三種紫外線輻照對(duì)黑腹果蠅蛹的影響

劉旭祥，儀傳冬，敖國(guó)富，陳 湜，季清娥

（福建農(nóng)林大學(xué)生物防治研究所/聯(lián)合國(guó)(中國(guó))實(shí)蠅防控研究中心/生物農(nóng)藥與化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福州 350002）

黑腹果蠅隸屬于雙翅目Diptera、環(huán)裂亞目Cyclorrhapha、果蠅科Drosophilidae、果蠅屬Drosophila、水果果蠅亞屬Subgenus Sophophora、黑腹果蠅種組Drosophilamelanogasterspecies group[1-4]，作為一種研究最為深入的模式昆蟲已被人們所熟知。黑腹果蠅屬于腐食性，但同屬于黑腹果蠅種組的斑翅果蠅DrosophilasuzukiiMatsumura則是鮮食性的，為害健康新鮮的水果。斑翅果蠅又稱為鈴木氏果蠅、櫻桃果蠅，其雌蟲產(chǎn)卵器鋸齒狀，能割破漿果類果實(shí)的果皮并在果肉內(nèi)產(chǎn)卵，幼蟲孵化后在果實(shí)內(nèi)部鉆蛀為害?，F(xiàn)階段對(duì)于斑翅果蠅的防治主要是以化學(xué)防治為主，但化學(xué)防治易引起“3R”問(wèn)題，且不能從根本上解決斑翅果蠅的為害，所以迫切需要采用生物防治的措施防治斑翅果蠅。

課題組前期研究已篩選到斑翅果蠅的蛹期寄生蜂TrichopriadrosophilaePerkins，但需要對(duì)其進(jìn)行人工大量飼養(yǎng)，才能滿足生產(chǎn)需要。黑腹果蠅作為模式昆蟲，具有生活周期短、雌雄易分辨、易飼養(yǎng)、繁殖快等特點(diǎn)[5]，具備作為斑翅果蠅寄生蜂替代寄主的應(yīng)用潛力；但飼養(yǎng)過(guò)程需要分離寄生蜂與未被寄生的寄主，如果能通過(guò)輻照使寄主發(fā)育受阻，達(dá)到自動(dòng)分離的目的，將大大提高飼養(yǎng)效率。

紫外線是電磁波譜中波長(zhǎng) 10～400 nm射線的總稱，是一種非電離射線，根據(jù)波長(zhǎng)可分為近紫外線UVA、遠(yuǎn)紫外線UVB和超短紫外線UVC。紫外線廣泛應(yīng)用于滅菌、保健、促進(jìn)維生素產(chǎn)生、分解油煙、分解有機(jī)物、微生物誘變育種等方面[6-12]。已有多項(xiàng)研究涉及利用紫外線輻照果蠅，如UVA輻照對(duì)黑腹果蠅生物學(xué)特性和抗氧化反應(yīng)的影響[13]、紫外線輻照對(duì)于果蠅生長(zhǎng)發(fā)育和表型變異的影響[14]、紫外線輻照對(duì)果蠅凋亡相關(guān)基因表達(dá)的影響[15]等。

本研究利用不同種類的紫外燈輻照黑腹果蠅蛹研究紫外線輻照對(duì)黑腹果蠅羽化率、性比、飛出率、死蛹率、成蟲干重、蛹重、F1羽化率、F1性比、F1死蛹率、F1成蟲干重等影響，為利用黑腹果蠅作為寄主飼養(yǎng)斑翅果蠅寄生蜂提供基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試?yán)ハx

黑腹果蠅：實(shí)驗(yàn)室飼養(yǎng)種群，來(lái)自田間誘捕。

1.2 儀器設(shè)備

紫外燈（UVA：350 nm；UVB：300 nm；UVC：250 nm，南京華強(qiáng)電子有限公司）、電子分析天平、冰箱、電磁爐、飛出率測(cè)試筒（h：20 cm，d：10 cm）、培養(yǎng)皿、養(yǎng)蟲罐、養(yǎng)蟲籠（30 cm×30 cm×30 cm）、飼料盤、海綿、脫脂棉球、毛刷、鑷子、剪刀、保鮮膜、濾紙、量筒、燒杯、玻璃棒。

1.3 黑腹果蠅的飼養(yǎng)

黑腹果蠅飼料配置方法參考林清彩[16]并稍作修改。配置方法：①：玉米粉50 g、蔗糖40 g、酵母粉20 g，加入溫水300 mL攪拌均勻，加入95%酒精7 mL、乙酸3 mL；②：瓊脂5 g加入500 mL水中，加熱溶解成瓊脂溶液；③：將步驟①中的混合溶液加入步驟②中，加水定容至1000 mL并攪拌均勻，加熱將飼料煮熟后加入1 g山梨酸鉀，攪拌均勻使山梨酸鉀充分融化；④：將飼料倒入飼料盤內(nèi)、待飼料自然冷卻到室溫成為固體飼料后用保鮮膜將飼料盤封口，放入冰箱冷藏備用。

1.4 輻照劑量的確定

選擇化蛹48 h內(nèi)的黑腹果蠅蛹，利用專利一種黑腹果蠅蛹的簡(jiǎn)易大量獲取方法[17]中所述的大量獲取黑腹果蠅蛹的方法對(duì)黑腹果蠅蛹進(jìn)行獲取并放置于培養(yǎng)皿中。培養(yǎng)皿置于紫外燈（30 W）正前方50 cm處進(jìn)行輻照處理。

1.5 紫外線輻照對(duì)寄主黑腹果蠅蛹的影響

取蛹化48 h內(nèi)的黑腹果蠅蛹，將收集好的黑腹果蠅蛹放置在鋪有濕潤(rùn)濾紙的培養(yǎng)皿中。分別置于紫外燈UVA、UVB、UVC下進(jìn)行處理，輻照時(shí)間分別為3、6、9 h，另外設(shè)置空白對(duì)照組，不進(jìn)行輻照處理。輻照處理過(guò)的黑腹果蠅蛹分別放置在鋪有濕潤(rùn)濾紙的培養(yǎng)皿中，每個(gè)處理取100只蛹，每個(gè)處理重復(fù)進(jìn)行3次；經(jīng)過(guò)輻照處理的蛹羽化出的黑腹果蠅產(chǎn)卵化蛹后再次收集的蛹記為F1，F(xiàn)1與親本在相同條件下飼養(yǎng)且不進(jìn)行輻照處理。統(tǒng)計(jì)每個(gè)處理供試黑腹果蠅的羽化率、性比、飛出率、死蛹率、成蟲干重、F1蛹重、F1羽化率、F1性比、F1死蛹率、F1成蟲干重。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用SPSS 23.0軟件和Excel 2013軟件計(jì)算羽化率、性比、飛出率，并對(duì)果蠅的羽化率、性比、飛出率、死蛹率、成蟲干重、F1蛹重、F1羽化率、F1性比、F1死蛹率、F1成蟲干重進(jìn)行單因素方差分析并進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫外線輻照對(duì)黑腹果蠅蛹的影響

2.1.1 紫外線輻照對(duì)黑腹果蠅羽化率的影響 經(jīng)過(guò)UVA、UVC輻照處理的黑腹果蠅蛹和對(duì)照組三者組內(nèi)和組間的羽化率均無(wú)顯著差異，而經(jīng)過(guò)UVB輻照處理過(guò)的黑腹果蠅蛹羽化率較之其他3個(gè)處理顯著降低，且不同UVB輻照時(shí)長(zhǎng)對(duì)羽化率有顯著的影響。其中經(jīng)過(guò)UVB處理6 h組的羽化率顯著低于經(jīng)過(guò)UVB處理3 h組和9 h組，但經(jīng)過(guò)UVB處理3 h組和9 h組的羽化率之間沒(méi)有顯著差異。UVA、UVB輻照對(duì)F1羽化率均沒(méi)有顯著影響，而UVC處理3、6 h后的F1羽化率顯著低于其他各組（表1）。

表1 紫外線輻照對(duì)黑腹果蠅羽化率的影響Table 1 Effects of ultraviolet radiation on the emergence rate of D.melanogaster

2.1.2 紫外線輻照對(duì)黑腹果蠅性比的影響 經(jīng)過(guò)UVA輻照處理9 h組性比顯著高于對(duì)照組；其他處理組性比和對(duì)照組均無(wú)顯著差異（表2）。

表2 紫外線輻照對(duì)黑腹果蠅性比的影響Table 2 Effect of ultraviolet irradiation on the sex ratio of D.melanogaster

2.1.3 紫外線輻照對(duì)黑腹果蠅飛出率的影響 與對(duì)照組相比，所有經(jīng)過(guò)紫外線輻照處理的黑腹果蠅蛹羽化得到的成蟲飛出率都顯著降低。經(jīng)過(guò)UVB處理的黑腹果蠅飛出率顯著低于其他各組，且UVB處理的時(shí)長(zhǎng)對(duì)飛出率沒(méi)有顯著影響。經(jīng)UVA處理3 h的黑腹果蠅飛出率高于UVA處理6 h和9 h組，后二者之間無(wú)顯著差異。同樣地，經(jīng)UVC處理3 h的黑腹果蠅飛出率高于UVC處理6 h和9 h的組，后二者之間無(wú)顯著差異（表3）。

表3 紫外線輻照對(duì)黑腹果蠅飛出率的影響Table 3 Effect of ultraviolet irradiation on the flight rate of D.melanogaster

2.1.4 紫外線輻照對(duì)黑腹果蠅死蛹率的影響 經(jīng)過(guò) UVB輻照處理的親代各試驗(yàn)組死蛹率顯著高于對(duì)照組，且和其他試驗(yàn)組存在顯著差異，UVC輻照處理3 h和6 h組子代的死蛹率比其他子代處理組高且差異顯著（表4）。

表4 紫外線輻照對(duì)黑腹果蠅死蛹率的影響Table 4 Effect of ultraviolet irradiation on pupae death rate of D.melanogaster

2.1.5 紫外線輻照對(duì)黑腹果蠅雌成蟲干重的影響 經(jīng)過(guò)UVA輻照處理6 h后羽化的黑腹果蠅雌成蟲干重相比對(duì)照組顯著增加，而UVA輻照3和9 h后羽化的黑腹果蠅雌成蟲干重均顯著低于對(duì)照組；經(jīng)過(guò)UVB輻照處理后羽化的黑腹果蠅雌成蟲干重顯著低于對(duì)照組；經(jīng)過(guò)UVC輻照處理后羽化的黑腹果蠅雌成蟲干重顯著低于對(duì)照組。黑腹果蠅F1雌成蟲干重相比對(duì)照組均顯著降低，且UVA、UVC處理后的F1雌成蟲干重較親代顯著降低，其中，UVA處理6 h組降幅最大。UVB處理3和6 h的F1雌成蟲干重較親代顯著降低，而9 h組的F1雌成蟲干重與親代差異不顯著（表5）。

表5 紫外線輻照對(duì)黑腹果蠅雌成蟲干重的影響Table 5 Effects of ultraviolet irradiation on dry weight of female adults of D.melanogaster

2.1.6 紫外線輻照對(duì)黑腹果蠅雄成蟲干重的影響 經(jīng)過(guò)UVA輻照處理6 h后羽化的黑腹果蠅雄成蟲干重相比對(duì)照組增加明顯，其他處理組性比和對(duì)照組均無(wú)顯著差異（表6）。

表6 紫外線輻照對(duì)黑腹果蠅雄成蟲干重的影響Table 6 Effects of ultraviolet irradiation on dry weight of male adults of D.melanogaster

2.1.7 紫外線輻照對(duì)黑腹果蠅成蟲干重的影響 經(jīng)過(guò)UVA輻照處理6 h后羽化的黑腹果蠅成蟲干重顯著高于其他所有處理組，經(jīng)過(guò)UVA輻照處理9 h后羽化的黑腹果蠅成蟲干重和對(duì)照組無(wú)顯著差異，而UVA輻照3 h后羽化的黑腹果蠅成蟲干重顯著低于對(duì)照組；經(jīng)過(guò)UVB輻照處理3和9 h后羽化的黑腹果蠅成蟲干重顯著低于對(duì)照組，而6 h組與對(duì)照組無(wú)顯著差異；經(jīng)過(guò)UVC輻照處理后羽化的黑腹果蠅成蟲干重均低于對(duì)照組。經(jīng)過(guò)紫外線輻照處理的黑腹果蠅F1成蟲干重相比對(duì)照組均顯著降低。UVA處理3、9 h和UVC處理9 h三個(gè)組黑腹果蠅F1成蟲干重與親代成蟲干重?zé)o顯著差異，其余處理黑腹果蠅F1成蟲干重均較親代降低（表7）。

表7 紫外線輻照對(duì)黑腹果蠅成蟲干重的影響Table 7 Effect of ultraviolet irradiation on dry weight of D.melanogaster adults

2.1.8 紫外線輻照對(duì)黑腹果蠅 F1蛹重的影響 經(jīng)過(guò)紫外線輻照處理后各試驗(yàn)組蛹重相比對(duì)照組都有不同程度的顯著增加。蛹重的增加可能反映了受紫外線輻照影響的黑腹果蠅對(duì)紫外線輻照的適應(yīng)（表8）。

表8 紫外線輻照對(duì)黑腹果蠅F1蛹重的影響Table 8 Effect of ultraviolet irradiation on F1 pupae weight of D.melanogaster

3 討論

作為一種重要的物理脅迫因子，紫外線不僅具有滅菌[18,19]和消毒作用[20]，而且可以作為一種輻照源應(yīng)用于生物防治領(lǐng)域。3種紫外線對(duì)黑腹果蠅蛹影響試驗(yàn)中，UVB處理過(guò)的蛹，黑腹果蠅親代的羽化率、飛出率、死蛹率顯著降低，說(shuō)明中波紫外線的輻照對(duì)黑腹果蠅的羽化率、飛行能力等造成了一定程度的影響。趙貝等[21]研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期的UVB脅迫可以顯著降低蚜蟲存活率，長(zhǎng)期UVB脅迫世代越長(zhǎng)效果越顯著，但本試驗(yàn)中親代黑腹果蠅經(jīng)過(guò)輻照處理后產(chǎn)卵再次羽化為成蟲，其羽化率、死蛹率等指標(biāo)有明顯的回升，因此黑腹果蠅蛹對(duì)多代連續(xù)輻照的適應(yīng)性有待進(jìn)一步探究。桑文[22]發(fā)現(xiàn)UVB脅迫抑制赤擬谷盜末齡幼蟲蛻皮激素合成，而本試驗(yàn)中紫外線脅迫導(dǎo)致黑腹果蠅子代蛹重增加，可能因?yàn)槭艿阶贤饩€的脅迫導(dǎo)致果蠅體內(nèi)發(fā)生一系列的代謝變化來(lái)適應(yīng)這種降低昆蟲生存力的物理脅迫，為了適應(yīng)這種逆境脅迫[23]，子代化蛹時(shí)體內(nèi)較親本會(huì)積累更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)而導(dǎo)致蛹重增加。

UVA處理過(guò)的子代與親代相同處理之間的羽化率呈上升趨勢(shì)，但隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)，子代的羽化率隨之降低且子代羽化率水平與親代相接近；UVC處理3 h和6 h組子代羽化率顯著降低，可能因?yàn)橛H本受短波紫外線的影響導(dǎo)致所產(chǎn)卵的質(zhì)量有所降低，順利度過(guò)幼蟲期化蛹后，部分蛹不可羽化導(dǎo)致對(duì)子代羽化率、死蛹率的影響顯著，可以順利羽化的成蟲體型較小，相比親代成蟲干重也有明顯的降低趨勢(shì)。唐玉龍等[24]研究發(fā)現(xiàn)紫外線對(duì)生物大分子DNA結(jié)構(gòu)有一定影響，其中UVC對(duì)堿基基團(tuán)有致命的傷害，而且可以破壞DNA的構(gòu)象；本研究子代經(jīng)過(guò)UVC輻照處理3 h和6 h組的黑腹果蠅F1羽化率顯著降低，經(jīng)過(guò)UVC輻照處理后F1性比和F1死蛹率相比對(duì)照組都有明顯升高；不難看出輻照對(duì)F1代黑腹果蠅的影響中，UVC效果相對(duì)顯著，UVC輻照處理可能導(dǎo)致果蠅體內(nèi)生物大分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。

伴隨著藍(lán)莓、樹(shù)莓、櫻桃等漿果的經(jīng)濟(jì)價(jià)值日趨升高，如何防治漿果類果實(shí)的重要害蟲——果蠅成為一項(xiàng)亟待解決的難題。在傳統(tǒng)的防治方法基礎(chǔ)之上，結(jié)合新型技術(shù)手段與生物防治方法成為一種新趨勢(shì)，本試驗(yàn)證明紫外線輻照能顯著降低黑腹果蠅的羽化率，可以利用紫外線輻照技術(shù)[25-30]與生物防治材料相結(jié)合對(duì)果蠅進(jìn)行有效防控；不同波段的紫外線對(duì)黑腹果蠅蛹的影響不同，可以篩選適合應(yīng)用的紫外線類型，應(yīng)用于果蠅寄生蜂[31-34]的繁殖。研究黑腹果蠅蛹的輻照處理對(duì)蛹期寄生蜂的影響，以期將輻照后的黑腹果蠅蛹運(yùn)用于蛹寄生蜂的大量飼養(yǎng)中，從而省略分離未被寄生的寄主和寄生蜂蛹的步驟，提高果蠅蛹寄生蜂的繁殖效率，以更好地將果蠅寄生蜂應(yīng)用于斑翅果蠅的生物防治；此舉不但可以有效避免化學(xué)防治所面臨的困擾，而且更加省時(shí)省力、保護(hù)環(huán)境、防治效果更加持久。