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黑水虻幼蟲養(yǎng)殖期間生物熱的產(chǎn)生與調(diào)控（附文章概要）

發(fā)布日期：2023-08-11 08:59:02瀏覽次數(shù)：744

李楚君

中山大學

中山大學博士后，廣州無兩生物科技有限公司研發(fā)總監(jiān)，中國昆蟲學會第十屆、第十一屆理事會科技咨詢開發(fā)工作委員會委員。美國德州農(nóng)工大學昆蟲學博士，荷蘭瓦格寧根大學昆蟲學碩士。

從生物防治到飼用昆蟲，從事資源昆蟲生產(chǎn)與應用研究十五年。發(fā)表英文SCI文章10篇、中文8篇，授權(quán)專利12件，參與國際學術(shù)匯報16次，國際行業(yè)訪談4次。

李楚君博士在《Insect Science》發(fā)表《Black soldier fly (Diptera: Stratiomyidae) larval heat generation and management》一文，本文圍繞此篇文章對李博士做獨家訪談。

李博士訪談

問：為什么會選擇研究黑水虻？

答：黑水虻，一方面可將多種有機廢棄物同化為幼蟲營養(yǎng)物質(zhì)，有助于實現(xiàn)固廢無害化、減量化、資源化；另一方面黑水虻幼蟲又是新興優(yōu)質(zhì)飼料原料，在魚粉豆粕等蛋白源供應緊張的今天，尋找可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)質(zhì)新蛋白原料迫在眉睫。

黑水虻的發(fā)展契合了綠色減碳和糧食保障這當今全社會的共同目標。我們常說產(chǎn)學研結(jié)合，作為科研人員，可以把自己的科研成果應用到產(chǎn)業(yè)中是莫大的榮幸。我從2013年就開始從事黑水虻研究，作為一個微小的個體，很開心見證了一個新產(chǎn)業(yè)的孕育和騰飛。

問：為什么想做熱生物學這個研究

方向？

答：熱生物學是我在美國德州農(nóng)工大學讀博時的主攻方向。一開始我其實對不同的方向沒有偏好，當時實驗室剛好有一位從事熱生物學的博士后，但他研究的不是黑水虻。我導師Jeffery Tomberlin說要不你跟著他學學熱生物學的研究方法和理論背景，把熱生物學應用到黑水虻的研究上？在黑水虻企業(yè)做了幾年的研發(fā)總監(jiān)，我深知熱生物學對黑水虻養(yǎng)殖的重要性，便欣然開始了這方面的研究。

問：你能簡單用幾句話說說這篇文的

意義嗎？

答：這篇文章對黑水虻幼蟲的阿利效應進行了量化，一定程度上解釋了為什么很多實驗室的結(jié)果（轉(zhuǎn)化率、采食速度、生長速度等）和實際生產(chǎn)不符。這篇文章也再次強調(diào)了持續(xù)監(jiān)測料溫的重要性，畢竟僅僅是一個不足1/4平方米的養(yǎng)殖盒，料溫可以高出環(huán)境溫度20℃。我把文章概要附上，有興趣的可以了解一下。這篇文章后續(xù)應該會OA，但目前還不是，近期想要全文的也可以聯(lián)系我。

問：你覺得這篇文章有哪些不足？

答：首先，我相信很多人會質(zhì)疑料的含水量是一個很重要的影響因素，但這篇文章沒有考慮。其實在實驗設計時我也有想過，不過關(guān)于含水量之前香港學者已經(jīng)有發(fā)表過一篇挺有參考性的文章，考慮到實際場地資源的限制，當時就以固定70%的物料含水量開展實驗。還有一個不足，就是數(shù)據(jù)反映出微生物對料溫也有顯著的影響，雖然當時用的是同一批次的人工飼料，但是各個重復間微生物的初始種類和含量我們沒有關(guān)注。

問：除了這個實驗，你博士期間還

做了哪些熱生物學的相關(guān)實驗呢？

答：其實做了很多，從溫度耐受性、溫度偏好、營養(yǎng)的影響、饑餓的影響、溫度馴化等很多方面都做了一些工作，數(shù)據(jù)都會陸陸續(xù)續(xù)發(fā)表的。

問：接下來你還會從事熱生物學

的研究工作嗎？

答：會，我感覺博士期間做的工作僅僅是個開始，冰山一角。不過接下來這幾年，除了通過熱生物學的角度研究怎么把黑水虻養(yǎng)好外，還會分一半精力去研究怎么把黑水虻用好。

附錄

文章概要

李楚君

黑水虻幼蟲養(yǎng)殖期間

生物熱的產(chǎn)生與調(diào)控

文章連接：https://doi.org/10.1111/1744-7917.13198

黑水虻生物熱

黑水虻Hermetia illucens (L.) 是一種具有重要經(jīng)濟意義的資源昆蟲。其幼蟲可將多種有機廢棄物消納并轉(zhuǎn)化為自身營養(yǎng)物質(zhì)，幼蟲經(jīng)初步加工即可作為動物的優(yōu)質(zhì)食物原料。近年來從事黑水虻大規(guī)模生產(chǎn)的企業(yè)日益增加，但許多養(yǎng)殖參數(shù)（如生長周期、轉(zhuǎn)化率）源于實驗室種群規(guī)模較?。ㄈ?0-100頭幼蟲/單元）的實驗數(shù)據(jù)。在技術(shù)轉(zhuǎn)化的過程中會經(jīng)常出現(xiàn)實驗室數(shù)據(jù)不適用于工業(yè)化生產(chǎn)（一般不低于10000頭幼蟲/單元）的現(xiàn)象。其中和種群大小、密度相關(guān)的生物熱被認為是造成實驗數(shù)據(jù)不適用的主要原因之一。為此，本實驗探究了不同種群大小、種群密度、環(huán)境溫度下，幼蟲的生長性能、營養(yǎng)指數(shù)和料溫的差異。

研究結(jié)果

結(jié)果表明，種群大小和環(huán)境溫度對幼蟲生長存在明顯的交互作用（圖1）。溫度-大小法則（Temperature-size rule）告訴我們低溫下生物一般長得更大。但本實驗結(jié)果表明低溫下的幼蟲并不總是長得更大，其結(jié)果取決于種群大小。和許多腐生型雙翅目幼蟲相似，黑水虻幼蟲具有較明顯的阿利效應（Allee effect）。低溫時幼蟲可以通過主動聚集使料溫顯著升高（可高于環(huán)境溫度20℃）（圖1）。組間各項指標的差異揭示了黑水虻幼蟲用于平衡食物獲取和能量分配的潛在策略。此外，在種群密度實驗中，沒有接種黑水虻的處理組也測得明顯高于環(huán)境溫度的料溫（圖2），揭示了微生物的影響不容忽視。

圖1 不同種群大小和環(huán)境溫度對幼蟲生長性能、營養(yǎng)指數(shù)、基質(zhì)溫度的影響

圖2 不同種群密度對料溫的影響隨時間的變化圖

結(jié)論

從上述兩個實驗中，我們可以觀察到在低溫下低齡幼蟲會主動聚集產(chǎn)熱，養(yǎng)殖時間較長，但高溫下老熟幼蟲較高的基礎(chǔ)代謝能耗也會使最終體重降低（圖1）。因此，在最后一個驗證性實驗中，我們將9日齡和11日齡的幼蟲從30℃轉(zhuǎn)移至20℃培養(yǎng)箱，并與全程飼養(yǎng)于30℃或20℃的幼蟲做對比。數(shù)據(jù)揭示采用養(yǎng)殖溫度逐步降低的策略，既可以保證較短的飼養(yǎng)時間，又可以得到較好的增重和飼料轉(zhuǎn)化率（圖3）。因此，基質(zhì)溫度管理是黑水虻養(yǎng)殖設備設計中需要考慮的關(guān)鍵工藝。

圖3 養(yǎng)殖期間降低環(huán)境溫度對黑水虻生長性能的影響