高順平,徐林海,鄭成忠,吳丹丹,付 樂,盧元鵬,徐振朋*

(1.烏蘭察布市農(nóng)林科學(xué)研究所,內(nèi)蒙古烏蘭察布 012000;2.烏蘭察布市動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心,內(nèi)蒙古烏蘭察布 012000)

白星花金龜(ProtaetiabrevitarsisLewis)又稱白紋銅花金龜、白星花潛,是鞘翅目(Coleoptera)金龜科(Scarabaeidae)花金龜亞科(Cetoniidae)的昆蟲,廣泛分布于我國(guó)及周邊國(guó)家。成蟲遷飛能力強(qiáng)、采食量大、食性廣泛,可取食植物的葉、花和果實(shí)等,是一種重要的農(nóng)業(yè)害蟲;幼蟲為腐食性,主要以腐爛的秸稈、動(dòng)物糞便等為食,不僅不危害植物,而且在許多領(lǐng)域具有很大的利用價(jià)值。研究表明,白星花金龜幼蟲可用于處理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廢棄的秸稈、菌渣和動(dòng)物糞便等廢棄物,蟲體可作為寶貴的蛋白質(zhì)資源和藥材加以利用,蟲沙富含腐殖質(zhì)可用作有機(jī)肥。目前,在世界上許多國(guó)家和地區(qū),已經(jīng)將白星花金龜作為資源昆蟲,用來處理作物秸稈和動(dòng)物糞便等農(nóng)業(yè)廢棄物;白星花金龜幼蟲已被證實(shí)具有抗癌、抗菌、抗炎等藥用價(jià)值;在韓國(guó)將白星花金龜幼蟲作為潛在的動(dòng)物蛋白替代品開展了大量研究。該研究綜述近年來國(guó)內(nèi)外有關(guān)白星花金龜資源化利用的有關(guān)研究,以期為其進(jìn)一步研究和開發(fā)利用提供參考。

1 白星花金龜?shù)纳飳W(xué)特征

白星花金龜屬于完全變態(tài)昆蟲,其發(fā)育過程經(jīng)歷卵、幼蟲、蛹、成蟲4個(gè)時(shí)期。自然條件下一般一年發(fā)生一代,以老熟幼蟲越冬,卵期7～10 d,幼蟲期290～330 d,蛹期約30 d,成蟲壽命40～60 d。卵呈圓形或橢圓形,乳白色,長(zhǎng)約1.7～2.0 mm。幼蟲晝伏夜出,具有假死性和負(fù)趨光性,白天潛伏在腐爛的秸稈、堆肥和土壤中,夜晚到地表活動(dòng),腹面朝上以背部蠕動(dòng)爬行。幼蟲在土壤中的活動(dòng)與土溫密切相關(guān),當(dāng)土溫低于5 ℃或高于25 ℃時(shí)向土壤深處移動(dòng),土溫適宜時(shí)移向土壤上層。幼蟲發(fā)育經(jīng)歷3個(gè)齡期,在19～34 ℃溫度范圍內(nèi),隨著溫度的升高,幼蟲齡期逐漸縮短[1],在28 ℃環(huán)境下,1齡期14 d,2齡期33 d,3齡期128 d[2]。老熟幼蟲體長(zhǎng)24～39 mm,乳白色、圓筒形,體型彎曲呈“C”型,體表生有細(xì)毛,背部多皺,胸部有3對(duì)足,頭部呈褐色,咀嚼式口器。蛹為裸蛹,卵圓形,長(zhǎng)20～23 mm,初期為白色,后逐漸變?yōu)辄S白色。成蟲體長(zhǎng)16～24 mm,寬9～13 mm,橢圓形,體壁堅(jiān)硬,散發(fā)古銅色或青銅色光澤,體表散布許多不規(guī)則白斑。成蟲于每年5月初開始出現(xiàn),6—7月達(dá)到羽化盛期,8—9月逐漸死亡[3]。在人工養(yǎng)殖時(shí)通過設(shè)置適當(dāng)條件,其全世代發(fā)育歷期可縮短到89.06 d,可實(shí)現(xiàn)周年繁育[1]。成蟲晝出夜伏,飛行能力強(qiáng),食性廣泛,采食量大,具有趨糖性和趨腐性,喜食成熟果實(shí)等含糖量較大的食物。成蟲對(duì)信息素也有很強(qiáng)的趨性,研究表明,4-甲基苯甲醚對(duì)雄蟲和雌蟲均有特異性誘集作用[4]。試驗(yàn)證明成蟲更偏愛紅色,紅色的誘捕器效果最佳,且最有效的誘捕器高度為地面以上1.0～1.5 m[5]。成蟲的交配行為具有明顯的晝夜節(jié)律性,多發(fā)生在09:00—16:00,交配高峰期發(fā)生在11:00—14:00,補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)對(duì)成蟲的交配行為無顯著影響[6]。成蟲一生可多次交配多次產(chǎn)卵[7],喜產(chǎn)卵于未腐熟的畜禽糞便、作物秸稈等有機(jī)廢棄物中,營(yíng)養(yǎng)、溫度和濕度是影響產(chǎn)卵量的主要因素,在人為設(shè)置適宜條件下單雌產(chǎn)卵量最高可達(dá)144粒,平均3.6粒/d,性別比例對(duì)單雌產(chǎn)卵量無顯著影響[2,8]。

2 資源化利用研究

2.1 生態(tài)利用價(jià)值白星花金龜幼蟲為腐食性蠐螬,主要以農(nóng)作物秸稈、動(dòng)物糞便等腐爛的有機(jī)物為食。利用白星花金龜幼蟲處理農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)中的廢棄物具有很高的應(yīng)用潛力。近年來,隨著我國(guó)農(nóng)牧業(yè)的快速發(fā)展,所產(chǎn)生的農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便等廢棄物的污染問題日益嚴(yán)重,如何實(shí)現(xiàn)農(nóng)牧業(yè)廢棄物的無害化處理和資源化利用,成為制約農(nóng)牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題。在自然界中,腐食性蠐螬能將富含木質(zhì)纖維素的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為高腐殖酸含量的植物肥料,在陸地碳循環(huán)過程中發(fā)揮著重要作用[9]。研究表明,白星花金龜幼蟲能夠高效轉(zhuǎn)化木耳、香菇種植用過的基質(zhì),轉(zhuǎn)化后物料的氮磷鉀等營(yíng)養(yǎng)元素和腐殖酸含量升高,植物毒性顯著降低[10]。用白星花金龜幼蟲生物轉(zhuǎn)化雞糞后,其抗生素抗性基因多樣性明顯降低,約80%的病原體基因豐度顯著降低[11]。此外,白星花金龜幼蟲還被證實(shí)可用于處理玉米秸稈[12-13]、蘋果園廢棄物[14]、牛糞[15]等多種農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)中的廢棄物,具有極高的生態(tài)利用價(jià)值。

2.2 飼用價(jià)值食用昆蟲是一種公認(rèn)的極具開發(fā)潛力的蛋白質(zhì)和其他營(yíng)養(yǎng)素來源[16]。干燥的白星花金龜幼蟲蟲粉中蛋白質(zhì)含量高達(dá)50.5%,與一般的牛肉、豬肉、雞肉等的蛋白質(zhì)含量類似,脂肪含量為13.5%,含有很大比例的多不飽和脂肪酸,鐵、鋅等礦物質(zhì)含量較高[17]。與牛里脊肉相比,白星花金龜幼蟲蟲粉的低分子量蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)消化率更高[18]。在體內(nèi)外研究試驗(yàn)條件下,白星花金龜幼蟲凍干蟲粉均未顯示出明顯的毒性和誘導(dǎo)突變的特性[19]。隨著我國(guó)畜牧業(yè)的不斷發(fā)展,對(duì)蛋白質(zhì)飼料的需求不斷增長(zhǎng),白星花金龜幼蟲作為一種安全可靠、成本低廉的蛋白質(zhì)來源具有很大的開發(fā)利用價(jià)值。

2.3 藥用價(jià)值蠐螬是我國(guó)傳統(tǒng)中醫(yī)常用的一種中藥材,《本草綱目》中記載蠐螬“主治小兒臍瘡、小兒唇緊、丹毒、癰疽痔漏、目中翳障”等癥。近年來的研究發(fā)現(xiàn),白星花金龜幼蟲在抗癌、抗炎、抗菌等方面也有很高的利用價(jià)值。從白星花金龜幼蟲中提取的生物活性物質(zhì)對(duì)多種癌細(xì)胞具有高度的細(xì)胞毒性,在體外試驗(yàn)中具有誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡的活性[20]。研究表明,提取的白星花金龜幼蟲蛋白能夠顯著抑制炎癥因子的釋放,并在一定范圍內(nèi)降低促炎細(xì)胞因子的含量[21]。幼蟲蛋白水解產(chǎn)物中提取的生物活性肽具有血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制活性,可用于預(yù)防和控制高血壓[22]。幼蟲的甲醇提取物具有抗氧化活性[23]。幼蟲提取物對(duì)癲癇等神經(jīng)退行性疾病具有治療作用[24]。此外,基于白星花金龜幼蟲基因組設(shè)計(jì)合成的抗菌肽對(duì)革蘭氏陰性和陽性菌[25]、多重耐藥的革蘭氏陰性菌[26]具有很強(qiáng)的抗菌活性。

2.4 蟲糞利用價(jià)值白星花金龜幼蟲的蟲糞顆粒均勻、無異味,富含腐殖酸和氮磷鉀等營(yíng)養(yǎng)元素,能夠提高土壤有機(jī)質(zhì)含量,對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育有很好的促進(jìn)作用,是極具利用價(jià)值的有機(jī)肥料。研究表明,用白星花金龜幼蟲生物轉(zhuǎn)化玉米秸稈和木屑后產(chǎn)生的蟲糞中腐殖酸含量分別達(dá)24.73%和14.46%,且不表現(xiàn)任何植物毒性[27]。蟲糞中潛在的微生物群落能改善土壤環(huán)境,有助于土壤有益微生物的增加,進(jìn)而提高植物抗病性、促進(jìn)植物生長(zhǎng)[28]。在辣椒育苗基質(zhì)中添加2%～5%的蟲糞,能夠增強(qiáng)辣椒苗期的耐寒能力促進(jìn)幼苗發(fā)育[29]。施用蟲糞有機(jī)肥能夠顯著提高櫻桃蘿卜和番茄的產(chǎn)量[30-31],在提高土壤肥力和改善土壤微生物群落等方面都具有一定作用。

2.5 其他利用價(jià)值研究表明,白星花金龜幼蟲腸道中含有大量的能夠降解木質(zhì)纖維素的微生物,對(duì)這些微生物進(jìn)行分離鑒定并加以研究,對(duì)于制備纖維素降解菌和酶制劑具有很高的理論和現(xiàn)實(shí)意義[32]。目前,白星花金龜成蟲的利用價(jià)值主要體現(xiàn)在甲殼素提取方面。甲殼素又稱甲殼質(zhì)、幾丁質(zhì),在紡織、造紙、制藥等行業(yè)具有非常廣泛的應(yīng)用價(jià)值。目前提取甲殼素的主要原料為蝦蟹等水產(chǎn)品,不僅成本高而且提取的甲殼素中重金屬和灰分含量高,品質(zhì)較低。以白星花金龜成蟲為原料提取甲殼素,具有成本低、品質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)。研究表明,以特定工藝從白星花金龜成蟲中提取甲殼素,得率為28.3%,殘余灰分含量1.25%,達(dá)到了工業(yè)級(jí)的甲殼素標(biāo)準(zhǔn),如果能進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,預(yù)計(jì)能產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益[33]。

3 展望

白星花金龜作為我國(guó)常見的農(nóng)業(yè)害蟲,近年來的研究主要集中在發(fā)生規(guī)律、成蟲防治等方面,其巨大的應(yīng)用潛力未能得到充分地開發(fā)利用。為了更好地利用這種資源昆蟲,研究者可在以下幾個(gè)方面開展深入研究:①白星花金龜?shù)纳飳W(xué)特性研究方面,需要對(duì)其人工繁育技術(shù)開展進(jìn)一步研究,明確蟲體發(fā)育各階段的最適條件,為下一步的開發(fā)利用奠定基礎(chǔ);②幼蟲轉(zhuǎn)化廢棄物研究方面,需要對(duì)轉(zhuǎn)化不同農(nóng)業(yè)廢棄物的最優(yōu)條件做深入研究;③蟲體利用方面,蟲體的精深加工、幼蟲的藥用價(jià)值及其有效成分提取等具有很高的研究?jī)r(jià)值;④蟲糞利用方面,通過添加一定比例的蟲糞開發(fā)優(yōu)質(zhì)的育苗基質(zhì)預(yù)計(jì)能產(chǎn)生很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。此外,利用白星花金龜幼蟲腐食性特點(diǎn)建立生態(tài)循環(huán)農(nóng)牧業(yè)發(fā)展模式,為轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)農(nóng)牧業(yè)發(fā)展方式,提高農(nóng)牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力提供了新思路,值得進(jìn)一步研究和開發(fā)。隨著各項(xiàng)有關(guān)研究的不斷深入和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的不斷推進(jìn),一定能使白星花金龜變害為寶,為農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用、農(nóng)牧業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展提供助力。