РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ СЕЛЕКЦИОННОЙ РАБОТЫ С НАСЕКОМЫМИ ВИДА HERMETIA ILLUCENS

  • Georgiy V. Pestsov Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого
  • Olga V. Prokudina Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого
  • Anastasia V. Tretyakova Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого
  • Sergey A. Butenko ООО «Львинка»
Ключевые слова: чистые линии, индивидуальное скрещивание, Hermetia illucens, инбридинг, инбредное угнетение, вырождение, чёрная львинка

Аннотация

Обоснование. Насекомое вида Hermetia illucens (чёрная львинка), широко используется для утилизации пищевых и сельскохозяйственных отходов. Это связано с всеядностью мухи по отношению к белковой и углеводной пище и быстрым репродуктивным циклом. Большой проблемой промышленного культивирования этого насекомого является вырождение популяций черной львинки.

При размножении в неволе из-за относительно малой численности популяций происходит деградация ключевых параметров культуры H. illucens, таких как жизнеспособность, плодовитость, продуктивность и др. Замечено, что в течение первых пяти поколений, несмотря на полигамию при скрещивании, проявляется действие вредных рецессивных аллелей, находящихся в гомозиготном состоянии.

В настоящее время проблема вырождения мух, связанная с инбредной депрессией, решается массовым культивированием больших аутбредных популяций в садках, с периодической реинтродукцией производителей из природных популяций.

Цель. Разработка метода скрещивания линий мух Hermetia illucens для селекционной работы, определения закономерностей развития популяций, увеличения их продуктивности и адаптационного потенциала.

Материалы и методы. В селекционной работе с линиями насекомого вида H. illucens использовали индивидуальное скрещивание. Для индивидуального скрещивания подбирали личинок и куколок по размерам и массе тела. Скрещивания проводили по схеме: одного самца и одну самку помещали в пластиковые контейнеры при поддержании необходимой температуры и влажности. Яйца, полученные от этой пары мух, помещали на питательный субстрат в отдельный контейнер, вылупившихся личинок культивировали изолированно в этом же контейнере.

В процессе роста, отбирали самых крупных личинок и куколок из этой популяции. После формирования взрослых особей (имаго) мух, их осматривали, определяли половую принадлежность и помещали опять одного самца и одну самку в отдельный контейнер. Таким образом, получали инбредные линии изофеминных потомков одной самки, в дальнейшем подвергаемых инбридингу мух.

Результаты. Разработанный нами метод индивидуального скрещивания позволил проследить развитие популяций мух, полученных от одной самки и одного самца, рассмотреть происходящие закономерности и изменения в популяции. Определена тенденция вырождения популяции мух при близкородственном скрещивании, в каждом последующем поколении оплодотворённых яиц и личинок было меньше. Это связано с тем, что проявляют своё действие летальные гены. Последующие отборы в каждом поколении самых крупных и активных личинок позволят создать популяцию, лишённую большинства летальных и вредных генов и перейти к чистым линиям.

Заключение. В результате проведённой научно-исследовательской работы удалось разработать метод индивидуального скрещивания самцов и самок насекомого Hermetia illucens. Было определено, что время отрождения максимального количества личинок происходит на 3-4 сутки после откладки яиц. При близкородственном скрещивании определена тенденция вырождения популяции мух, в каждом последующем поколении оплодотворенных яиц и личинок было меньше. Это связано с тем, что проявляют своё действие летальные гены. Последующие отборы в каждом поколении самых крупных и активных личинок позволят создать популяцию, лишённую большинства летальных и вредных генов. Чистые линии мух обладают стабильными признаками для данного вида и, несмотря на снижение количества оплодотворенных яиц в кладках, а также меньшее количество личинок, полученных из них, они обладают нормальным распределением размера и массы тела, что позволяет вести отбор на хозяйственно ценные признаки.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Georgiy V. Pestsov, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого

 доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий микробиологической лаборатории центра технологического превосходства «Передовые химические и биотехнологии»

Olga V. Prokudina, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого

студент кафедры биологии и технологии живых систем, лаборант технопарка универсальных педагогических компетенций

Anastasia V. Tretyakova, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого

аспирант кафедры биологии и технологии живых систем, младший научный сотрудник микробиологической лаборатории центра технологического превосходства «Передовые химические и биотехнологии»

Sergey A. Butenko, ООО «Львинка»

директор

Литература

Список литературы

Антонов А. М., Lutovinovas E., Иванов Г. А., Пастухова Н. О. Адаптация и перспективы разведения мухи Черная львинка (Hermetia illucens) в циркумполярном регионе // Принципы экологии. 2017. Т. 6, № 3. С. 4-19.

Бастраков А.И., Загоринский А.А., Козлова А.А. Высокоэффективная биоконверсия органических субстратов личинками Черной львинки (Hermetia illucens) // Биотехнология и качество жизни: материалы Международной науч.-практ. конф. Казань, 2014, С. 418-419.

Бастраков А.И. Ушакова Н.А. Переработка птичьей пометной подстилки личинками Черной львинки (Hermetia illucens) // Биотехнология: состояние и перспективы развития: материалы VIII Московского Межд. Конгресса. М.: ЗАО «Экспо-биохим-технологии», РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2015, С. 350-351.

Некрасов Р.В., Ушакова Н.А., Чабаев М.Г. Личинки мухи Черный солдат (Hermetia illucens) в питании животных // Современные достижения и проблемы биотехнологии сельскохозяйственных животных: Материалы 10-й Всерос. конф.-школы молодых ученых Дубровицы.: ВИЖ, 2015, С. 237-143.

Песцов Г.В., Сидоров Р.А., Глазунова А.В., Бутенко С.А. Биотехнологическая утилизация органических отходов с помощью насекомого Hermetia illucens (черная львинка) // Проблемы научной мысли. 2021. Т. 7, № 4.С. 23-25.

Sapronova Zh.A., Shoukhov V.G., Sverguzova S.V., Svyatchenko A.V., Shaikhiev I.G. Использование насекомых в сельском хозяйстве – путь к рациональному природопользованию // Construction economic and environmental management. 2020. Vol. 77, № 4. P. 5-9.

Hoornweg D., Bhada-Tata P. What a waste: a global review of solid waste management. World Bank.: Washington, 2012, Vol. 15, 116 р.

Hume, D. A., Whitelaw, C. B. A., Archibald, A. L. The future of animal production: improving productivity and sustainability // Agricultural Science. 2011. Vol. 149, No. S1. P. 9–16. https://doi.org/10.1017/s0021859610001188

Influence of three artificial light sources on oviposition and half-life of the Black Soldier Fly, Hermetia illucens (Diptera: Stratiomyidae): Improving small-scale indoor rearing / Carina D. Heussler, Andreas Walter, Hannes Oberkofler, Heribert Insam, Wolfgang Arthofer, Birgit C. Schlick-Steiner , Florian M. Steiner // PLOS ONE. 2018. Vol. 11, No. 5. P. 10. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0197896

Insights in the Global Genetics and Gut Microbiome of Black Soldier Fly, Hermetia illucens: Implications for Animal Feed Safety Control Fathiya / Khamis M., Ombura1 F.L.O., Akutse1 K. S., Subramanian S., Mohamed S.A., Fiaboe K. K.M., Weerachai S., Joop J. A. Van Loon, Dicke M., Dubois T., Ekesi S., Tanga C.M. // Frontiers in Microbiology. 2020. Vol. 11. P. 15. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.01538

Kou Zongqing, Jian Xu, Jun Xu, Longyu Zheng. Genomic landscape and genetic manipulation of the black soldier fly Hermetia illucens, a natural waste recycler // Cell Research. 2019. Vol. 11. P.12. https://doi.org/10.1038/s41422-019-0252-6

Long-Term Artificial Selection for Increased Larval Body Weight of Hermetia illucens in Industrial Settings / Facchini E., Shrestha K., Boer E.v.d., Junes P., Sader G., Peeters K., Schmitt E. // Frontiers in Genetics. 2022. Vol. 13. P.9. https://doi.org/10.3389/fgene.2022.865490

Macavei L.I., Benassi G., Stoian V., Maistrello L. Optimization of Hermetia illucens (L.) egg laying under different nutrition and light conditions // PLOS ONE. 2020. 18 p. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0232144

Optimization of black soldier fly (Hermetia illucens) / Bertrand H., Grégoire N., Joachim C., Frédéric F., Rudy C. M. // PLOS ONE. 2019. P. 13. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0216160

Pastor B., Velasquez Y., Gobbi P., Rojo S. Conversion of organic wastes into fly larval biomass: bottlenecks and challenges // Journal of Insects as Food and Feed. 2015. Vol. 1, No. 3. P. 179-193. https://doi.org/10.3920/JIFF2014.0024

Paz A.S., Carrejo N.S., Gуmez Rodrнguez C.H. Effects of Larval Density and Feeding Rates on the Bioconversion of Vegetable Waste Using Black Soldier Fly Larvae Hermetia illucens (L.) // Waste Biomass. 2015. Vol 6, P. 1059–1065. https://doi.org/10.1007/s12649-015-9418-8

Potential usage of food waste as a natural fertilizer after digestion by Hermetia illucens (Diptera: Stratiomyidae) /Choi Y., Choi J., Kim J., Kim M., Kim W., Park K., Bae S., Jeong G. // International Journal of Industrial Entomology. 2009. Vol. 19, No.1. P. 171-174.

Singh A., Kumari K. An inclusive approach for organic waste treatment and valorisation using Black Soldier Fly larvae: A review // Journal of Environmental Management. 2019. Vol. 251. P.13. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2019.109569

Threshold Temperatures and Thermal Requirements of Black Soldier Fly Hermetia Illucens: Implications for Mass Production / Chia S. Y., Tanga, C. M., Khamis, F. M., Mohamed, S. A., Salifu, D., Sevgan, S., Fiaboe K. K. M., Niassy, S., van Loon, J. J. A., Dicke M., Ekesi S. // PLOS ONE. 2018. Vol. 13, No. 11. P. 26. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0206097

Technical handbook of domestication and production of diptera black soldier fly (bsf) hermetia illucens, stratiomyidae / Caruso D., Devic E., I Subamia W., Talamond P., Baras E.: PT Penerbit IPB Press Kampus IPB Taman Kencana Bogor, 2013. 159 p.

References

Antonov A. M., Lutovinovas E., Ivanov G. A., Pastukhova N. O. Adaptatsiya i perspektivy razvedeniya mukhi Chernaya l’vinka (Hermetia illucens) v tsirkumpolyarnom regione [Adaptation and prospects of breeding of the Black soldier fly (Hermetia illucens) in the circumpolar region]. Printsipy ekologii, 2017, vol. 6, no. 3, pp. 4–19. https://doi.org/10.15393/ j1.art.2017.6302

Bastrakov A.I., Zagorinskiy A.A., Kozlova A.A. Vysokoeffektivnaya biokonversiya organicheskikh substratov lichinkami Chernoy l’vinki (Hermetia illucens) [Highly effective bioconversion of organic substrates by larvae of the Black Soldier fly(Hermetia illucens)]. Biotekhnologiya i kachestvo zhizni: materialy Mezhdunarodnoy nauch.-prakt. konf. [Biotechnology and quality of life: materials of the International scientific and practical. conf.]. Kazan, 2014, pp. 418-419.

Bastrakov A.I. Ushakova N.A. Pererabotka ptich’ey pometnoy podstilki lichinkami Chernoy l’vinki (Hermetia illucens) [Processing of bird litter litter by larvae of the Black Soldier fly (Hermetia illucens)]. Biotekhnologiya: sostoyanie i perspektivy razvitiya: materialy VIII Moskovskogo Mezhd. Kongressa [Biotechnology: status and development prospects: materials of the VIII Moscow Int. Congress]. M.: CJSC “Expo-biochemical-technologies”, RKhTU im. DI. Mendeleeva, 2015, pp. 350-351.

Nekrasov R.V., Ushakova N.A., Chabaev M.G. Lichinki mukhi Chernyy soldat (Hermetia illucens) v pitanii zhivotnykh [Larvae of the Black Soldier fly (Hermetia illucens) in animal nutrition]. Sovremennye dostizheniya i problemy biotekhnologii sel’skokhozyaystvennykh zhivotnykh: Materialy 10-y Vseros. konf.-shkoly molodykh uchenykh Dubrovitsy [Modern achievements and problems of biotechnology of farm animals: Proceedings of the 10th All-Russian. Conf. School of Young Scientists Dubrovitsa]. VIZh, 2015, pp. 237-143.

Pestsov G.V., Sidorov R.A., Glazunova A.V., Butenko S.A. Biotekhnologicheskaya utilizatsiya organicheskikh otkhodov s pomoshch’yu nasekomogo Hermetia illucens (chernaya l’vinka) [Biotechnological utilization of organic waste using the insect Hermetia illucens (black soldier fly)]. Problemy nauchnoy mysli, 2021, vol. 7, no. 4, pp. 23-25.

Sapronova Zh.A., Shoukhov V.G., Sverguzova S.V., Svyatchenko A.V., Shaikhiev I.G. Ispol’zovanie nasekomykh v sel’skom khozyaystve – put’ k ratsional’nomu prirodopol’zovaniyu [The use of insects in agriculture is the way to rational nature management]. Construction economic and environmental management, 2020, vol. 77, no. 4, pp. 5-9.

Hoornweg D., Bhada-Tata P. What a waste: a global review of solid waste management. World Bank: Washington, 2012, vol. 15, 116 р.

Hume, D. A., Whitelaw, C. B. A., Archibald, A. L. The future of animal production: improving productivity and sustainability. Agricultural Science, 2011, vol. 149, no. S1, pp. 9–16. https://doi.org/10.1017/s0021859610001188

Influence of three artificial light sources on oviposition and half-life of the Black Soldier Fly, Hermetia illucens (Diptera: Stratiomyidae): Improving small-scale indoor rearing / Carina D. Heussler, Andreas Walter, Hannes Oberkofler, Heribert Insam, Wolfgang Arthofer, Birgit C. Schlick-Steiner , Florian M. Steiner. PLOS ONE, 2018, vol. 11, no. 5, p. 10. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0197896

Insights in the Global Genetics and Gut Microbiome of Black Soldier Fly, Hermetia illucens: Implications for Animal Feed Safety Control Fathiya / Khamis M., Ombura1 F.L.O., Akutse1 K. S., Subramanian S., Mohamed S.A., Fiaboe K. K.M., Weerachai S., Joop J. A. Van Loon, Dicke M., Dubois T., Ekesi S., Tanga C.M. Frontiers in Microbiology, 2020, vol. 11, p. 15. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.01538

Kou Zongqing, Jian Xu, Jun Xu, Longyu Zheng. Genomic landscape and genetic manipulation of the black soldier fly Hermetia illucens, a natural waste recycler. Cell Research, 2019, vol. 11, p. 12. https://doi.org/10.1038/s41422-019-0252-6

Long-Term Artificial Selection for Increased Larval Body Weight of Hermetia illucens in Industrial Settings / Facchini E., Shrestha K., Boer E.v.d., Junes P., Sader G., Peeters K., Schmitt E. Frontiers in Genetics, 2022, vol. 13, p. 9. https://doi.org/10.3389/fgene.2022.865490

Macavei L.I., Benassi G., Stoian V., Maistrello L. Optimization of Hermetia illucens (L.) egg laying under different nutrition and light conditions. PLOS ONE, 2020, 18 p. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0232144

Optimization of black soldier fly (Hermetia illucens) / Bertrand H., Grégoire N., Joachim C., Frédéric F., Rudy C. M. PLOS ONE, 2019, pp. 13. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0216160

Pastor B., Velasquez Y., Gobbi P., Rojo S. Conversion of organic wastes into fly larval biomass: bottlenecks and challenges. Journal of Insects as Food and Feed, 2015, vol. 1, no. 3, pp. 179-193. https://doi.org/10.3920/JIFF2014.0024

Paz A.S., Carrejo N.S., Gуmez Rodrнguez C.H. Effects of Larval Density and Feeding Rates on the Bioconversion of Vegetable Waste Using Black Soldier Fly Larvae Hermetia illucens (L.). Waste Biomass, 2015, vol. 6, pp. 1059–1065. https://doi.org/10.1007/s12649-015-9418-8

Potential usage of food waste as a natural fertilizer after digestion by Hermetia illucens (Diptera: Stratiomyidae) / Choi Y., Choi J., Kim J., Kim M., Kim W., Park K., Bae S., Jeong G. International Journal of Industrial Entomology, 2009, vol. 19, no. 1, pp. 171-174.

Singh A., Kumari K. An inclusive approach for organic waste treatment and valorisation using Black Soldier Fly larvae: A review. Journal of Environmental Management, 2019, vol. 251, p.13. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2019.109569

Threshold Temperatures and Thermal Requirements of Black Soldier Fly Hermetia Illucens: Implications for Mass Production / Chia S. Y., Tanga, C. M., Khamis, F. M., Mohamed, S. A., Salifu, D., Sevgan, S., Fiaboe K. K. M., Niassy, S., van Loon, J. J. A., Dicke M., Ekesi S. PLOS ONE, 2018, vol. 13, no. 11, p. 26. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0206097

Technical handbook of domestication and production of diptera black soldier fly (bsf) hermetia illucens, stratiomyidae / Caruso D., Devic E., I Subamia W., Talamond P., Baras E.: PT Penerbit IPB Press Kampus IPB Taman Kencana Bogor, 2013. 159 p.


Просмотров аннотации: 180
Загрузок PDF: 120
Опубликован
2023-04-30
Как цитировать
Pestsov, G., Prokudina, O., Tretyakova, A., & Butenko, S. (2023). РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ СЕЛЕКЦИОННОЙ РАБОТЫ С НАСЕКОМЫМИ ВИДА HERMETIA ILLUCENS. Siberian Journal of Life Sciences and Agriculture, 15(2), 74-91. https://doi.org/10.12731/2658-6649-2023-15-2-74-91
Раздел
Биологические исследования

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)