利用輻射不育技術(shù)擬防治鞘翅目昆蟲的初步研究進(jìn)展

李 慶，劉雙龍

（1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)，云南 昆明 650201；2.海南大學(xué)，海南 ?？?570208）

1 鞘翅目概況

鞘翅目統(tǒng)稱甲蟲，屬于昆蟲綱全變態(tài)類，是昆蟲綱中分布最廣的一目種，已知的種類就有超33×104種，鞘翅目成蟲的體表較為堅(jiān)硬且體型較小或中等，身體有頭、胸、腹3部分，有足3 對(duì)；通常有發(fā)達(dá)的上頜骨和下頜骨，前胸發(fā)達(dá)，有一個(gè)完整的前胸背板。前翅角質(zhì)化，成為無脈的鞘翅目，靜止時(shí)合攏于胸腹部背面，主要起保護(hù)蟲體和后翅的作用；后翅為膜質(zhì)，折疊在胸部后面，被鞘翅所覆蓋。鞘翅覆蓋背部，形成一條直縫，被稱為中縫，腹部沒有尾須。鞘翅目的形態(tài)、大小、觸角類型、位置和節(jié)數(shù)、足的每節(jié)形狀、跗數(shù)，前、胸背和鞘翅面上的線、褶、長(zhǎng)脊、顆粒等形態(tài)特征，對(duì)于鞘翅目昆蟲種類的鑒別非常重要。

1.1 鞘翅目對(duì)“糧食”的危害

鞘翅目昆蟲是危害糧食的主要昆蟲類群。它種類繁多，飲食復(fù)雜，分布廣泛，也是對(duì)貯藏物危害最嚴(yán)重的一種，目前我國常見儲(chǔ)糧害蟲中鞘翅目占80%以上。成蟲和幼蟲都能吃谷物，幼蟲的隱秘性非常強(qiáng)。害蟲大規(guī)模發(fā)生時(shí)，它們自身的代謝活動(dòng)可能導(dǎo)致儲(chǔ)存的糧食水分含量及溫度上升，使糧食發(fā)生結(jié)塊、霉變的現(xiàn)象，導(dǎo)致非常嚴(yán)重的糧食損失。此類害蟲自身會(huì)攜帶肉眼看不到的細(xì)菌，細(xì)菌的大量出現(xiàn)，會(huì)導(dǎo)致食物熱量升高、水分含量上升、糧食發(fā)霉等，這些害蟲分泌的某些有害物質(zhì)也會(huì)對(duì)糧食品質(zhì)產(chǎn)生重大影響。

1.2 我國對(duì)鞘翅目研究的現(xiàn)狀

對(duì)鞘翅目昆蟲的主要研究方向是害蟲防治技術(shù)，包括物理防治技術(shù)（低氧控制氣氛、熱處理、輻射滅菌技術(shù)）；化學(xué)處理技術(shù)等。本文使用磷化氫熏蒸消毒劑來控制存儲(chǔ)糧食中的害蟲。

2 昆蟲輻射不育技術(shù)概況

由于農(nóng)藝措施和物理控制的局限性以及使用化學(xué)殺蟲劑的風(fēng)險(xiǎn)等問題，昆蟲輻射技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，旨在尋找一種對(duì)環(huán)境無害、可持續(xù)、高效的蟲害治理方法。昆蟲輻射不干擾技術(shù)又稱害蟲自毀法，是利用輻射改變害蟲精子細(xì)胞的染色體，降低害蟲潛在的繁殖能力。該技術(shù)屬于遺傳控制，又因其“以蟲治蟲”而屬于生物控制的范疇[1]。該技術(shù)利用害蟲的本能來達(dá)到消滅害蟲的目的。與其他生物防治法不同，輻射不育技術(shù)的原理是利用高能射線輻射某種昆蟲目標(biāo)害蟲的狀態(tài)，通常是成蟲，使其生殖細(xì)胞染色體變異，最終導(dǎo)致精子死亡，當(dāng)代和后代不能正常繁殖，然后釋放大量的被輻射昆蟲到目標(biāo)種群當(dāng)中，最后使害蟲完全根除，從而達(dá)到防治害蟲目的的方法。

應(yīng)用輻射防治就是使用一定劑量的電離輻射照射某些有害生物的狀態(tài)，輻射后的體細(xì)胞基本沒有受損傷，而生殖細(xì)胞的染色體卻出現(xiàn)了損傷，組合出現(xiàn)不對(duì)稱的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致配子出現(xiàn)顯性致死突變，對(duì)可以跟正常昆蟲交配所產(chǎn)生的受精卵進(jìn)行消滅[2]。因此，經(jīng)過一定劑量輻射處理的害蟲，不僅能維持正常的生活活動(dòng)和求偶能力，并且可以使害蟲交配后所產(chǎn)生的卵無法孵化，以此達(dá)到使害蟲無法進(jìn)行繁殖的目的。

2.1 昆蟲輻射不育技術(shù)的機(jī)理

目前，對(duì)輻射的研究處于成熟階段，射線被用于不育輻射。在一定的劑量下進(jìn)行輻射處理，昆蟲的體細(xì)胞結(jié)構(gòu)沒有明顯的損傷，生殖細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷嚴(yán)重。雖然成蟲仍有交配行為，但不能產(chǎn)生正常的受精卵。生殖細(xì)胞比體細(xì)胞對(duì)輻射處理更敏感，所以生殖細(xì)胞通常是被輻射的[3]。

昆蟲輻射不育劑量有2 種：一種是完全不育劑量。即對(duì)昆蟲使用高劑量輻射，其生命力、交配競(jìng)爭(zhēng)力等生命指標(biāo)均呈顯著下降趨勢(shì)，目前昆蟲處于不育狀態(tài)；另一種是亞不育劑量。使用低劑量輻射的昆蟲，雖然大多數(shù)昆蟲目前保留生育能力，這將導(dǎo)致下一代的昆蟲不育，亞不育劑量可導(dǎo)致昆蟲生殖細(xì)胞染色體異位，將輻射后的昆蟲染色體異位特性遺傳至下一代。

2.2 昆蟲輻射不育技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

昆蟲輻射不育技術(shù)是一項(xiàng)綜合性的生物學(xué)和物理學(xué)技術(shù)，經(jīng)常在實(shí)踐中得到應(yīng)用。輻射不育技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：輻射只對(duì)個(gè)體有一定的影響，且害蟲不會(huì)出現(xiàn)抗性，以及不會(huì)對(duì)它們的天敵和其他生物造成損傷；不會(huì)污染環(huán)境，使生態(tài)系統(tǒng)保持正常有序的循環(huán)，提高經(jīng)濟(jì)效益；防治效果持久，防治范圍廣。

2.3 輻射不育技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

在1950年初，科學(xué)家把被輻射過后不能繁殖的蠅放生在某島嶼，以消界螺旋蠅，這是該技術(shù)的第1 次應(yīng)用，也是人類第1 次在一定范圍內(nèi)消滅害蟲種群，從此輻射不育技術(shù)廣泛應(yīng)用到很多國家研究防治害蟲的方面[4]。

我國的馬懷云等采用60Co-γ 射線不育法對(duì)桑天牛雄成蟲進(jìn)行育性試驗(yàn)，生育性下降9%，后代幼蟲無一存活，雌成蟲對(duì)輻射敏感。雄性不育成蟲的釋放率、釋放次數(shù)和釋放方法有待進(jìn)一步研究。許登義等對(duì)象甲的卵、幼蟲和成蟲進(jìn)行輻射，雌雄均不育。李永軍等在60Co-γ 射線下，利用蛹在羽化前12～24 h 對(duì)成蟲對(duì)羽化后的飛行和繁殖能力進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，成蟲平均飛行距離和平均飛行速度無明顯下降趨勢(shì)，壽命無顯著差異。周永樹等用60Co-γ 射線象甲，結(jié)果表明，輻射劑量與象甲壽命呈負(fù)相關(guān)，放療后和未放療后雌性的壽命均略短于雄性，輻射后的雄性與正常雌性的交配率低于輻照雌性與正常雄性的交配率。

在防治方面，不育雄性昆蟲的釋放對(duì)害蟲的防治有較大影響。陳云堂等研究了60Co-γ 射線對(duì)煙草黑粉病的生物學(xué)效應(yīng)，結(jié)果表明，50Gy的60Co-γ射線能完全控制下一代煙粉虱幼蟲。100Gy和60Co-γ以上的射線輻射，可以對(duì)幼蟲的取食和生長(zhǎng)進(jìn)行有效的控制，輻照劑量的增多，成蟲的活力下降，壽命縮短，交配次數(shù)、懷孕卵數(shù)和產(chǎn)卵數(shù)均減少。王勝利等應(yīng)用輻射技術(shù)測(cè)定了舞毒蛾成蟲、幼蟲和卵的輻射劑量。

2.4 研究意義

鞘翅目是一種嚴(yán)重危害農(nóng)業(yè)和林業(yè)的害蟲。其食性廣，傳播迅速，在糧食成熟季節(jié)完全爆發(fā)。當(dāng)所有的糧食被采集并運(yùn)出時(shí)，它們還可以到附近進(jìn)行破壞，以維持個(gè)體的生存和后代的延續(xù)。不僅影響到糧食生產(chǎn)，而且嚴(yán)重影響正常的糧食國際貿(mào)易，造成一定的經(jīng)濟(jì)影響。因此，尋找一種對(duì)鞘翅目有效的控制方法是目前研究的主要內(nèi)容。

在國內(nèi)外，輻射不育技術(shù)在防治其他昆蟲方面已取得成功，但對(duì)鞘翅目的應(yīng)用較少。本文在了解鞘翅目的基礎(chǔ)上，探討了不育技術(shù)對(duì)鞘翅目的影響，并確定了不育劑量和不育效果，為鞘翅目的害蟲防治奠定了理論基礎(chǔ)。