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黑水虻幼虫养殖期间生物热的产生与调控(附文章概要)

发布日期:2023-08-11 08:59:02浏览次数:355
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李楚君

中山大学

中山大学博士后,广州无两生物科技有限公司研发总监,中国昆虫学会第十届、第十一届理事会科技咨询开发工作委员会委员。美国德州农工大学昆虫学博士,荷兰瓦格宁根大学昆虫学硕士。

从生物防治到饲用昆虫,从事资源昆虫生产与应用研究十五年。发表英文SCI文章10篇、中文8篇,授权专利12件,参与国际学术汇报16次,国际行业访谈4次。

李楚君博士在《Insect Science》发表《Black soldier fly (Diptera: Stratiomyidae) larval heat generation and management》一文,本文围绕此篇文章对李博士做独家访谈。

李博士访谈

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问:为什么会选择研究黑水虻?

答:黑水虻,一方面可将多种有机废弃物同化为幼虫营养物质,有助于实现固废无害化、减量化、资源化;另一方面黑水虻幼虫又是新兴优质饲料原料,在鱼粉豆粕等蛋白源供应紧张的今天,寻找可持续发展的优质新蛋白原料迫在眉睫。

黑水虻的发展契合了绿色减碳和粮食保障这当今全社会的共同目标。我们常说产学研结合,作为科研人员,可以把自己的科研成果应用到产业中是莫大的荣幸。我从2013年就开始从事黑水虻研究,作为一个微小的个体,很开心见证了一个新产业的孕育和腾飞。

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问:为什么想做热生物学这个研究

方向?

答:热生物学是我在美国德州农工大学读博时的主攻方向。一开始我其实对不同的方向没有偏好,当时实验室刚好有一位从事热生物学的博士后,但他研究的不是黑水虻。我导师Jeffery Tomberlin说要不你跟着他学学热生物学的研究方法和理论背景,把热生物学应用到黑水虻的研究上?在黑水虻企业做了几年的研发总监,我深知热生物学对黑水虻养殖的重要性,便欣然开始了这方面的研究。

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问:你能简单用几句话说说这篇文的

意义吗?

答:这篇文章对黑水虻幼虫的阿利效应进行了量化,一定程度上解释了为什么很多实验室的结果(转化率、采食速度、生长速度等)和实际生产不符。这篇文章也再次强调了持续监测料温的重要性,毕竟仅仅是一个不足1/4平方米的养殖盒,料温可以高出环境温度20℃。我把文章概要附上,有兴趣的可以了解一下。这篇文章后续应该会OA,但目前还不是,近期想要全文的也可以联系我。


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问:你觉得这篇文章有哪些不足?

答:首先,我相信很多人会质疑料的含水量是一个很重要的影响因素,但这篇文章没有考虑。其实在实验设计时我也有想过,不过关于含水量之前香港学者已经有发表过一篇挺有参考性的文章,考虑到实际场地资源的限制,当时就以固定70%的物料含水量开展实验。还有一个不足,就是数据反映出微生物对料温也有显著的影响,虽然当时用的是同一批次的人工饲料,但是各个重复间微生物的初始种类和含量我们没有关注。

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问:除了这个实验,你博士期间还

做了哪些热生物学的相关实验呢?

答:其实做了很多,从温度耐受性、温度偏好、营养的影响、饥饿的影响、温度驯化等很多方面都做了一些工作,数据都会陆陆续续发表的。


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问:接下来你还会从事热生物学

的研究工作吗?

答:会,我感觉博士期间做的工作仅仅是个开始,冰山一角。不过接下来这几年,除了通过热生物学的角度研究怎么把黑水虻养好外,还会分一半精力去研究怎么把黑水虻用好。

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附录

文章概要


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李楚君

黑水虻幼虫养殖期间

生物热的产生与调控

文章连接:https://doi.org/10.1111/1744-7917.13198


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01

黑水虻生物热

黑水虻Hermetia illucens (L.) 是一种具有重要经济意义的资源昆虫。其幼虫可将多种有机废弃物消纳并转化为自身营养物质,幼虫经初步加工即可作为动物的优质食物原料。近年来从事黑水虻大规模生产的企业日益增加,但许多养殖参数(如生长周期、转化率)源于实验室种群规模较小(如30-100头幼虫/单元)的实验数据。在技术转化的过程中会经常出现实验室数据不适用于工业化生产(一般不低于10000头幼虫/单元)的现象。其中和种群大小、密度相关的生物热被认为是造成实验数据不适用的主要原因之一。为此,本实验探究了不同种群大小、种群密度、环境温度下,幼虫的生长性能、营养指数和料温的差异。

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研究结果

结果表明,种群大小和环境温度对幼虫生长存在明显的交互作用(图1)。温度-大小法则(Temperature-size rule)告诉我们低温下生物一般长得更大。但本实验结果表明低温下的幼虫并不总是长得更大,其结果取决于种群大小。和许多腐生型双翅目幼虫相似,黑水虻幼虫具有较明显的阿利效应(Allee effect)。低温时幼虫可以通过主动聚集使料温显着升高(可高于环境温度20℃)(图1)。组间各项指标的差异揭示了黑水虻幼虫用于平衡食物获取和能量分配的潜在策略。此外,在种群密度实验中,没有接种黑水虻的处理组也测得明显高于环境温度的料温(图2),揭示了微生物的影响不容忽视。

图1  不同种群大小和环境温度对幼虫生长性能、营养指数、基质温度的影响

图2  不同种群密度对料温的影响随时间的变化图


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结论

从上述两个实验中,我们可以观察到在低温下低龄幼虫会主动聚集产热,养殖时间较长,但高温下老熟幼虫较高的基础代谢能耗也会使最终体重降低(图1)。因此,在最后一个验证性实验中,我们将9日龄和11日龄的幼虫从30℃转移至20℃培养箱,并与全程饲养于30℃或20℃的幼虫做对比。数据揭示采用养殖温度逐步降低的策略,既可以保证较短的饲养时间,又可以得到较好的增重和饲料转化率(图3)。因此,基质温度管理是黑水虻养殖设备设计中需要考虑的关键工艺。

图3  养殖期间降低环境温度对黑水虻生长性能的影响





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