Оцінка дріжджів та дріжджових продуктів у раціонах для личинок та дорослих для східної плодової мухи, Bactrocera dorsalis та дієт для дорослих для мухомор, Ceratitis capitata та динної мухи, Bactrocera curcurbitae

Чіу Лінг Чанг

Центр сільськогосподарських досліджень басейну Тихого океану, USDA-ARS, 2727 Woodlawn Drive, Гонолулу, Гаваї 96822

Анотація

Вступ

Виробництво дешевих, але якісних стерильних комах є метою успішних програм техніки стерильних комах. Дріжджові продукти є основним харчовим компонентом раціону, який використовується для масового вирощування дорослих особин та личинок плодових мух у цих програмах (Schroeder et al. 1972; Cangussu and Zucoloto 1992, 1997; Placido-Silva et al. 1997; Aluja et al. 2001; Rohlfs and Hoffmeister 2005). Пивні дріжджі, Saccharomcyes cerevisiae та торульні дріжджі, Candida utilis - це дві найбільш часто використовувані дріжджі в масовому вирощуванні плодожерок.

Висока вартість використання імпортованих пивних дріжджів для масового вирощування личинок та дорослих зробила пріоритетним скринінг інших, більш економічно ефективних місцевих дріжджів. Такі дріжджі, як FNILS65, FNI200, FNI210, LBI2240, GSH та RDA500, можна отримати зручно (Lallemand, www.lallemand.com). FNI LS65 - це первинно вирощений дріжджовий екстракт порошку, тобто його не вирощують на зерні. FNI200 - це порошок пептону для пивних дріжджів, тоді як FNI210 - порошок пептину для перегонки дріжджів. Як FNI200, так і FNI210 містять усі основні фактори росту мікробів для обох плодових мух, такі як високий рівень амінокислот азоту, пептидів, вітамінів та мінералів, і є економічними та хорошими альтернативами, що використовуються для багатьох типів ферментації, включаючи культури та біоремедіацію. LBI2240 - це пивні дріжджі без дебітури, дебеторовані без використання хімікатів, дезактивовані нагріванням та сушкою на роликах. LBI2240 - це цільноклітинні дріжджі, тоді як FNILS65, FNI200 та FNI210 - гідролізовані дріжджі.

Була розроблена «рідка» личиночна дієта, яка полегшує потребу в наповнювачі, який замінює застосовуваний в даний час штучний раціон «USDA» для плодових мух, який в основному складається з сахарози, білка та наповнювача (кормовий комбікорм) (Танака та ін., 1969). Якщо рідкий раціон включити в об'єкт масового вирощування, можна зменшити витрати, пов'язані з утилізацією стандартного раціону, і це заощаджує потенційний простір та зменшує вплив на навколишнє середовище.

У цьому дослідженні 14 дріжджів та дріжджових продуктів були оцінені для використання у дієтах для дорослих та 21 дріжджів та дріжджових продуктів для складання рідкої дієти для личинок відповідно, щоб визначити найкращий продукт для економічного масового вирощування. Різні параметри біологічного розвитку мух порівнювали після того, як вони харчувались експериментальним раціоном або стандартною дієтою “доїння”. Пивні дріжджі не використовувались як контроль, оскільки вони не виявляли суттєвих відмінностей від раціону харчування (Chang et al., 2006).

Матеріали та методи

Комахи

Личинки східної плодової мухи, Bactrocera dorsalis (Hendel) (Diptera: Tephritidae), використовували для оцінки різних дріжджових продуктів у рідкому харчуванні личинок; та дорослі особини мухомора, Ceratitis capitata (Wiedemann), східної плодової мухи, B. dorsalis (Hendel) та динної плодової мухи, B. cucurbitae (Coquillett) (генетичний статевий штам) використовували для оцінки різних дріжджових продуктів у дієтах дорослих. Яйця, зібрані протягом години після відкладання яєць, та лялечки, зібрані через 2 дні після збору личинок, були надані підрозділом з вирощування плодових мух Служби сільськогосподарських досліджень Тихоокеанського басейнового центру досліджень сільського господарства в Гонолулу, Гаваї протягом усього дослідження. Як дієти, так і комахи підтримувались при 25 ° C, вологості 65% та 12: 12 L: D.

Випробувані дріжджові вироби та хімікати

Дріжджові продукти, що використовуються в цьому дослідженні, включають чотири основних дріжджі, FNILS65, FNI200, FNI210 та LBI2240, збагачені глутаміном дріжджі, GSH (G), збагачені вітаміном дріжджі з високим вмістом B-комплексу, RDA500 (R) та їх комбінації (FNILS65, FNILS65R, FNILS65G, FNILS65GR, FNI200, FNI200R, FNI200G, FNI200GR, FNI210, FNI210R, FNI210G, FNI210GR, LBI2240, LBI2240G, LBI2240FNILS65), надані Lallemand, оцінювались разом з корейськими дріжджами (K), які були придбані у Кореї, ТОВ Також були оцінені Beeryeastkorea.com) та дріжджі торула (T), придбані у компанії Borregaard (www.borregaard.com) і використовувані в рідких дієтах та як стандартні контрольні дієти. Олія зародків пшениці (W) використовувалась як підсилювач поживних речовин, оскільки наша попередня робота показала, що додавання олії зародків пшениці до рідкої дієти підвищило б результативність (Chang and Vargas 2007). Вся харчова інформація щодо дріжджових продуктів, використаних у цьому дослідженні, наведена в таблиці 1. Пивні дріжджі не були таким контролем, оскільки вони не демонстрували суттєвих відмінностей від раціону харчування (млин) (Chang et al. 2006).

Таблиця 1.

Порівняльні поживні речовини від LBI2240, FNI LS65, FNI 200, FNI 210, RDA500 та GSH (дані надані Lallemand Bio-Ingredients)

продовжив

Дієти для дорослих

П'ять грамів FNILS65, FNI200 або FNI210 кожен та їх дев'ять продуктів, FNILS65G, FNILS65R, FNILS65GR, FNI200G, FNI200R, FNI200GR, FNI210G, FNI210R, FNI210GR та дві контрольні дріжджі від ICN Biochemicals.com (www.usbweb.com), відповідно, змішували з 15 грамами сахарози, щоб створити 20 грам дієти для дорослих дріжджів/цукру (1: 3) для кожної клітини для дорослих. У кожну металеву клітку для дорослих (26 см × 26 см × 26 см) для еклозії дорослих встановлювали по десять грам лялечок (приблизно 1000 дорослих особин), а також двадцять грамів раціону та води. Дорослих годували ad lib. протягом усього експерименту. При статевій зрілості (11 днів для східної плодової мухи, динної мухи та 7 днів для мухомора) у кожну клітку вставляли чашку для яйцекладки (12 унцій, 9 × 7 см; чашку меду 8 унцій з 250 перфорованими отворами) протягом 24 год протягом 7 днів. Яйця, зібрані кумулятивно протягом цих семи днів, використовувались для розрахунку кількості яєць на самку в день (Chang et al, 2006). Кожна обробка мала чотири клітини і повторювалась три рази з трьох різних партій мух, і дані аналізували за допомогою одноразової ANOVA SAS (SAS, 2002). Оціночними параметрами для дієти для дорослих були несучість та люк.

Рідка дієта для личинок

Близько 37 500 (2,5 мл, приблизно 15 000 яєць на мл для східної плодової мухи) одногодинних яєць наносили на шматок губки (2,5 × 10 см) з ромбоподібним малюнком догори, використовуючи або пластикову піпетку, або дозатор. Яйця обережно обприскували дистильованою водою, щоб рівномірно розподілити їх по поверхні губки. Потім губку клали на дієтичну насичену більшу губку. Виведення яєць визначали шляхом вирахування кількості невилуплених яєць зі 100 яєць кожне на промокальному папері через 72 години. Середній люк яєць був отриманий із середнього значення чотирьох повторень. Після вилуплення яєць личинки згодовували за умови рідкої дієти при 25 ° C, 65% вологості, поки личинка не почала вистрибувати з лотка личинок через 8 днів. Личинок збирали у воду і просівали у вермикуліт для виховування. Лялечки відсівали від вермикуліту і збирали їх щодня протягом чотирьох днів поспіль. Всі випробування в цьому дослідженні проводили при 25 ° C, 65% вологості та 12:12 L: D.

Оцінка дріжджів

Порядок оцінки дріжджів у цьому дослідженні проводився, як описано нижче:

Чотири дріжджі з додаванням олії зародків пшениці (1% від обсягу води) (FNILS65W, FNI200W, FNI210W та KW) та корейських дріжджів (K) без олії зародків пшениці були вперше відстежені на основі параметрів відсотка відновлення зінок, тривалості личинок, вага лялечок, відсоток появи дорослих, відсоток листів, спаровування, несучість, пік періоду вирощування та вилуплення яєць, як описано в Chang et al. 2006. (2) Ті, у кого найкращі показники (A, B) з (1), були додатково поєднані з GSH (G) або RDA (R) або обома (GR), щоб побачити будь-які покращення. (3) Двох найкращих показників знову (C, D) порівнювали з Т із олією зародків пшениці або без неї (TW, T), щоб визначити найбільш економічно ефективні дріжджі. (4) Найкращий виконавець (Е) тоді було порівняно з LBI2240, LBI2240W, LBI2240G, LBI2240GW, LBI2240FNILS65W та LBI2240FNILS65. Дріжджі або їх поєднання, які показали найкращі результати (F), були відібрані для складання дієти для масового вирощування личинок східних плодових мух. Оцінку дріжджів можна скласти наступним чином:

FNI200W, FNILS65W, FNI210W, KW, K (два найкращих = A, B)

AW, AGW, ARW, AGRW, BW, BGW, BRW, BGRW (два найкращих = C, D)

C, CW, D, DW, T TW (найкращий = E)

LBI2240, LBI2240W, LBI2240G, LBI2240GW, LBI2240FNILS65W, LBI2240FNILS65, E (найкращий = F)

Дані та статистичний аналіз

Критеріями для оцінки рідкої дієти та системи її доставки були тривалість личинок, відновлення лялечок (кількість лялечок, вироблених із кількості засіяних яєць; виражене у відсотках), вага лялечки, еклозія дорослої особини, спаровування, відсоток дорослих, які могли літати, яйце виробництво наступного покоління та вилуплення яєць, як описано Chang et al. (2006) та ФАО/МАГАТЕ (1998; 2003). Дані представлені у вигляді середніх значень ± SE (стандартні помилки) та отримані принаймні з чотирьох партій для кожного лікування. Відмінності між дієтами визначали дисперсійним аналізом (ANOVA), а середні показники розділяли за допомогою критерію Тукі при α = 0,05 (SAS Institute 2002).

Результати і обговорення

Дієти для дорослих

Як показано в таблиці 2, medfly виробляв найбільше яєць/самку/день, згодовуючи дріжджі FNILS65, FNILS65G, FNILS65R, FNI210, FNI210G, FNI210R, FNI210GR, FNI200. Додавання G, R або GR не збільшувало несучість яєць. B. dorsalis був найбільш продуктивним на FNI210GR та контрольній дієті ICN. B. curcurbitae були найпродуктивнішими на FNI210 незалежно від додаткових поживних речовин. Цей вид також добре провів контрольну дієту через USB. Істотних відмінностей у виведенні яєць не було незалежно від типу дріжджів у харчуванні будь-якої з цих плодових мушок. Кількість личинок/самка/день (кількість яєць ×% вилуплення) для C. capitata була значно більшою, ніж на дієті FNI210GR. Істотних відмінностей у продукуванні личинок для B. dorsalis або B. curcurbitae не виявлено. Таким чином, найкращими дієтами були FNI210GR для C. capitata, FNI210GR або ICN для B. dorsalis та FNI210 або USB для B. curcurbitae.

Таблиця 2.

Оцінка 14 дріжджів у харчуванні для дорослих мух для C. capitata (CC), B. dorsalis (BD) та B. cucurbitae (BC) щодо продуктивності яєць, виведення яєць та оцінки личинок/самка/день

Рідкі дієти

Наступні кроки - це те, як ми визначили найефективніші дріжджі для рідкої дієти для східної плодової мухи, B. dorsalis.

Визначити найкращі потенційні дріжджі з наявних запасів, які включали FNI200, FNILS65, FNI210. Ці дріжджі були включені до стандартної рідкої дієти з олією зародків пшениці, оскільки наша попередня робота показала, що додавання олії зародків пшениці до рідкої дієти підвищить ефективність (Chang and Vargas 2007). Попередні випробування показали, що дріжджі FNI200, FNILS65 та Корея були найбільш перспективними на основі кількості вироблених лялечок та льотної та спарової здатності дорослих.

Вилучення особин личинок, вирощених у раціоні FNI200W, FNILS65W, KW або K, не відрізнялося серед них і було значно вищим, ніж у вирощених у раціоні FNI210W. Політ дорослих та спаровування від личинок, вирощених у раціоні FNI200W, FNILS65W або KW, також були значно вищими, ніж у тих, що вирощувались у раціоні K. Не було даних про спаровування з дієти FNI210W, оскільки недостатньо дорослих для проведення тесту на спарювання. Серед дієт FNI200W, FNILS65W, FNI210W, KW та K дієта з FNI210W дала найменше лялечок. Личинки, вирощені на дієтах з FNILS65 і KW, розвивалися швидше, ніж FNI200W і FNI210W. Більше дорослих особин вийшло з личинок, вирощених у раціоні FNI200W та FNILS65W, ніж у дорослих з раціону FNI210W, KW та K, хоча між цими трьома істотними відмінностями не було. Виробництво яєць з личинок, вирощених у раціоні з FNI210W, FNI200W або FNILS65W, дало найбільшу кількість яєць, хоча між FNI200W, FNI210W та FNILS65W не було значних відмінностей. Однак несучість яєць при дієтах з К була низькою. Не було відмінностей у виведенні яєць між обробками (Таблиця 3).

Таблиця 3.

Скринінг дріжджів FNI200, LS65, FNI210 та Кореї на рідкій дієті для личинок B. dorsdis

Ці результати вказують на схожість поживних речовин, необхідних дорослим та личинкам. І дорослі особини, і личинки плодових мух, які харчуються на дієті FNI210W, здатні давати більше яєць, ніж ті, що харчуються на інших дієтах. На підставі наведених результатів FNI200W, FNILS65W та KW були перспективними. KW додатково не досліджувались, оскільки він був доступним та затвердів. Тому для подальшої оцінки були обрані FNI200 та FNILS65.

Дріжджі, збагачені глютаміном G, та/або збагачені вітаміном дріжджі R були включені в дієти з FNI200 та FNILS65. Дієти під назвою FNI200W, FNI200RW, FNI200GW, FNI200GRW, FNILS65W, FNILS65RW, FNILS65GW, FNILS65GRW були отримані з комбінації FNI200 або FNILS65 з G у співвідношенні 80:20 або RDA у співвідношенні 95: 5, або обидва (GR) відповідно (див. таблицю 4 для деталей цих комбінованих дієт). Серед цих восьми дієт личинки, вирощені в раціонах з FNI200GW, FNI200GRW, FNILS65GW та FNILS65GRW, мають подібні показники і давали найбільший відсоток лялечок. Дієти з FNI200RW та FNILS65RW були в другому рангу, а FNI200W та FNILS65W давали значно менший відсоток лялечок, ніж у інших. Це свідчить про те, що GSH, збагачені глютаміном дріжджі, змогли підвищити ефективність, тоді як збагачені вітаміном дріжджі RDA500 не впливали на показники. Личинки, вирощені в дієтах із серіями FNILS65, особливо FNILS65GW та FNILS65GRW, розвивались швидше і давали важче лялечок, ніж ті, що виходили з дієт із серії FNI200, хоча за іншими параметрами вони суттєво не відрізнялись. Дієти з FNI200GW та FNILS65GW були обрані для подальшого оцінювання, оскільки вони показали найкращі результати (Таблиця 5).

Таблиця 4.

Відносна частка різних джерел білків, що використовуються для кожної випробуваної рідкої дієти

Таблиця 5.

Вплив RDA та/або GSH на продуктивність плодової мухи, коли RDA та/або GSH були включені в рідкий раціон личинок

Таблиця 6.

Порівняння показників плодових мушок при вирощуванні B. dorsalis у раціоні з дріжджами FNI200, LS65 та торулою

Таблиця 7.

Порівняння показників плодових мух після вирощування личинок B. dorsalis у суміші LBI2240, LBI2240 та LS65, або дієті LS65

На закінчення ми обираємо та рекомендуємо LBI2240 + FNILS65W (3: 1) замість FNILS65GW як найбільш економічно вигідні дріжджі для рідкої лічинки східних плодових мух у нашому дослідженні. Як і чому ці дві дріжджі кращі за інші, не буде зрозумілим, поки ми не зрозуміємо функціональних взаємозв’язків між компонентами дієти та роботою комах. Тому необхідні основні та прикладні дослідження харчування комах. Однак ми настійно рекомендуємо використовувати місцеві дріжджі, якщо є дріжджі зі схожими поживними речовинами, які доступні місцево. Однак оцінка, подібна до тієї, що зроблена тут, була б дуже важливою. Що стосується дієт для дорослих, як серії FNILS65, так і FNI210 однаково хороші для всіх трьох видів, але слід уникати FNI200G та FNI200 GR як для C. capitata, так і для B. curcurbitae.

Подяки

Дякуємо Lallemand, Bio-Ingredients (Монреаль, Канада) за постачання дріжджів та допомогу від Tourancheau Myriam в отриманні харчової інформації, та Kalle USA Inc. (Flemington, NJ) за постачання бісквітної тканини до вирощувального підрозділу сільського господарства Служба досліджень сільськогосподарського дослідницького центру басейну Тихого океану для забезпечення комах, а також Томасу Манджин, Беккі Хайніг та Чаку Брауну для збору даних та технічної допомоги. Доктори Білл Вудс, Кірія Баунді-Міллз, Дон МакІнніс і Тадаші Теруя за критичні огляди ранніх версій тексту.