绿豆象的辐照致死效应研究

刘昌燕 万正煌 仲建锋 李莉 陈宏伟 刘良军 伍广洪

摘要：研究了60Co射线源对绿豆象（Callosobruchus chinensis L.）的致死效果，以探索其用于防治绿豆象的可行性。通过60Co射线对绿豆象卵、幼虫、蛹和成虫进行辐照，辐照剂量为0、20、40、80、160、320 Gy。结果表明，60Co射线辐照对绿豆象卵、幼虫、蛹和成虫的LD50分别为19.16、21.19、31.86、73.27 Gy，表明绿豆象成虫对60Co射线辐照的耐受能力最强。高剂量辐照后绿豆生命力和发芽率都有所降低，但是差异不显著。320 Gy能有效抑制卵的孵化（孵化率0）、蛹的羽化（羽化率7.33%）、造成幼虫（死亡率100%）和成虫的死亡（死亡率90.67%）。建议采用320 Gy的60Co射线辐照作为有效防治绿豆象的参考剂量。

关键词：60Co射线；绿豆象（Callosobruchus chinensis L.）；辐照效应

中图分类号：Q969.513.2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）19-4607-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2014.19.026

Irradiation Effects of 60Co on Callosobruchus Chinensis L.（Coleoptera： Bruchidae）

LIU Chang-yan， WAN Zheng-huang， ZHONG Jian-feng，LI Li，CHEN Hong-wei，LIU Liang-jun， WU Guang-hong

（Institute of Food Crops，Hubei Academy of Agricultural Sciences/Hubei Key Laboratory of Food Crop Germplasm and Genetic Improvement，Wuhan 430064，China）

Abstract： Callosobruchus chinensis L. （Coleoptera： Bruchidae）is a destructive pest causing severe damage to beans all over the world. The lethal effects of 60Co radiation source on the Callosobruchus chinensis L. were studied to explore the feasibility of irradiation to the control of Callosobruchus chinensis L. Irradiation doses of egg， larvae， pupae and adults were 0， 20， 40， 80， 160， 320 Gy. The LD50 value of egg， larvae， pupae and adults was 19.16， 21.19， 31.86 and 73.27 Gy， respectively. The results showed that the tolerant to high 60Co source radiation of adults were better than that of eggs， larvae and pupae. The vitality and germination rate reduced after high-dose irradiation， but the difference was not significant. The dose of 320 Gy effectively inhibited the hatching of eggs（hatching rate： 0）， the eclosion of pupae （eclosion rate： 7.33%）， caused the motality of larvae （death rate： 100%） and adults （death rate： 90.67%）. The dose of 320Gy 60Co source radiation is recommended as the reference dose to effective control the Callosobruchus chinensis L.

Key words： 60Co radiation； Callosobruchus chinensis L.； irradiation effect

绿豆象（Callosobruchus chinensis L.）属鞘翅目（Bruchidae）豆象科（Coleoptera）瘤背豆象属（Callosobruchus），是一种世界性的危害豆类的害虫，主要危害绿豆（Vigna radiate）、小豆（Vigna angularis）、豌豆（Pisum sativum）、菜豆（Phaseolus vulgaris）、蚕豆（Vicia faba）、鹰嘴豆（Cicer arietinum）、豇豆（Vigna unguiculata）、大豆（Glycine max）等[1-5]，造成豆类产量、营养价值和发芽率严重下降，且增加了豆贮品中有害物质的含量，使豆类食品安全生产受到严重威胁[6-8]。

绿豆象主要在仓储期间危害，目前，生产上防治仓储绿豆象的方法主要利用化学药剂磷化铝进行熏蒸，但是磷化铝的长期使用易使害虫产生抗药性，造成害虫再发生时用药量急剧增加，这不仅增加了豆类储藏的成本，而且容易导致农药残留，造成粮食污染，影响食用者身体健康[9，10]。因此，寻找经济、安全、有效的防治方法已成为当务之急。

辐照杀虫是利用电离辐射与害虫的相互作用所产生的物理、化学和生物效应，导致害虫不育或死亡的一种物理防虫技术。利用辐照防治储粮害虫的研究可以追溯到20世纪初，1916年Runner利用X射线处理烟草甲，发现X射线可使烟草甲产生不育效应和死亡[11]。经过一个世纪的发展，辐照杀虫技术已经成为食品加工中最为成熟的一项技术。1984年，国际食品法典委员会（CAC）通过了“辐照食品通用标准”和“食品辐照设施推荐规程”等，极大地推动了食品辐照加工技术的应用，目前已有40多个国家批准了200多种辐照食品，年市场销售总量达30万t左右[12]。用于辐照食品处理的主要是r射线、电子束（10 MeV以下）或X射线（5 MeV以下）。60Co源装置由于设备简单，运行维护方便，被广泛地应用于食品储藏领域[13]。利用60Co辐照对绿豆象不同虫态的辐照效应还鲜有报道，因此研究60Co对绿豆象的辐照效应的防治具有重要意义。本试验以绿豆象为研究对象，利用60Co射线源，研究不同剂量60Co辐照处理对绿豆象卵、幼虫、蛹和成虫的影响，为60Co辐照在仓储绿豆象的防治中提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试虫和培养

绿豆象在湖北省农业科学院食用豆课题组养虫室培养若干代。饲养条件为温度（30±1） ℃，相对湿度（70±5）%，以含水量为（14±2）%且经过-20 ℃冷冻处理的整粒绿豆（普通市售绿豆）作为饲料进行饲养。

1.2 绿豆象各发育阶段的确定

为了研究辐照对绿豆象各虫态的影响，取羽化2 d内的成虫产卵24 h，得到整齐度高度一致的卵。根据前期预备试验结果及文献[13]和[14]，确定绿豆象在产卵后第1至5天为卵期、第6至10天为幼虫1～2龄，第10至14天为幼虫3～4龄，第16至20天为蛹期。24 h内取带单粒卵的绿豆进行后续试验。第12至13 天检测绿豆内卵已发育成为幼虫，第18至19天检测绿豆内卵已发育成蛹。

1.3 辐照处理

取绿豆象卵、幼虫、蛹和羽化后2 d内的成虫分别用0、20、40、80、160、320 Gy辐照剂量进行辐照，辐照的剂量率为10 Gy/min，卵为每处理100粒带卵绿豆，其他虫态为每处理50头，每剂量重复3次。

1.4 辐照效应观察

将不同剂量辐照处理后的卵、幼虫、蛹和成虫于湖北省农业科学院食用豆课题组养虫室继续饲养，饲养条件与“1.1”所述相同，观察记录卵的孵化、72 h后幼虫的存活、蛹的羽化和72 h后成虫的存活情况。

1.5 绿豆种子生命力和发芽率的快速测定

为了确定辐照处理后绿豆种子是否健康，还需要检测绿豆种子生命力和发芽率。绿豆种子生命力的快速测定通常使用的是染料（红墨水）染色法[15，16]。具体方法如下：将不同剂量处理后的绿豆种子用30 ℃温水浸泡4 h，使种子充分吸胀。随机取种子30粒，去皮后沿种胚中央准确切开备用。将准备好的种子浸于红墨水中，于恒温培养箱30 ℃中保温10 min。每处理重复3次，以未经过辐照处理的绿豆种子作为空白对照。染色结束后立即进行鉴定（放久会退色）。倒出红墨水，再用清水将种子冲洗2次，观察种胚被染色的情况，有生命力的种子胚部不染色，而丧失生命力的种子胚部染色。

绿豆种子发芽率的快速测定参照文献[17]进行。辐照处理过的绿豆种子放入灭菌过的培养皿（直径9 cm）中并加蒸馏水20 mL，此时溶液刚好满足种子发芽的需求。每个处理各30粒种子，均匀摆放于培养皿中，置于25 ℃恒温培养箱中让其发芽。每处理重复3次，以未经过辐照处理的绿豆种子作为空白对照。待各处理发芽种子数不再增加时（第七天），记录每个培养皿种子发芽情况并计算发芽率。发芽率=发芽种子数/供试种子数×100%

1.6 数据处理

采用SAS软件对数据进行分析，不同辐照剂量下绿豆象卵、幼虫、蛹和成虫死亡率的方差分析采用LSD法进行比较，并计算辐照对绿豆象卵、幼虫、蛹和成虫的半致死剂量（LD50）和95%置信区间。不同剂量辐照后绿豆种子生命力和发芽率的方差分析同样采用LSD法进行比较。

2 结果与分析

2.1 辐照后绿豆象卵的孵化率

不同剂量辐照后绿豆象卵的孵化率见表1。由表1可知，绿豆象的卵经不同剂量60Co射线辐照处理后，随着辐照剂量的增加，卵孵化率降低，且各辐照处理组卵的孵化率与对照存在极显著差异（P<0.01）。对照组的孵化率达到90%以上，当辐照剂量增加到80 Gy及以上时，卵将不再孵化。进行回归分析，得到辐照剂量与卵死亡率的线性关系为Y=0.566 6+0.007 9X（R2=0.758 3），半致死辐照剂量LD50为19.16 Gy，95%置信区间为16.60～21.19 Gy。

2.2 辐照后幼虫的死亡率

经不同辐照剂量处理后，3 d后解剖豆粒，统计此时幼虫的死亡率，不同剂量辐照后绿豆象幼虫的死亡率见表2。由表2可知，随着辐照剂量的增加，幼虫的死亡率升高，当辐照剂量为20 Gy时，幼虫死亡率高于40%，且各处理组与对照组均有极显著性差异。进行回归分析，得到辐射剂量与幼虫死亡率的回归方程为Y=0.538 9+0.00 2X （R2=0.774 1），半致死辐照剂量LD50为21.19 Gy，95%置信区间为18.20～23.73 Gy。

2.3 辐照后蛹的羽化率

不同剂量辐照后绿豆象蛹的羽化率见表3。由表3可知，随着辐照剂量的增加，蛹的羽化率显著降低，且在5%和1%水平上，各处理组均与对照存在显著或极显著差异。当辐照剂量为320 Gy时，蛹的羽化率仅为7.33%。对蛹的死亡率进行回归分析，得到辐照剂量与蛹死亡率的线性回归方程为Y=0.357+0.002 1X （R2=0.864 3），半致死辐照剂量LD50为31.86 Gy，95%置信区间为18.89～44.62 Gy。

2.4 辐照后成虫的死亡率

不同剂量辐照后绿豆象成虫的死亡率见表4。由表4可知，随着辐照剂量的增加，成虫死亡率逐渐升高，当辐照剂量为20 Gy时，绿豆象成虫死亡率为10%，略高于对照的死亡率，但与对照差异不显著。当辐照剂量提高到40 Gy及以上时，成虫的死亡率均远远高于对照，且存在极显著差异。将成虫死亡率进行回归分析，得到辐照剂量与成虫死亡率之间的线性回归方程为Y=0.176+0.002 7X（R2=0.836 3）。半致死辐照剂量LD50为73.27 Gy，95%置信区间为60.06～88.92 Gy。

2.5 辐照后种子生命力和发芽率

辐射处理后的绿豆种子的生命力和发芽率见表5。由表5可知，辐射处理对绿豆种子生命力和发芽率均无显著影响，当辐照剂量为320 Gy时，绿豆种子的生命力和发芽率分别为86.67%和83.33%，略低于未经辐照处理的对照，但是差异不显著。可见适当的辐射处理剂量能有效杀灭绿豆象且对绿豆种子发芽无影响。

3 小结与讨论

相关研究表明，害虫辐照敏感性与其生命活动密切相关，害虫对辐照的敏感性因虫态的不同有所不同，一般情况下，害虫对辐照的敏感性依次为：卵、幼虫、蛹、成虫[18-20]。本试验中，绿豆象不同虫态对60Co射线的敏感性也存在差异，成虫和蛹经320 Gy辐照后3 d后的死亡率都达90%以上，而在80 Gy的辐照剂量条件下，幼虫和卵的死亡率达到100%，说明绿豆象的卵、幼虫比蛹和成虫对60Co射线辐照具有更高的敏感性，与前人研究结果相符。

在达到辐照杀虫目的的同时，还要保证采用辐照剂量不会影响到粮食的品质。我国各种谷类、豆类制品的最高耐受剂量在500～1 000 Gy之间[21，22]。研究表明小于1 000 Gy剂量的辐照不会对大米、玉米和豆类等的营养品质和加工特性造成显著影响[23-25]。对经不同剂量辐照后，绿豆种子的生命力和发芽率进行测定的结果表明，在320 Gy辐照剂量下，绿豆种子的生命力和发芽率略低于对照，但差异不显著。在生产上应用，可以采用60Co射线320 Gy辐照剂量作为有效防治绿豆象的参考剂量。

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