卵携带微生物在水虻产卵行为调控中的作用及化学信号机制

Black soldier fly (Hermetia illucens L.), a resource insect, has been considered as an effecient agent to convert organic wastes, such as animal maure, eliminating environmental pollution and making waste profitable. Resulted insect biomass which is rich in protein and fat could be used as high quality animal feedstuff and a novel feedstock for biodiesel production. In recent years, a number of western and some Asion countries have conduted researches and made considerable progress on waste management and feed application using black soldier fly. However,development of the mass breeding technologies and application process of this insect have been hindered by the limited biological and ecological information. Based on the previous studies, this study will determine the effects of food resource, fresh eggs, egg-associated microbes in oviposition behavioral regulation by black soldier fly, using microbiological, entomological and chemical methodologies. The key functional microbes responsible for the oviposition attraction and stimulation will be screened and identified. By means of RP-HPLC and SPME-GCMS analysis, combined with electroantennogram (EAG) and oviposition site preference (OSP) tests, bacteria associated oviposition aggregation pheromone will be isolated and identified. And then the action mode of microbial mediation in black soldier fly oviposition behaviour will be revealed and verified by measuring the concentraion effect of functional micriobes and the dosage and synergistic effect of different pheromone components. The complete intrinsic chemical signaling mechanism will be illustrated in the end. Findings of this work will establish a theoretical foundation for the improvement of the current artificial breeding system of black soldier fly, enhancement of the procesing capacity of the waste management system, and increase of the final insect biomass yields.

亮斑扁角水虻能够高效转化畜禽粪便等有机废弃物，消除环境污染，生成的虫体富含蛋白质和脂肪, 可以用作优质动物蛋白饲料和新型脂质原料生产生物柴油。欧美及亚洲许多国家都先后开展了水虻废弃物处理及饲料应用研究，并取得了良好进展，但其生物学、行为学研究的相对滞后，制约了水虻的规模化繁育技术开发和应用进程。在水虻武汉品系人工繁育及应用研究基础上，本项目利用微生物学、昆虫学和化学等研究方法，测定食物源、虫卵、卵携带微生物在水虻产卵行为调控中的作用及层次关系，筛选确定诱集产卵的功能微生物，通过RP-HPLC、SPME-GCMS分析与触角电位（EAG）反应和产卵地点选择倾向性测试（OSP）相结合，分离鉴定微生物源产卵诱集化学信息素的组成和结构，合成这些化学信息素，验证其诱集产卵作用，首次揭示微生物代谢产物作为化学信号诱集水虻产卵行为的调控机制，为增强水虻人工繁育和废弃物处理能力、促进资源化利用奠定理论基础。

亮斑扁角水虻能够高效转化畜禽粪便等有机废弃物，消除环境污染，生成的虫体富含蛋白质和脂肪, 可以用作优质动物蛋白饲料和新型脂质原料生产生物柴油。本项目结合微生物学、昆虫学和化学等相关研究方法，探明了水虻虫卵和卵表微生物对水虻聚集产卵行为的调控作用模式，为完善水虻人工繁育体系、增强其废弃物处理效能及促进资源利用奠定了理论基础。. 我们通过产卵地点选择测试（OSP），在室内考察了各潜在因素在水虻产卵行为中的作用。结果表明，食物源对雌性水虻具有长距离吸引作用，同种新生虫卵可以刺激怀卵雌性聚集产卵；而后通过对消毒虫卵进行OSP测试，从整体上发现并证明卵携带细菌是产卵刺激效果的主要来源。. 在对卵分离细菌进行OSP测试后，确定起关键作用的是一个细菌复合体（BSF-4），其中有4株菌，分别属于戈登氏菌属（Gordonia sp.）、纤维单胞菌属（Cellulomonas sp.）、微杆菌属（Microbacterium sp.）和微球菌属（Micrococcus sp.），它们对水虻产卵都具有吸引作用，戈登氏菌作用最显著，但BSF-4复合体作用效果强于任何单株细菌，4株菌可能具有协同作用。. 结合化学与生物方法，我们对卵携带微生物参与的水虻产卵行为调控过程中的化学信号组分进行了分离鉴定和初步功能验证，通过SPME-GCMS分析方法对24 h虫卵和关键的FE06菌株的挥发性化合物进行分离鉴定，24 h虫卵得到5种化合物分别为十二烷、萘、2-戊基呋喃、1,5-庚二烯、肟，FE06菌株得到4种化合物分别是二甲基二硫、2,5-二甲基吡嗪、1,5-庚二烯、肟。将鉴定的化合物进行产卵位点偏好性测试，结果发现除十二烷外，其余化合物均对水虻产卵具有显著引诱作用。孵化率的测试结果为十二烷显著降低了虫卵的孵化率。另外我们将不同孵育时期的虫卵（24h、48h、72h）对水虻产卵行为的调控进行了测试。结果说明了24h、48h、72h的虫卵对水虻产卵均有显著的引诱作用；不过随着孵育时间的加长引诱水虻产卵的能力逐渐降低。. 水虻-食物-微生物三者及互相之间的长距和短距的交互信号，是水虻聚集产卵行为的调控基础。