент, който да замени използваната в момента изкуствена диета за плодови мухи „USDA стандарт“, която се състои предимно от захароза, протеини и пълнител (фураж) (Tanaka и др. 1969). Ако течната диета е включена в обект за масово отглеждане, разходите, свързани с изхвърлянето на стандартната диета, могат да бъдат намалени и това спестява потенциално пространство и намалява въздействието върху околната среда.

В това проучване бяха оценени 14 дрожди и продукти от дрожди за диети за възрастни и съответно 21 дрожди и продукти от дрожди за течна диета за ларви, за да се определи най-добрият продукт за рентабилно масово отглеждане. Различните биологични параметри на развитие на мухите бяха сравнени, след като те се хранеха с експериментални диети или стандартна диета с „млечна храна“. Бирената мая не се използва като контрол, тъй като не показва значителни разлики от диетата с млечни храни (Chang et al. 2006).

Материали и методи

Насекоми

Ларвите на ориенталската плодова муха, Bactrocera dorsalis (Hendel) (Diptera: Tephritidae), са били използвани за оценка на различни продукти от дрожди при диета с ларви; и възрастни от мухата, Ceratitis capitata (Wiedemann), ориенталска плодова муха, B. dorsalis (Hendel) и пъпешна плодова муха, B. cucurbitae (Coquillett) (генетичен щам за полов живот) са използвани за оценка на различни продукти от дрожди при диети за възрастни. Яйцата, събрани в рамките на един час след яйценосенето, и какавидите, събрани 2 дни след събирането на ларвите, са предоставени от звеното за отглеждане на плодови мухи на Службата за земеделско изследване, Център за селскостопански изследвания в Тихоокеанския басейн в Хонолулу, Хавай през цялото това проучване. Както диетата, така и насекомите се поддържат при 25 ° C, 65% относителна влажност и 12: 12 L: D.

Тествани дрожди и химикали

Продуктите с дрожди, използвани в това проучване, включват четири основни дрожди, FNILS65, FNI200, FNI210 и LBI2240, обогатени с глутамин дрожди, GSH (G), обогатени с витамини дрожди с висок B-комплекс, RDA500 (R) и техните комбинации (FNILS65, FNILS65R, FNILS65G, FNILS65GR, FNI200, FNI200R, FNI200G, FNI200GR, FNI210, FNI210R, FNI210G, FNI210GR, LBI2240, LBI2240G, LBI2240FNILS65), предоставени от Lallemand, бяха оценени заедно с корейски дрожди (K), които бяха закупени от Co., Ltd. . Beeryeastkorea.com) и торула дрожди (T), закупени от Borregaard (www.borregaard.com) и използвани в течни диети и като стандартни контролни диети, също бяха оценени. Маслото от пшенични зародиши (W) се използва като хранителен подобрител, тъй като предишната ни работа показа, че добавянето на масло от пшенични зародиши към течна диета би повишило ефективността (Chang and Vargas 2007). Цялата хранителна информация за дрожди, използвани в това проучване, е показана в Таблица 1. Бирената мая не беше като контрол, тъй като не показваше значителни разлики от диетата с млечни храни (Chang et al. 2006).

маса 1.

Сравнителни хранителни вещества от LBI2240, FNI LS65, FNI 200, FNI 210, RDA500 и GSH (данните са предоставени от Lallemand Bio-Ingredients)

оценка

продължи

Диети за възрастни

Пет грама FNILS65, FNI200 или FNI210 всеки и техните девет продукта, FNILS65G, FNILS65R, FNILS65GR, FNI200G, FNI200R, FNI200GR, FNI210G, FNI210R, FNI210GR и двете контролни дрожди от ICN Biochemicals.com (www.usbweb.com), съответно, бяха смесени с 15 грама захароза, за да се създаде 20 грама диета за възрастни с дрожди/захар (1: 3) за всяка възрастна клетка. Десет грама какавиди (равно на приблизително 1000 възрастни) бяха поставени във всяка метална клетка за възрастни (26 см × 26 см × 26 см) за еклозия на възрастни, заедно с двадесет грама всяка диета и вода. Възрастните се хранят ad lib. през целия експеримент. При полова зрялост (11 дни за ориенталската плодова муха, пъпешовата муха и 7 дни за мухата) във всяка клетка се поставя чаша за яйцеклетка (12 унции, 9 × 7 см; 8 унция чаша с мед с 250 перфорирани дупки) за 24 часа в продължение на 7 дни. Яйцата, събрани кумулативно през тези седем дни, са използвани за изчисляване на броя на яйцата на женска на ден (Chang et al, 2006). Всяко третиране имаше четири клетки и беше повторено три пъти от три различни партиди мухи и данните бяха анализирани с помощта на SAS еднопосочна ANOVA (SAS, 2002). Параметрите за оценка на диетите за възрастни бяха производството на яйца и излюпването на яйца.

Течна диета с ларви

Около 37 500 (2,5 ml, приблизително 15 000 яйца на ml за ориенталската плодова муха) едночасови яйца бяха нанесени върху парче гъба (2,5 × 10 cm), с диамантена форма нагоре, използвайки или пластмасова пипета или дозатор. Яйцата се напръскват внимателно с дестилирана вода, за да се разпределят равномерно по повърхността на гъбата. След това гъбата беше поставена върху диетично наситената по-голяма гъба. Излюпването на яйца се определя чрез изваждане на броя на неизлюпените яйца от 100 яйца, всяко върху попиваща хартия след 72 часа. Средното люпене на яйца е получено от средната стойност на четири повторения. След излюпването на яйцата ларвите се хранят ad libitum в течна диета при 25 ° C, 65% относителна влажност, докато ларвата не започне да изскача от таблата за ларви след 8 дни. Ларвите се събират във вода и се пресяват във вермикулит за учене. Какавидите се пресяват от вермикулит и се събират ежедневно в продължение на четири последователни дни. Всички тестове в това проучване са проведени при 25 ° C, 65% относителна влажност и 12:12 L: D.

Оценка на дрожди

Редът на оценка на дрождите в това проучване е извършен, както е описано по-долу:

Четири дрожди с добавка на масло от пшенични зародиши (1% от обема вода) (FNILS65W, FNI200W, FNI210W и KW) и корейски дрожди (K) без масло от пшеничен зародиш бяха първо скринирани въз основа на параметрите на процентно възстановяване на кученцата, продължителност на ларвите, тегло на кученцето, процент поява на възрастен, процент летци, чифтосване, производство на яйца, период на израстване на пика и люпене на яйца, както е описано в Chang et al. 2006. (2) Тези с най-добро представяне (A, B) от (1) бяха допълнително комбинирани с GSH (G) или RDA (R) или и двете (GR), за да видят някакво подобрение. (3) Двамата най-добре представили се отново (C, D) бяха сравнени с T със или без масло от пшенични зародиши (TW, T), за да се определи най-ефективната рентабилна мая. (4) Най-добрият изпълнител (E) беше сравнен с LBI2240, LBI2240W, LBI2240G, LBI2240GW, LBI2240FNILS65W и LBI2240FNILS65. Дрождите или техните комбинации, които са се представили най-добре (F), са избрани за масово отглеждане на диетична формулировка за ларви на ориенталски плодови мухи. Оценката на дрождите може да бъде представена по схемата, както следва:

FNI200W, FNILS65W, FNI210W, KW, K (двете най-добри = A, B)

AW, AGW, ARW, AGRW, BW, BGW, BRW, BGRW (двете най-добри = C, D)

C, CW, D, DW, T TW (най-добрият = E)

LBI2240, LBI2240W, LBI2240G, LBI2240GW, LBI2240FNILS65W, LBI2240FNILS65, E (най-добрият = F)

Данни и статистически анализ

Критериите за оценка на течната диета и нейната система за доставка бяха продължителността на ларвите, възстановяването на кученцата (брой какавиди, произведени от броя на засятите яйца; изразено като процент), тегло на кученцето, еклозия на възрастни, чифтосване, процент на възрастни, които могат да летят, яйце производство на последващо поколение и излюпване на яйца, както е описано от Chang et al. (2006) и FAO/IAEA (1998; 2003). Данните са представени като средни стойности ± SE (стандартни грешки) и са получени от поне четири партиди за всяко лечение. Различията между диетите се определят чрез дисперсионен анализ (ANOVA) и средствата се разделят с помощта на тест на Tukey при α = 0,05 (SAS Institute 2002).

Резултати и дискусия

Диети за възрастни

Както е показано в таблица 2, medfly произвежда най-много яйца/женски/ден, когато се храни с дрожди FNILS65, FNILS65G, FNILS65R, FNI210, FNI210G, FNI210R, FNI210GR, FNI200. Добавянето на G, R или GR не увеличава производството на яйца. B. dorsalis е бил най-продуктивен при FNI210GR и контролната диета ICN. B. curcurbitae бяха най-продуктивни на FNI210, независимо от допълнителните хранителни вещества. Този вид се справя добре и с USB контролната диета. Няма значителни разлики в излюпването на яйцата, независимо от вида на дрождите в диетата на която и да е от тези плодови мухи. Броят на ларвите/женски/ден (брой яйца ×% излюпване) за C. capitata е значително по-голям, отколкото при диетата FNI210GR. Няма значителни разлики в производството на ларви за B. dorsalis или B. curcurbitae. По този начин най-добрите диети са FNI210GR за C. capitata, FNI210GR или ICN за B. dorsalis и FNI210 или USB за B. curcurbitae.

Таблица 2.

Оценка на 14 дрожди в диета за възрастни с плодови мухи за C. capitata (CC), B. dorsalis (BD) и B. cucurbitae (BC) за производство на яйца, излюпване на яйца и прогнозни ларви/женски/ден

Течни диети

Следващите стъпки са как идентифицирахме най-ефективната мая за течна диета за ориенталската плодова муха, B. dorsalis.

За идентифициране на най-добрите потенциални дрожди от наличните ни запаси, които включват FNI200, FNILS65, FNI210. Тези дрожди са включени в стандартната течна диета с масло от пшенични зародиши, защото предишната ни работа показа, че добавянето на масло от пшенични зародиши към течна диета би повишило ефективността (Chang and Vargas 2007). Предварителните тестове показаха, че дрождите FNI200, FNILS65 и Корея са най-обещаващи на базата на броя на произведените какавиди и полетната и способността за чифтосване на възрастни.

Възстановяването на кученцата от ларви, отглеждани в диета FNI200W, FNILS65W, KW или K, не се различава сред тях и е значително по-високо от тези, отглеждани при диета FNI210W. Полетът на възрастни и чифтосването от ларви, отглеждани в диета FNI200W, FNILS65W или KW, също са значително по-високи от тези от отглежданите в диета К. Няма данни за чифтосване от диетата FNI210W, тъй като няма достатъчно възрастни, които да извършат теста за чифтосване. Сред диетите FNI200W, FNILS65W, FNI210W, KW и K, диетата с FNI210W дава най-малко какавиди. Ларвите, отглеждани в диети с FNILS65 и KW, се развиват по-бързо от FNI200W и FNI210W. Повече възрастни се появиха от ларви, отглеждани в диета FNI200W и FNILS65W, отколкото тези от диета FNI210W, KW и K, въпреки че нямаше значителни разлики между тези три. Производството на яйца от ларви, отглеждани в диета с FNI210W, FNI200W или FNILS65W, дава най-голям брой яйца, въпреки че няма значителни разлики между FNI200W, FNI210W и FNILS65W. Производството на яйца от диети с К обаче е ниско. Няма разлики в излюпването на яйца между леченията (Таблица 3).

Таблица 3.

Скрининг на дрожди FNI200, LS65, FNI210 и Корея върху течна диета за личинки B. dorsdis

Тези резултати показват, че има сходство в хранителните вещества, необходими на възрастните и ларвите. Както възрастните, така и ларвите на плодовите мухи, хранени с диета FNI210W, са в състояние да произведат повече яйца, отколкото тези, хранени с други диети. Въз основа на горните резултати FNI200W, FNILS65W и KW бяха обещаващи. KW не беше изследван допълнително, тъй като наличността и неговият втвърден характер. Следователно, FNI200 и FNILS65 бяха избрани за допълнителна оценка.

Обогатените с глутамин дрожди G и/или обогатените с висок витамин дрожди R са включени в диетите с FNI200 и FNILS65. Диетите с име FNI200W, FNI200RW, FNI200GW, FNI200GRW, FNILS65W, FNILS65RW, FNILS65GW, FNILS65GRW са получени от комбинацията от FNI200 или FNILS65 с G в съотношение 80:20 или RDA в съотношение 95: 5, или и двете (GR), съответно (вижте Таблица 4 за подробности за тези комбинирани диети). Сред тези осем диети ларвите, отглеждани в диети с FNI200GW, FNI200GRW, FNILS65GW и FNILS65GRW, имат сходни показатели и произвеждат най-висок процент какавиди. Диетите с FNI200RW и FNILS65RW бяха във втория ранг, а FNI200W и FNILS65W произвеждаха значително по-нисък процент какавиди от тези от други. Това предполага, че GSH, обогатена с глутамин мая, е успяла да подобри ефективността, докато обогатена с витамини мая RDA500 не е повлияла на производителността. Ларвите, отглеждани в диети със серия FNILS65, особено FNILS65GW и FNILS65GRW, се развиват по-бързо и произвеждат по-тежки какавиди от тези от диети със серия FNI200, въпреки че не се различават съществено по други параметри. Диетите с FNI200GW и FNILS65GW бяха избрани за допълнителна оценка, тъй като се представиха най-добре (Таблица 5).

Таблица 4.

Относителна пропорция на различните източници на протеини, използвани за всяка тествана диета

Таблица 5.

Ефект на RDA и/или GSH върху ефективността на плодовите мухи, когато RDA и/или GSH са включени в течната диета на ларвите

Таблица 6.

Сравнение на представянето на плодовите мухи от отглеждането на B. dorsalis в диета с FNI200, LS65 и дрожди торула

Таблица 7.

Сравнение на представянето на плодовите мухи след отглеждане на ларви на B. dorsalis в LBI2240, LBI2240 и LS65 микс или LS65 диета

В заключение, ние избираме и препоръчваме LBI2240 + FNILS65W (3: 1) вместо FNILS65GW като най-рентабилната мая за ориенталска диета с личинки от плодови мухи в нашето проучване. Как и защо тези две дрожди са по-добри от другите, няма да стане ясно, докато не разберем функционалните връзки между диетичните компоненти и ефективността на насекомите. Следователно са необходими основни и приложни хранителни изследвания на насекомите. Ние обаче силно препоръчваме да използвате местни дрожди, ако има дрожди с подобни хранителни вещества, които се предлагат на местно ниво. Оценката, подобна на тази, направена тук, би била много важна. За диети за възрастни и FNILS65, и FNI210 са еднакво добри и за трите вида, но FNI200G и FNI200 GR трябва да се избягват както за C. capitata, така и за B. curcurbitae.

Благодарности

Оценката се отдава на Lallemand, Bio-Ingredients (Монреал, Канада) за снабдяване с дрожди и помощ от Tourancheau Myriam за получаване на хранителна информация, на Kalle USA Inc., (Flemington, NJ) за доставяне на гъбената тъкан до звеното за отглеждане на земеделското стопанство Изследователска служба на Тихоокеанския басейн за земеделски изследователски център за снабдяване с насекоми и на Томас Мангин, Беки Хайниг и Чък Браун за събиране на данни и техническа помощ. Д-р. Бил Уудс, Кирия Баунди-Милс, Дон Макинис и Тадаши Теруя за критичните им рецензии на ранните версии на текста.