不同食物配比对黄粉虫幼虫生长及消化酶和保护酶活性的影响
摘要：为了解黄粉虫（Tenebrio molitor Linnaens）幼虫对不同食物配比的生理适应性，测定5种不同食物配比对黄粉虫幼虫生长特性及体内消化酶和保护酶活性的影响。结果表明，不同食物配比对黄粉虫幼虫生长、消化酶及保护酶活性均有明显的影响。在麦麸中添加含水量高的青饲料尤其是含糖量高的苹果、梨等水果有利于促进黄粉虫幼虫的生长。黄粉虫幼虫在不同食物配比饲养条件下的生长发育速度与其体内蛋白酶活性呈正相关关系。黄粉虫幼虫的生长速度与保护酶活性无相关性，但生长速度最快的处理5（83%麦麸中添加17%梨）幼虫体内SOD和CAT活性最低。
关键词：黄粉虫（Tenebrio molitor Linnaens）幼虫；食物配比；生长量；消化酶；保护酶
中图分类号：S899.9 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2018）12-0053-04
DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.12.015
Abstract： In order to understand the physiological adaptability of Tenebrio molitor larvae to different food proportions， the effects of five different food comparisons on the growth characteristics and the activities of digestive enzymes and protective enzymes in Tenebrio molitor larvae were determined. The results showed that different food comparisons had a significant effect on the development， digestive enzyme and protective enzyme activities of T. molitor larvae. Adding green fodder with high water content in wheat bran， especially high sugar content of apples， pears and other fruits were conducive to promoting the growth of T. molitor larvae. There was a positive correlation between the development and the protease activity of T. molitor larvae in different food proportions. The growth rate of the larvae of T. molitor was not correlated with the activity of protective enzymes， but the activity of SOD and CAT was the lowest in the larvae with the fastest growth of the treatment 5（83% wheat bran with 17% pear）.
Key words： Tenebrio molitor larvae； food proportions； development； digestive enzyme； protective enzyme
黄粉虫（Tenebrio molitor Linnaens）又名黃粉甲、面包虫，隶属昆虫纲鞘翅目拟步甲科粉虫族，是一种仓储害虫，分布范围广[1，2]。黄粉虫由于含有丰富的蛋白质、多种氨基酸、脂肪及多种微量元素等营养物质，又易于养殖而被誉为“蛋白质饲料宝库”[3，4]，已普遍应用于饲料、食品产业及医药保健等行业中。另外，黄粉虫作为天牛天敌花绒寄甲（Dastarcus hellophoroides Fairmaire）和川硬皮肿腿蜂（Scleroderma sichuanensis Xiao）的替代寄主[5，6]，对天牛的生物防治具有重要意义。
昆虫与食物在长期协同进化过程中形成了各种针对性的适应[7，8]，但由于不同食物的营养成分及次生代谢物质不同，必然会对昆虫的生长发育、寿命及繁殖等生物学特性及生理生化代谢产生影响[9-13]。胡登乾等[9]研究表明在麦麸中添加15%黄豆粉可延长黄粉虫成虫寿命，提高产卵量；彭中健等[10]发现黄粉虫成虫经常取食含水量高的食物可延长成虫寿命，显著提高产卵量；赵洪霞[11]研究表明不同寄主对绿盲蝽成虫体内消化酶活性具有显著影响；杨振德等[12]研究表明苦豆草的次生代谢物生物碱对分月扇舟蛾体内消化酶活性具有显著的影响；尹姣等[13]研究发现不同寄主植物对草地螟中肠保护酶SOD、CAT和POD活力均有一定影响。虽然不同食物对黄粉虫的生长发育、寿命及繁殖等生物学特性已有研究报道，但关于不同食物对黄粉虫体内消化酶和保护酶活性的影响尚未见研究报道。本研究以麦麸为基础食物，通过添加不同的青饲料混合成不同食物配比，测定不同食物配比对黄粉虫幼虫生长及其体内消化酶和保护酶活性的影响。旨在阐明黄粉虫幼虫对不同食物配比的生理适应性，进而为黄粉虫人工饲料的优化提供参考。
1 材料与方法
1.1 供试虫源与食料
供试幼虫购于广西南宁市花鸟市场，在博迅BSC-400恒温恒湿培养箱内，在（25±1） ℃、相对湿度70%～80%环境下用麦麸饲养至第2代4龄幼虫时用于不同食物配比试验。
供试食料麦麸购自广西南宁市花鸟市场，油麦菜、苹果、梨等购于广西大学校内菜市场。麦麸用100 ℃烘干，其他饲料用去离子水清洗晾干后使用。
1.2 试验设计
设置5个不同食物配比处理，处理1，以100%全麦麸为对照（CK）；处理2，83%麦麸+17%油麦菜叶；处理3，83%麦麸+17%油麦菜梗；处理4，83%麦麸+17%苹果；处理5，83%麦麸+17%梨。每处理挑选大小基本一致的健康4龄幼虫，放入装有食物的塑料盒（规格：12 cm×7 cm×5 cm）内，在博迅BSC-400恒温恒湿培养箱内饲养，每处理设3次重复。每隔3 d更换新鲜的食物，饲养3周后进行各指标测定。
1.3 体重测定
采用万分之一电子天平测量体重，分别测量试验开始时和饲养3周后5个处理的初体重及终体重（g）。
1.4 酶液提取及活性测定
1.4.1 酶液的提取 酶液的提取参考杨振德等[12]的方法。分别取供试黄粉虫幼虫3头，称重后，用冷冻去离子水冲洗，并用预冷的pH为5.6磷酸缓冲液润洗，吸干后置于预冷的组织匀浆器中，加入上述缓冲液冰浴研磨成匀浆，将其全部转入2 mL离心管中，置于高速冷冻离心机，在4 ℃ 15 000 r/min条件下离心15 min，上清液即为酶提取液。保护酶液提取方法同消化酶，但提取液改为pH=7.0的0.05 mol/L磷酸缓冲液（内含1%聚乙烯吡咯烷酮）。
1.4.2 酶活性的测定 蛋白酶活性的测定采用福林-酚法[14]，以每分钟每毫克酶蛋白催化产生的酪氨酸微克数表示酶活性大小[μg/（mg·min）]；淀粉酶活性的测定采用3，5-二硝基水杨酸法[15]，以每分钟每毫克酶蛋白催化产生的麦芽糖毫克数表示酶活性大小[mg/（mg·min）]；蔗糖酶活性的测定参照并略改进朱俭等[16]的方法，以每分钟每毫克酶蛋白催化产生的葡萄糖毫克数表示酶活性大小[mg/（mg·min）]；超氧化物歧化酶（SOD）活性测定采用NBT光化还原反应法[17]，并加以改进，以每分钟每毫克酶蛋白的反应体系对氮蓝四唑光还原的抑制为50%时的酶活性单位（U）数量表示酶活性大小[U/（mg·min）]；过氧化氢酶（CAT）活性参照唐维媛等[18]的方法测定，以每分钟240 nm处吸光度减少0.1的酶量为一个酶活性单位（U）；过氧化物酶（POD）活性按略改进的Simon等[19]方法测定，以每分钟470 nm处吸光度增加0.01的酶量为一个酶活性单位（U）。
1.4.3 可溶性蛋白含量的测定 可溶性蛋白含量测定采用考马斯亮蓝-G250法，并略有改进[20]。以0.1 mg/mL牛血清标准液绘制可溶性蛋白标准曲线，计算各酶液中可溶性蛋白质含量（mg/g）。
1.5 数据处理
采用Excel 2013进行数据处理及SPSS17.0软件进行单因素方差分析（ANOVA）和Duncan多重比较，以（P<0.05）为差异显著。
2 结果与分析
2.1 不同食物配比对黄粉虫幼虫生长的影响
由图1可知，黄粉虫幼虫取食3周后，处理5（83%麦麸+17%梨）的黄粉虫体重增加最快，其体重显著高于其他处理（P<0.05）。对照（处理1）黄粉虫增重量最少，仅为1.073 g，为处理5的44.34%。表明在麦麸中添加青饲料能显著促进幼虫的生长，以处理5食物配比饲养黄粉虫幼虫效果最好。
2.2 不同食物配比对黄粉虫幼虫体内消化酶活性的影响
由表1可以看出，不同食物配比对黄粉虫幼虫体内消化酶活性有不同程度的影响。黄粉虫幼虫取食3周后幼虫体内蛋白酶和蔗糖酶活性均以处理5（83%麦麸+17%梨）最高，且均显著高于对照（P<0.05），分别为对照的3.56和1.24倍。黄粉虫幼虫体内淀粉酶活性以对照最高，显著高于处理2（83%麦麸+17%油麦菜叶）、处理3（83%麦麸+17%油麦菜梗）、处理5，较最低的处理3高4.20倍。
2.3 不同食物配比对黄粉虫幼虫体内保护酶活性的影响
黄粉虫幼虫经过为期3周不同食物喂养后，幼虫体内保护酶活性发生明显的变化（表2）。处理5（83%麦麸+17%梨）黄粉虫幼虫体内SOD和CAT活性均最低，且均显著低于其余处理（P<0.05），分別为对照的45.9%和22.6%；处理4（83%麦麸+17%苹果）黄粉虫幼虫体内SOD酶和CAT酶活性均最高，其中，SOD酶活性是对照的1.86倍。黄粉虫幼虫体内POD酶活性以处理5最高，且显著高于其他处理（P<0.05）；处理3（83%麦麸+17%油麦菜梗）的POD酶活性最低，仅为处理5的37.5%。
3 小结与讨论
昆虫食物的营养水平是决定昆虫生长发育及繁殖的重要因素之一[21-23]。在温度、饲养密度等相同的条件下，不同食物对黄粉虫幼虫生长的影响不同[24]。在麦麸中添加湿料（马铃薯片）明显促进黄粉虫幼虫体重的增长[25]。本研究结果表明，在麦麸中添加青饲料能显著促进黄粉虫幼虫的生长；但添加青饲料的种类不同，幼虫的增重量不同，这可能与不同青饲料含水量不同有关。这与陈光道等[26]报道黄粉虫幼虫生长发育极显著地受到饲料含水量的影响一致。此外，83%麦麸+17%苹果和83%麦麸+17%梨处理的黄粉虫幼虫增长较快，可能与添加的苹果和梨等水果的含糖量较高有关。刘征涛[27]报道含糖量高的食物对小地老虎取食和生长发育有利。因此，在麦麸中添加一些含水量高的青饲料尤其是含糖量高的水果有利于促进黄粉虫幼虫的生长。
昆虫体内的多种消化酶对食物利用至关重要。如昆虫依靠体内蛋白酶、淀粉酶及蔗糖酶等消化酶的协调作用将食物中的营养物质进行消化吸收以供生命活动所需。本研究发现不同食物对黄粉虫幼虫体内3种消化酶活性产生明显的影响。其中，蛋白酶活性高低表现为83%麦麸+17%梨>83%麦麸+17%苹果>83%麦麸+17%油麦菜梗>83%麦麸+17%油麦菜叶>处理1（CK）；幼虫的增重量也以83%麦麸+17%梨处理最高，83%麦麸+17%苹果、83%麦麸+17%油麦菜梗、83%麦麸+17%油麦菜叶次之，100%全麦麸（对照）最低。可见，黄粉虫幼虫在不同食物配比饲养条件下的生长发育速度与其体内蛋白酶活性呈正相关关系，这一结果与张娜等[28]对甜菜夜蛾和苏超[29]对三条橙灯蛾的研究结果一致。黄粉虫幼虫取食不同食物后体内的蔗糖酶和淀粉酶活性变化与幼虫生长发育速度无明显相关性，但可能与青饲料中某些营养成分的差异有关，如取食含糖量较高的苹果和梨，其蔗糖酶活性较高。
在植食性昆虫与寄主植物协同进化过程中，寄主植物通过产生生物碱、萜类和酚类化合物等有毒的次生代谢物保护其免受虫害，植食性昆虫则通过行为习性、生理过程及生化机制等的改变产生对寄主植物的适应性[30]。昆虫依靠体内POD、SOD、CAT 3种保护酶的协调作用清除逆境胁迫产生的大量自由基，从而防止自由基毒害[17]。周奋启等[30]研究表明烟粉虱取食不同食物幼虫体内保护酶活性发生明显变化。本研究结果表明，在麦麸中添加梨显著降低黄粉虫幼虫体内SOD和CAT活性，但显著升高POD活性；添加苹果则显著增加黄粉虫幼虫体内SOD活性，而CAT和POD活性与对照无显著差异。可见，黄粉虫幼虫通过协调体内保护酶活性适应不同食物中次生物质对黄粉虫幼虫生长的影响。
综上所述，不同食物配比对黄粉虫幼虫生长状况、体内消化酶和保护酶活性均有明显的影响。体内消化酶和保护酶活性与食物中营养物质的利用和次生代谢物的防御密切相关，从而影响幼虫生长发育状况。因此，研究黄粉虫幼虫取食不同食物后体内消化酶和保护酶活性，不但在理论上有利于阐明黄粉虫幼虫对不同食物的生理适应机制，而且在实践上可为黄粉虫人工饲料配方的筛选提供参考。
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