CN106721675A - 一种豌豆蚜室内人工全纯饲料及其饲养方法 - Google Patents

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宋丽雯
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Abstract

一种豌豆蚜室内人工全纯饲料及其饲养方法，通过对豌豆蚜的人工全纯饲料的成分组成(主要包括氨基酸储备液、维生素储备液、矿物质储备液和蔗糖混合液)、比例、饲料的制备方法以及豌豆蚜饲养方法及饲养条件等方面的较为全面研究，饲养的蚜虫体重、繁殖率、繁殖力均有显著提高，已经可以满足大规模饲养豌豆蚜的要求。

Description

一种豌豆蚜室内人工全纯饲料及其饲养方法
技术领域
本发明涉及昆虫饲料技术领域，尤其涉及一种豌豆蚜室内人工全纯饲料及其饲养方法。
背景技术
人工饲料(Artificial diets)是与天然食料相对应的俗称，通常是指非昆虫原来取食的天然食物的饲料，昆虫在自然界取食的食料称为天然饲料。人工饲料最早始于二十世纪初。1908年，Bogdanow首先报道了黑颊丽蝇(Vomitoria Calliphora)的人工饲料配方，在此之后，人工饲料的研究逐渐展开。
纵观人工饲料近100年的发展历史，50年代之前的研究主要集中在蚊、蝇和杂食性仓贮害虫上，能够通过人工饲料饲养的昆虫仅有40多种。50年代以后由于有机杀虫剂大批量地投入生产应用，有关害虫防治和昆虫基础学科的研究开始盛行，对实验昆虫的种类和数量的需求迅速激增，从而促进了人工饲料的发展。50年代至60年代中期，植食性昆虫的人工饲料逐渐发展。其中最具代表性的是Beck配制了含有玉米叶的半纯饲料成功饲养了欧洲玉米螟(Ostrinia nubilalis Hübner)。在这之后，研究者们利用同样的方式，利用“叶因子”配制半纯饲料，成功饲养了二化螟(Chilo suppressalis Walker)、梨小食心虫(Grapholitha molesta Busck)等数十种植食性害虫。到了60年代中期，利用半纯饲料和实用饲料饲养的植食性昆虫达100多种。60年代中期到70年代中期，昆虫的人工饲料开始全面化发展，可通过人工饲料饲养的昆虫增至800余种，这其中包括了饲养难度极高的寄生性和捕食性昆虫。一些食性高度特化的半翅目植食性昆虫，例如豌豆蚜(Acythosiphon pisumHarris)、桃蚜(Myzus persicae Sulzer)等已可用人工全纯饲料连续饲养。到了80年代以后，人工饲料饲养昆虫已有一套较完备的理论体系。至今为止，国内外报道的人类人工饲料配方已有近1300余种，成功饲养的昆虫超过了1400种，但是真正能够大批量饲养并且用于害虫防治的仅有数十种。经过一个多世纪的研究，研究者们形成了研制昆虫人工饲料的理论。首先饲料要适应昆虫取食和栖息的质地；其次饲料中要有刺激取食或助食因子；再次饲料要消除抑制昆虫取食的因子；最后饲料必须要有良好的防腐效果。
如今人工饲料已是研究昆虫学的基本技术之一。这一技术不会受到季节和寄主等因子的限制，可随时为相关的科学研究提供试验虫源。研究人员可以规定并且控制人工饲料的成分，正因如此，使用人工饲料饲养昆虫不仅可以研究昆虫的营养需求，测定杀虫剂及抗虫作物的效果，并能大量繁殖生理标准一致的昆虫，最终为生物防治和发展资源昆虫服务。
人工饲料可根据配制饲料的目的和成分分为三大类：(1)全纯饲料(Holidicdiets)，也称为化学规定饲料(Chemically defined diets)，其完全由已知的纯粹化学物质配制而成，这类饲料基本用于昆虫营养等方面的研究；(2)半纯饲料(Meridic diets)，其多数成分为化学物质，另外含有一种或者几种源于动物、植物或微生物的尚未经纯化的物质。实验室内饲养的昆虫绝大多数属于此类；(3)实用饲料(Practical diets)，又称为半合成或者半人工饲料，主要未经提纯的天然营养物组成。此类饲料经济适用，适宜于大规模饲养。
人工饲料早期的应用侧重于营养研究上。先将一种昆虫的全纯饲料研制成功，然后将饲料成分逐一剔除，观察饲料成分对昆虫生长发育的影响。50年代以后，同位素标记物在饲料中得以应用，使得人们对昆虫的营养需要及养分代谢有了较全面的认识。80年代初期，利用植食性昆虫半纯饲料检测植物抗虫性成为了鉴别抗虫作物的技术之一。到如今，研究人工饲料的主要目的是为了建立室内实验种群，为昆虫毒理、生理等基础学科研究和新农药的筛选提供生理一致的试虫。在我国，昆虫的大量饲养和应用方面也取得了较好的成绩和经验，比如用人工卵大量饲养赤眼蜂(Trichogramma)进行田间防治试验，瓢虫的大量饲养研究等。在将来，利用人工饲料大量饲养天敌昆虫进行生物防治及用于不育技术和遗传防治的昆虫依然是人工饲料主要的研究目标。
综上所述，昆虫的人工饲料的应用可以概括为以下几个方面：(1)研究昆虫的营养生理状况，为害虫生物防治奠定理论基础；(2)建立室内种群，提供生理指标一致的试虫，用于研究及实施辐射不育、化学不育、引诱剂和遗传防治等新技术；(3)饲养天敌昆虫或者天敌昆虫的寄主，进行生物防治；(4)饲养不育和用于遗传防治的昆虫供田间释放；(5)培养无菌昆虫，不仅可以研究杀虫剂及其毒理作用，还可以培养害虫微生物，研究生物防治；(6)检测植物的抗虫性；(7)饲养经济昆虫，例如家蚕，使其不受气候条件和桑树生长的影响，全年在室内饲养，增产蚕丝。
蚜虫隶属于动物界(Animalia)节肢动物门(Arthropoda)昆虫纲(Insecta)半翅目(Hemiptera)胸喙亚目(Sternorrhyncha)。该亚目下的两个总科，分别为球蚜总科(Adegoidea)及蚜总科(Aphidoidea)，两总科再分13个科，500余属，世界目前已知的蚜虫种类有4700余种，主要分布于温带地区，绝大多数为农作物害虫。
蚜虫是世界上主要的农业害虫之一。有报道称在部分地区，由蚜虫传播病毒而对植物造成的危害超过了蚜虫自身对植物造成的危害。蚜虫的种类多、数量大、繁殖速度快、危害威胁重。蚜虫利用尖利的口器刺吸植物汁液，使得受害植株由于营养被吸收，引起营养恶化，植株生长缓慢或停滞，出现泛黄、叶斑、卷缩、枝叶枯萎等不同症状，严重时可致植株死亡。
蚜虫对农林业的危害极其严重。2010-2011年，中国26×104hm2小麦中就有62.5％遭受了严重的蚜虫危害，其中麦长管蚜(Sitobion acenae Fabricius)危害最为严重，致使华北平原、长江中游等地区的小麦产量下降了15-60％。蚜虫是重要的传播病毒的媒介。目前已知病毒的昆虫传播介体有600余种中，有275种属于蚜虫传播，居世界传病毒昆虫之首，其中桃蚜是100多种植物病毒的载体。蚜虫传毒对农作物的为害度远超蚜虫直接为害所造成的损失。蚜虫除了可以直接为害农作物和传毒外，还可以排出透明粘稠的蜜露。蜜露散布在植物的花、茎、叶及果实部，甚至可布满植株表面，导致植物生理作用受阻，影响植物的正常呼吸作用和光合作用，还可招致黑霉病。
蚜虫的人工饲料始于上世纪30年代，Hamilton最先将蚜虫置于含有人工饲料的膜下进行饲养，研究了蚜虫的病毒传播机制。50年代中期，Bradley首次将封口膜(ParafilmM)应用于蚜虫的人工饲料饲养中。到了60年代，Mittler和Dadd及Auclair和Cartier等人分别饲养了桃蚜和豌豆蚜，在蚜虫的人工饲料领域上取得历史性突破，让蚜虫在人工饲料上存活数周，为后来的蚜虫人工饲料提供理论与指导。在这以后，Kunkel、Srivastaca、Febvay、Douglas等大批研究者仔细分析了氨基酸、蔗糖、矿物质、维生素和其他微量元素在蚜虫体内的作用，研究并改进蚜虫的人工饲料。经过半个多世纪的研究和发展，在实验室条件下蚜虫已经可以取食人工饲料并成功进行繁殖饲养。
我国在蚜虫的人工饲料领域起步较晚，研究也较落后。柯礼道和钦俊德在1983年用化学全纯饲料饲养北京桃蚜；陈巨莲、倪汉祥等于1995～1997年以豌豆蚜饲料的配方为基础，通过改进配明确了麦长管蚜的人工饲料配方；李彩霞、高丽锋等于1997年通过改良人工饲料饲养麦长管蚜和棉蚜(Aphis gossypii Glover)；赵亮、王森山等人于2013年通过人工饲料饲养麦长管蚜，比较了全纯人工饲料和半纯人工饲料之间的饲养差异。
人工饲料饲养昆虫可以应用在许多领域，比如研究豌豆蚜体内共生菌的相互作用和生物防治。以人工饲料作为介质，亦可开展蚜虫传播病毒机制、营养生理、毒理与杀虫活性物质的生物测定等研究，对于定量评价转基因植物表达的毒蛋白和农药等毒性物质对天敌昆虫的影响也有一定的借鉴意义。
豌豆蚜，又称豌豆长须蚜、豌蚜，隶属半翅目蚜科无网长管蚜属，是豆科植物上主要的害虫之一。豌豆蚜是世界性害虫，1776年在英国第一次报道。在美国，豌豆蚜致苜蓿生产者每年损失大约6000多万美元。在我国西北地区由于苜蓿虫害的影响，每年造成10-30％的经济损失，其中蚜虫类是最主要的为害种群。豌豆蚜常以成、若蚜群集于嫩茎、叶片、花与荚果上为害。豌豆蚜在一年之中通常有两个高峰期，春季和秋季，偶尔也会在中夏产生高峰。
种内多型现象在昆虫学上是一种普遍的现象，也包括颜色多型。豌豆蚜有两种色型：红色型和绿色型。在我国，绿色型豌豆蚜分布于全国各地，国内外对其研究也较为广泛，但红色型豌豆蚜分布范围较小，根据调查，我国仅在新疆、甘肃、青海、宁夏、内蒙古等部分地区。
豌豆蚜能传播超过30种植物病毒，既能传播菜豆、豌豆、甜菜、苜蓿、瓜类蔬菜上的非持久性病毒，也能传播豌豆耳突花叶病和卷叶病等持久性病毒。后两种病害会对豌豆造成重大的损害。豌豆蚜作为一种重要的模式昆虫，许多蚜虫的人工饲料都基于豌豆蚜的饲料而配制，所以对其人饲料的研究具有重要意义。
蚜虫人工饲料的研究已近百年。在传统蚜虫的相关试验中，试验流程一般为预先种植蚜虫的寄主植物，然后利用寄主植物饲养蚜虫，最后再开展蚜虫的相关试验。然而寄主植物的种植通常需要大量的空间，如若遇到气候不适宜的情况，寄主植物的种植必须依靠温室，这个过程无疑会耗费大量的人力、物力、财力和空间。不同的寄主植物上的养分状况不尽不同，由于植物自身因素的影响，或者由于土壤肥力分布不均，使得植株上的蚜虫生理状况不一致，尤其在相关的毒理试验中会影响试验数据的准确性。蚜虫人工饲料饲养技术的出现，使得蚜虫在脱离寄主植物后可以短期或长期存活。利用人工饲料饲养蚜虫，可以获得生理状况完全一致的蚜虫，从而节约研究过程中的人力、无力、财力和空间。同时，研究者们也可以在小空间内及特定的气候试验条件下，更加方便地进行蚜虫试验。这项技术已成为许多科研工作的重要试验手段。除此之外，利用人工饲料有助于发现对蚜虫有效的毒素，为抗蚜虫的基因工程提供物质方面的基础。
利用人工饲料饲养蚜虫，从实验室饲养转为大规模饲养是历史的必然。近年来，我国人工饲料的研究取得了很大进展，但目前很多方面仍然停留在实验室或者理论阶段，未能真正应用于生产，究其原因，主要由于蚜虫的人工饲料仍然存在诸多问题，例如饲养的蚜虫体重轻、繁殖率不高、随着繁殖代数增加导致繁殖力下降等。人们对于蚜虫的天然饲料的成分组成、比例、以及蚜虫和植物间相互作用所形成的取食系统的物理特性等方面依然缺乏深入了解，导致这项技术仍有不少的缺陷，无法达到天然饲料的饲养标准，所以尚不能满足大规模饲养。蚜虫人工饲料的改进任重而道远。
发明内容
为了开发出满足大规模饲养豌豆蚜的人工饲料，本发明提供了一种豌豆蚜室内人工全纯饲料及其饲养方法。
一种豌豆蚜室内人工全纯饲料，主要包括氨基酸储备液、维生素储备液、矿物质储备液和蔗糖混合液。
所述的氨基酸储备液中各种氨基酸一共有20种，均为“L型”氨基酸，包括必需氨基酸和非必需氨基酸；其中必需氨基酸包括：赖氨酸(LYS)，色氨酸(TRP)，苯丙氨酸(PHE)，甲硫氨酸(MET)，苏氨酸(THR)异亮氨酸(ISO)，亮氨酸(LEU)，缬氨酸(VAL)；非必需氨基酸包括：丙氨酸(ALA)，天冬酰胺(ASN)，天冬氨酸(ASP)，半胱氨酸(CYS)，谷氨酰胺(GLN)，甘氨酸(GLY)，谷氨酸(GLU)，脯氨酸(PRO)，丝氨酸(SER)，酪氨酸(TYR)，精氨酸(ARG)，组氨酸(HIS)。
优选的，所述的氨基酸储备液中各种氨基酸组份的含量如下[单位为mg·(50mL)-1]：
所述的矿物质储备液中各种矿物质分别为：CuCl2·2H2O、FeCl3·6H2O、MnCl2·4H2O、ZnCl2和MgSO4·7H2O。
优选的，所述的矿物质储备液中各种矿物质组份的含量如下[单位为mg·(10mL)-1]：
所述的维生素储备液包括8种水溶性维生素，分别为：生物素、泛酸钙、叶酸、烟酸、吡哆醇、硫胺、胆碱、肌醇。
优选的，所述的维生素储备液中各种维生素组份的含量如下[单位为mg·(5mL)–1]：
所述的蔗糖混合液包括抗坏血酸、柠檬酸、MgSO4·7H2O、蔗糖。
优选的，所述的蔗糖混合液中各组份的含量如下[单位为mg·(3mL)–1]：
一种豌豆蚜室内人工全纯饲料的配制方法，包括以下步骤：
A、配制氨基酸、矿物质和维生素储备液，并冷冻于-20℃无菌条件下；
B、解冻上述储备液；按照不同浓度所需称取蔗糖，再称取定量的抗坏血酸、柠檬酸、MgSO4·7H2O混合，用超纯水溶解；然后分别加入氨基酸、矿物质和维生素储备液混合搅拌；
C、称量K3PO4·3H2O溶超纯水中，最后添加至上述混合液中；保证混合液澄清，检测pH值为7.0～7.5；
D、最后用超纯水定容，用0.02μm细菌过滤器过滤混合液，分装至无菌塑料管中，保存在-20℃无菌条件冰箱中待用。
所述的饲料保存不超过3个月。
一种豌豆蚜室内人工全纯饲料的饲养方法，按照下述步骤进行：本专利所用的饲养笼是由有机玻璃管加工而成的双通管；拉伸石蜡膜封住养虫笼一端，用移液器添加饲料至膜上，然后在上面再覆一层石蜡膜，避免饲料溢出虫笼；用小毛笔挑取初孵2日龄若蚜转接至饲养笼内的石蜡膜上，倒置30秒以保证蚜虫固定取食，再将饲养笼放正；置于RXZ型人工气候箱内饲养。
本发明所提供的豌豆蚜室内人工全纯饲料及其饲养方法，通过对蚜虫的人工全纯饲料的成分组成、比例、饲料的制备方法以及豌豆芽饲养方法及饲养条件等方面的较为全面研究，饲养的蚜虫体重、繁殖率、繁殖力均有显著提高，已经可以满足大规模饲养豌豆蚜的要求。
具体实施方式
实施例1
一种豌豆蚜室内人工全纯饲料，主要包括氨基酸储备液、维生素储备液、矿物质储备液和蔗糖混合液。
所述的氨基酸储备液中各种氨基酸组份的含量如下[单位为mg·(50mL)-1]：
所述的矿物质储备液中各种矿物质组份的含量如下[单位为mg·(10mL)-1]：
所述的维生素储备液中各种维生素组份的含量如下[单位为mg·(5mL)–1]：
所述的蔗糖混合液中各组份的含量如下[单位为mg·(3mL)–1]：
实施例2
一种豌豆蚜室内人工全纯饲料，主要包括氨基酸储备液、维生素储备液、矿物质储备液和蔗糖混合液。
所述的氨基酸储备液中各种氨基酸组份的含量如下[单位为mg·(50mL)-1]：
所述的矿物质储备液中各种矿物质组份的含量如下[单位为mg·(10mL)-1]：
所述的维生素储备液中各种维生素组份的含量如下[单位为mg·(5mL)–1]：
所述的蔗糖混合液中各组份的含量如下[单位为mg·(3mL)–1]：
实施例3
一种豌豆蚜室内人工全纯饲料，主要包括氨基酸储备液、维生素储备液、矿物质储备液和蔗糖混合液。
所述的氨基酸储备液中各种氨基酸组份的含量如下[单位为mg·(50mL)-1]：
所述的矿物质储备液中各种矿物质组份的含量如下[单位为mg·(10mL)-1]：
所述的维生素储备液中各种维生素组份的含量如下[单位为mg·(5mL)–1]：
所述的蔗糖混合液中各组份的含量如下[单位为mg·(3mL)–1]：
实施例4
一种豌豆蚜室内人工全纯饲料的配制方法，包括以下步骤：
A、配制氨基酸、矿物质和维生素储备液，并冷冻于-20℃无菌条件下；
B、解冻上述储备液；按照不同浓度所需称取蔗糖，再称取定量的抗坏血酸、柠檬酸、MgSO4·7H2O混合，用3mL超纯水溶解；然后分别加入5mL氨基酸、0.1mL矿物质和0.5mL维生素储备液混合搅拌；
C、称量150mg的K3PO4·3H2O溶于1mL超纯水中，最后添加至上述混合液中；保证混合液澄清，检测pH值为7.0～7.5；
D、最后用超纯水定容至10mL，用0.02μm细菌过滤器过滤混合液，分装至无菌离心管中，保存在-20℃无菌条件冰箱中待用。
所述饲料的营养组分需按次序混配，以避免沉淀产生。饲料保存不超过3个月。
实施例5
本专利所用的饲养笼是由有机玻璃管加工而成(h＝3cm，d＝2.5cm)的双通管。拉伸石蜡膜封住养虫笼一端，用移液器添加饲料至膜上(每个为100μL)，然后在上面再覆一层石蜡膜，避免饲料溢出虫笼。用小毛笔挑取初孵2日龄若蚜转接至饲养笼内的石蜡膜上，倒置30秒以保证蚜虫固定取食，再将饲养笼放正。置于人工气候箱(RXZ型)内饲养。
实施例6
将实施例5中人工气候箱的温度、光周期和湿度进行以下条件下的优化选择：
温度为(20±1、24±1、28±1)℃；
光周期为L:D＝(8:16、12:12、16:8)；
湿度为RH＝(55±5、70±5、85±5)％。
绿色型豌豆蚜，24℃的相对日均体重增长率为0.26±0.03％，RH＝70％条件下的相对日均体重增长率为0.26±0.03％，平均产仔量为9.8±0.9头/单雌，在L:D＝12:12条件下平均产仔量为13.2±2.0头/单雌，净生殖率R0分别为11.47±3.02％，绿色型豌豆蚜生长发育的最适温度为24℃，最适相对湿度为70％，最适光周期L:D＝12:12；
红色型豌豆蚜，在20℃日均体重增长率分别为0.22±0.03％，在RH＝70％条件下的相对日均体重增长率为0.25±0.03％，平均产仔量为6.4±2.9头/单雌，在L:D＝12:12平均产仔量为13.6±3.6头/单雌，净生殖率R0分别为4.47±1.82％，红色型豌豆蚜生长发育的最适温度为20℃，最适相对湿度为70％，最适光周期L:D＝12:12。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种豌豆蚜室内人工全纯饲料，其特征在于，主要包括氨基酸储备液、维生素储备液、矿物质储备液和蔗糖混合液；
所述的氨基酸储备液中各种氨基酸共有20种，均为“L型”氨基酸，包括10种必需氨基酸和10种非必需氨基酸；其中10种必需氨基酸包括：赖氨酸(LYS)，色氨酸(TRP)，苯丙氨酸(PHE)，甲硫氨酸(MET)，苏氨酸(THR)异亮氨酸(ISO)，亮氨酸(LEU)，缬氨酸(VAL)；10种非必需氨基酸包括：丙氨酸(ALA)，天冬酰胺(ASN)，天冬氨酸(ASP)，半胱氨酸(CYS)，谷氨酰胺(GLN)，甘氨酸(GLY)，谷氨酸(GLU)，脯氨酸(PRO)，丝氨酸(SER)，酪氨酸(TYR)，精氨酸(ARG)，组氨酸(HIS)；
所述的矿物质储备液中各种矿物质分别为：CuCl2·2H2O、FeCl3·6H2O、MnCl2·4H2O、ZnCl2和MgSO4·7H2O；
所述的维生素储备液包括8种水溶性维生素，分别为：生物素、泛酸钙、叶酸、烟酸、吡哆醇、硫胺、胆碱、肌醇；
所述的蔗糖混合液主要包括：抗坏血酸、柠檬酸、MgSO4·7H2O、蔗糖。
2.如权利要求1所述的豌豆蚜室内人工全纯饲料，其特征在于，所述的氨基酸储备液中各种氨基酸组份的含量如下[单位为mg·(50mL)-1]：
3.如权利要求1所述的豌豆蚜室内人工全纯饲料，其特征在于，所述的矿物质储备液中各种矿物质组份的含量如下[单位为mg·(10mL)-1]：
4.如权利要求1所述的豌豆蚜室内人工全纯饲料，其特征在于，所述的维生素储备液中各种维生素组份的含量如下[单位为mg·(5mL)–1]：
5.如权利要求1所述的豌豆蚜室内人工全纯饲料，其特征在于，所述的蔗糖混合液中各组份的含量如下[单位为mg·(3mL)–1]：
6.一种豌豆蚜室内人工全纯饲料的配制方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、配制氨基酸、矿物质和维生素储备液，并冷冻于-20℃无菌条件下；
B、解冻上述储备液；按照不同浓度所需称取蔗糖，再称取定量的抗坏血酸、柠檬酸、MgSO4·7H2O混合，用超纯水溶解；然后分别加入氨基酸、矿物质和维生素储备液混合搅拌；
C、称量K3PO4·3H2O溶超纯水中，最后添加至上述混合液中；保证混合液澄清，检测pH值为7.0～7.5；
D、最后用超纯水定容，用0.45μm细菌过滤器过滤混合液，分装至无菌塑料管中，保存在-20℃无菌条件冰箱中待用。
7.一种豌豆蚜室内人工全纯饲料的饲养方法，其特征在于，按照下述步骤进行：将拉伸石蜡膜封住养虫笼一端，用移液器添加饲料至膜上，然后在上面再覆一层石蜡膜，避免饲料溢出虫笼；用小毛笔挑取初孵2日龄若蚜转接至饲养笼内的石蜡膜上，倒置30秒以保证蚜虫固定取食，再将饲养笼放正；置于RXZ型人工气候箱内饲养；所述的饲养笼是由有机玻璃管加工而成的双通管。
8.如权利要求7所述的豌豆蚜室内人工全纯饲料的饲养方法，其特征在于，红色型豌豆蚜生长发育的最适温度为20℃，最适相对湿度为70％，最适光周期L:D＝12:12。
9.如权利要求7所述的豌豆蚜室内人工全纯饲料的饲养方法，其特征在于，绿色型豌豆蚜生长发育的最适温度为24℃，最适相对湿度为70％，最适光周期L:D＝12:12。
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