不育剂量γ 射线辐照对柑橘大实蝇交配前期存活的影响

黄 聪，王福莲*，张桂芬，李传仁，李咏军

(1.长江大学农学院 湖北荆州 434025;2.中国农业科学院植物保护研究所，植物病虫害生物学国家重点实验室，北京 100193)

昆虫辐射不育技术，即将大量人工饲养的经辐照导致不育但却有交配竞争能力的害虫，因地制宜、适时地释放到该害虫的野生种群中去，和野生种群竞争配偶，造成野生害虫产生的卵不能孵化，使害虫灭绝的一种害虫防治方法(楼洪章，1982)。自20 世纪五六十年代利用昆虫辐射不育技术成功根除美国羊皮螺旋蝇 CochIiomyia hominivorax(Coquerel)以来，该技术以其专一性强，防治彻底、持久、无公害、无残留、处理时间短和经济效益高等突出优点，正在被广泛利用(李元英，1985;Helinski et al.，2008)。

一般在昆虫辐射不育技术中所用辐射虫的处理效果是以种群不能繁育为判断依据的(周利娟等，2004)，然而也有研究表明即使是在不育剂量范围内，γ 射线辐照对某些昆虫会产生其他方面的影响，如:用100 Gy 和150 Gy 两个不育剂量处理地中海粉螟Ephestia kuehniella Zeller 幼虫，其成虫羽化量明显减少，且雄性比例增加(Ayvaz and Tunçbilek，2006)。不育剂量下，谷象Sitophilus granarius L.成虫寿命明显缩短(周永淑和陈宏，1994);苹果蠹蛾Cydia pomonella(L.)的不育雄虫的田间交配竞争力明显降低(Bolem et al.，1999)。由于辐照虫的有效虫量取决于其在交配前的存活、寿命和交配竞争力等诸多因素，所以选择合适辐射剂量除了要考虑昆虫的不育程度外，还要根据对象的种类、性别等研究辐照虫的存活、寿命、羽化、交配、繁殖、活动等方面的影响(楼洪章，1982;张和琴，1982;张维等，1995;Esteva and Yang，2005;Helinski et al.，2006;Parker and Mehta，2007;Helinski et al.，2009;黄聪等，2013)。

柑橘大实蝇Bactrocera minax(Enderlein)在我国主要分布于陕西、四川、重庆、贵州、云南、河南、江苏、湖北、湖南、台湾、广西等省(区)市(吴志清，1958;汪兴鉴和罗禄怡，1995)。以幼虫在柑橘类果实里钻蛀为害，在防治不利地区呈逐年加重趋势(王志强等，2012)，甚至成为当地柑橘毁灭性害虫(黄大树等，2007;吴声海等，2008)。我国于20 世纪90年代开始进行柑橘大实蝇辐射不育效应的研究，发现柑橘大实蝇辐照适宜虫态和适期为末级蛹(刘琼茹等，1992)，且在60-150 Gy 剂量范围内的γ 射线辐射可导致雌虫不育，40-120 Gy 可致雄虫不育，但综合羽化、交配等因素，辐照剂量在90Gy-120 Gy 之间较为合适，(张维和李元英，1990;张维和李元英，1991)。然而，羽化出土15-20 d 后才能达到性成熟进行交配，是柑橘大实蝇的一个重要的生物学特性(刘琼茹等，1992;鲁红学等，2006)，在成虫交配之前，辐照虫的存活率高才能保证田间有充足的有效虫量，而关于不育剂量下柑橘大实蝇交配前期的存活情况尚不清楚，因此，作者于室内研究了100 Gy 和110 Gy 这两个不育剂量的60Co-γ 射线辐照后，柑橘大实蝇交配前期雌雄成虫的存活情况，为柑橘大实蝇辐照不育剂量的精准选择提供依据。

1 材料与方法

1.1 虫源的获取与保存

10月上中旬于湖北省宜都市枝城镇收集柑橘落果中的老熟幼虫，在室内自然变温条件下于含水量15%左右的细沙中化蛹并保存备用。

1.2 试验方法

翌年5月中旬当50%的柑橘大实蝇蛹发育至4级(复眼墨绿色)时(张维和李元英，1991;赵毓潮等，2002)，在北京师范大学化学学院钴源研究室以100 Gy 和110 Gy、剂量率为2 Gy/min 的60Co γ 射线进行辐照。将同日羽化的成虫雌雄各20 头分别饲养于养虫笼(35 cm×35 cm×35cm)内，每日早晚各一次饲以10%的槐花蜂蜜水(上海冠生园蜂制品有限公司)，上午(10:00)和下午(16:00)各提供清水一次。每3 d 记录一次死亡的虫量和性别，至6月11 日实验室内同条件下同方法饲养的同批次雌雄混合群体开始交配时结束记录。每处理设5个重复，以未经辐照的同级别蛹同日羽化成虫作为对照。

1.3 数据整理与分析

辐照处理虫与对照虫总死亡率间的差异显著性采用LSD 法进行分析。雌虫和雄虫的校正死亡率均采用Sun-Shepard 公式计算，即:校正死亡率=(处理的死亡率-对照的死亡率)/(1-对照的死亡率)，雌虫与雄虫校正死亡率间的差异显著性采用成对数据t 测验，P=0.05 进行分析。显著性分析在SPSS17.0(SPSS Inc.，Chicago，IL，USA)中进行，数据均经反正弦转换。

2 结果与分析

2.1 不育剂量辐照下柑橘大实蝇成虫交配前期的存活情况

100 Gy、110 Gy 两个不育剂量辐照柑橘大实蝇后，其雌雄虫在交配前期的死亡率(雄虫分别为61.00%和67.00%，雌虫分别为45.00%和54.00%)虽然均较对照有所提高，但未达到显著水平(P100(雄)=0.244，P100(雌)=0.512;P110(雄)=0.300，P110(雌)=0.368)。可见100 Gy、110 Gy 这两个不育剂量辐照后对柑橘大实蝇雌虫和雄虫交配前期的存活均无显著影响。

表1 100Gy 和110Gy60Co-γ 射线辐照后雌虫和雄虫交配前期的死亡率(%)Table1 Mortality during premating period of irradiated female and male by 100 Gy and 110 Gy60Co gamma radiation

注:同列数据后字母不同表示各辐射处理与对照在P＜0.05 水平差异显著(LSD 法方差分析，SPSS 17.0).Note:The same letters in the same colum show the mortality between irradiated and control is no significant difference(P＜0.05)(One-way ANOVA LSD test，SPSS 17.0)

2.2 不育剂量辐照下柑橘大实蝇成虫交配前期死亡动态

各处理和对照雄虫死亡率均在羽化后1-3 日最高，至4-6 日死亡率急剧下降(图1)。9-10 日前和13-15 日时，辐照处理的雄虫死亡率均高于对照，且4-6 日两辐照处理的这种影响均达显著水平(P100=0.015;P110=0.003)，13-15 日110 Gy 辐照处理的雄虫死亡与对照的差异也很显著(P=0.02)。而在10-12 日和16-18 日(性成熟)时，对照的死亡率虽高于辐射处理，但差异不显著。可见，辐射对柑橘大实蝇雄成虫存活的影响在10 日前即有明显体现。

对照的第二死亡高峰在10-12 日，100 Gy 处理的第二死亡高峰在7-9 日，比对照前移3 d。而110 Gy 处理的第二死亡高峰从7-9 日拖延至13-15 日，长达6 d。可见，辐射后成虫死亡进度与对照有所不同。

各处理和对照雌虫在1-3 日时均有一个死亡高峰(图2)，但处理和对照差异不显著(P100=0.884;P110=0.465)，至第4-6 日时死亡率均明显降低，第二死亡高峰均在10-12 日，其后两处理死亡率持续下降。在7-15 日两个处理的死亡率均较对照高，但仅110 Gy 处理在7-9 日达到显著水平(P=0.048)。16-18 日性成熟时，100 Gy处理死亡率下降至最低，显著低于对照(P=0.047)和110 Gy 处理(P=0.047)。可见，不育剂量辐照下，柑橘大实蝇的雌虫死亡动态与对照偏差不大。

图1 100Gy 和110Gy60Co-γ 射线辐照后柑橘大实蝇雄虫的交配前期死亡动态Fig.1 Death dynamicduring premating period of Bactrocera minax male irradiated by 100Gy and 110Gy60Co gamma radiation

图2 100Gy 和110Gy60Co-γ 射线辐照后柑橘大实蝇雌虫的交配前期死亡动态Fig.2 Death dynamic during premating period of Bactrocera minax female irradiated by 100Gy and 110Gy60Co gamma radiation

2.3 不育剂量辐射下柑橘大实蝇雌雄成虫的存活差异

100 Gy 和110 Gy60Co-γ 射线处理下雄虫交配前期的校正死亡率分别为24.53%和39.62%，均显著高于雌虫的7.63% 和21.61%(P100=0;P110=0.004)(表2)，可见这两个不育剂量处理后雌虫在交配前期的存活能力强于雄虫。

表2 不育剂量下柑橘大实蝇雌虫和雄虫交配前期的校正死亡率(%)Table 2 Corrected mortality during premating period of irradiated female and male of Bactrocera minax(%)

3 结论与讨论

本实验结果表明，100 Gy 和110 Gy 的60Co-γ射线辐照对柑橘大实蝇交配前期雌成虫和雄成虫的存活无显著影响，但无论是两个不育剂量处理还是对照，雌雄成虫在性成熟前死亡率均很高。对照雌雄虫死亡率分别高达47%和41%，两个剂量处理下雌雄死亡率较对照还要高些。说明辐射与否，柑桔大实蝇成虫在交配前期死亡率都非常之高。而且，死亡主要发生在羽化后1-3 日，至4-6 日时死亡率则大幅降低，其后至性成熟死亡率都相对平稳。考虑到田间环境的不可控性，释放不育虫时应避开羽化后前3 d 释放，考虑饲养成本问题在第4-6 d 时释放为宜。此外，田间释放辐射虫时要相应地增加释放量方能保证足够的辐照虫存活至交配产卵，也就是提高有效虫量。实践中可依据辐照虫、对照虫的死亡率及释放比确定辐照虫田间释放量。

两个不育剂量处理后柑橘大实蝇雌雄存活均未受显著影响，而且两个不育剂量处理间的死亡率差异也不显著，但辐射处理的死亡率的确是较对照有所提高。由于田间释放不育虫需要大量虫源，死亡率的些许差异对虫量的影响就会很严重。因此，即使是不育剂量范围内，还是要进行剂量的选择的。对于雄虫来说，100 Gy 和110 Gy 处理间死亡率相差较小，而110 Gy 处理的雌虫，其死亡率较100 Gy 的高出较多。因此作者认为对于雄虫采用100 Gy 或110 Gy 剂量处理后田间释放虫量差异不会太大。但对于雌虫，采用100 Gy 处理可能保留至释放的虫量会更多。

过去认为只有释放不育雄虫才有效果，但对于柑橘大实蝇释放不育雌虫同样有效(王华篙等，1993)，且辐照雌虫具有较强的吸引正常雄虫与之交配的能力(刘琼茹等，1992)，因此，考虑释放后雄虫死亡率较高，作者认为释放经100 Gy 辐照的雌虫能够降低成本。

90 Gy γ 射线辐照柑橘大实蝇末期蛹，其雌虫生殖器官比雄虫更敏感(张维和李元英，1990)，可能因为辐照时卵子发生处于早期阶段，而成熟精子已大量形成。本文结果表明，在100 Gy 和110 Gy 这两个不育剂量辐照后，柑橘大实蝇在交配前期的存活能力以雌虫更强。一般而言，昆虫雌虫的生殖器官对射线更为敏感(张和琴和楼洪章，1980;楼洪章，1982)，而存活、寿命、飞行能力等方面却未必如此。比如，在不育剂量下刺桐姬小蜂Quadrastichus erythrinae Km 雄成虫的存活能力较雌虫弱(焦懿等，2007)，松墨天牛Monochamus alternatus 也是雄虫的寿命显著为短(牟建军等，2009)。

References)

Ayvaz A，Tunçbilek AS.Effects of gamma radiation on life stages of the Mediterranean flour moth，Ephestia kuehniella Zeller(Lepidoptera:Pyralidae)［J］.Journal of Pest Science，2006，79:215-222.

Bolem S，Bloem KA，Carpenter JE，et al.Inherited sterility in coding moth(Lepidoptera:Tortricidae):effect of substerilizing doses of radiation on field competitiveness［J］.Environmental Entomology，1999，28(4):669-674.

Esteva L，Yang HM.Mathematical model to assess the control of Aedes aegypti mosquitoes by the sterile insect technique［J］.Mathematical Biosciences，2005，198:132-147.

Helinski ME，Hassan MM，El-Motasim WM，et al.Towards a sterile insect technique field release of Anopheles arabiensis mosquitoes in Sudan:Irradiation，transportation，and field cage experimentation［J］.Malaria Journal，2008，65(7):1-10.

Helinski ME，Parker AG，Knols BGJ.Radiation-induced sterility for pupal and adult stages of the malaria mosquito Anopheles arabiensis［J］.Malaria Journal，2006，41(5):1-10.

Helinski ME，Parker AG，Knols BGJ.Radiation biology of mosquitoes［J］.Malaria Journal，2009，S6(8):1-13.

Huang C，Wang FL，Li CR，et al.Effects of60Co gamma radiation with sterile dose on activity of adult Bactrocera minax(Enderlein)［J］.South China Fruits，2013，42(5):68-69.［黄聪，王福莲，李传仁，等.不育剂量60Co-射线辐射对柑桔大实蝇成虫活动能力的影响［J］.中国南方果树，2013，42(5):68-69］

Huang DS，Xiao GZ，Yang YA，et al.The occurrence，damage，prevention and control technology of Bactrocera(Tetradacus)minax(Enderlein)，in Taoyuan county［J］.Plant Quarantine，2007，21(4):233-235.［黄大树，肖桂章，杨佑安，等.桃源县柑橘大实蝇的发生危害与防控技术［J］.植物检疫，2007，21(4):233-235］

Jiao Y，Kang L，Chen ZL，et al.Effect of γ-irradiation treatment on development and reproduction of erythrina gallwasp，Quadrastichus erythrinae Kim(Hymenoptera:Eulophidae)［J］.Acta Phytophylacica Sinica，2007，34(4):387-390.［焦懿，康林，陈志粦，等.γ-射线辐照处理对刺桐姬小蜂发育和繁殖的影响［J］.植物保护学报，2007，34(4):387-390］

Liu QR，Zhao CD，Li HX，et al.Effect of radiation on the sterility of Chinese citrus fly［J］.Journal of Nuclear Agrcultral Sciences，1992，6(1):45-50.［刘琼茹，赵才道，黎怀燮，等.柑桔大实蝇Dacus citri(Chen)辐射效应的研究［J］.核农学报，1992，6(1):45-50］

Li YY.Application of radiation-sterility technique in pest management［J］.Chinese Journal of Biological Control，1985，1(1):44-47.［李元英.应用辐射不育防治害虫［J］.生物防治通报，1985，1(1):44-47］

Lou HZ.The pest control by radiation sterile technique［J］.Journal of Nuclear Agrcultral Sciences，1982，(2):62-64.［楼洪章.辐射不育防治害虫［J］.核农学报，1982，(2):62-64］

Lu HX，Li CR，Mu BZ.The occurrence，damage and control suggestion of Bactrocera(Tetradacus)minax(Enderlein)［J］.South China Fruits，2006，35(2):22-23.［鲁红学，李传仁，牟本忠.柑桔大实蝇的发生、危害及防治建议［J］.中国南方果树，2006，35(2):22-23］

Mu JJ，Wu ZL，Chen WP，et al.Radiation induced sterility of Monochamus alternatus［J］.Forest Pest and Disease，2009，28(1):13-15.［牟建军，吾中良，陈卫平，等.松墨天牛辐射不育效应研究［J］.中国森林病虫，2009，28(1):13-15］

Parker A，Mehta K.Sterile insect technique:a model for dose optimization for improved sterile insect quality［J］.Florida Entomologist，2007，90(1):88-95.

Wang HS，Zhao CD，Kang W，et al.Effect of release on females of radiated sterile Bactrocera(Tetradacus)minax(Enderlein)［J］.Journal of Nuclear Agricultural Sciences，1993，14(1):26-28.［王华嵩，赵才道，康文，等.辐射不育雌柑桔大实蝇释放效果［J］.核农学报，1993，14(1):26-28］

Wang XJ，Luo LY.Research progress in Chinese citrus fruit fly［J］.Entomology Knowledge，1995，32(5):310-311.［汪兴鉴，罗禄怡.桔大实蝇的研究进展［J］.昆虫知识，1995，32(5):310-311］

Wang ZQ，Huang C，Wang FL，et al.The cause of fail control of Bactrocera minax(Enderlein)in partial area and the control technology［J］.South China Fruits，2012，41(4):47-49.［王志强，黄聪，王福莲，等.柑桔大实蝇局部防治失利的原因及防治技术［J］.中国南方果树，2012，41(4):47-49］

Wu SH，Zhang ZL，Liang DG.The occurrence reason and prevention and control countermeasures of Bactrocera(Tetradacus)minax(Enderlein)［J］.South China Fruits，2008，37(4):24-26.［吴声海，张自林，梁德贵.会同县柑桔大实蝇发生的原因及控防对策探讨［J］.中国南方果树，2008，37(4):24-26］

Wu ZQ.The preliminary study on the living behavior of Bactrocera minax(Enderlein)［J］.Entomology Knowledge，1958，(5):216-217.［吴志清.桔大实蝇的生活习性观察初报［J］.昆虫知识，1958，(5):216-217］

Zhang HQ.A number of issues on the study of insect radiation sterile technique［J］.Journal of Nuclear Agrcultral Sciences，1982，(2):1-5.［张和琴.昆虫辐射不育研究中的若干问题［J］.核农学报，1982，(2):1-5］

Zhang HQ，Lou HZ.The inherited sterility of the European corn borer Ostrinia nubilalis(Hubner)［J］.Scientia Agricultura Sinica，1980，13(1):70-73.［张和琴，楼洪章.玉米螟的辐射遗传不育［J］.中国农业科学，1980，13(1):70-73］

Zhang W，Kang W，Li YY.The effect of60Co-gamma irradiation on the chromosomes of Chinese citrus fly［J］.Journal of Nuclear Agrcultral Sciences，1995，9(4):203-206.［张维，康文，李元英.60Coγ 射线辐照对柑橘大实蝇Dacus citri 染色体影响的研究［J］.核农学报，1995，9(4):203-206］

Zhang W，Li YY.Effect of60Co-γ irradiation on germ cell of Chinese citrus fly Dacus citri［J］.Journal of Nuclear Agrcultral Sciences，1990，4(2):115-119.［张维，李元英.60Coγ 射线对柑橘大实蝇Dacus citri 雌虫生殖细胞的影响［J］.核农学报，1990，4(2):115-119］

Zhang W，Li YY.Effect of60Co-γ irradiation on male cell of Chinese citrus fly Dacus citri［J］.Journal of Nuclear Agrcultral Sciences，1991，5(2):79-82.［张维，李元英.60Coγ 射线对柑橘大实蝇Dacus citri 雄性生殖细胞的影响［J］.核农学报，1991，5(2):79-82］

Zhao YC，Guo SZ，Zhang ZM.The observation of the emergence of adults and the mortality of overwintering pupae of Bactrocera(Tetradacus)minax(Enderlein)［J］.Plant Quarantine，2002，16(6):339-340.［赵毓潮，郭士占，张植敏.柑桔大实蝇成虫羽化期和越冬蛹死亡率的观察［J］.植物检疫，2002，16(6):339-340］

Zhou LJ，Hu MY，Xu HH，et al.Recent studies on the physiological effect of irradiation on insects［J］.Journal of Nuclear Agrcultral Sciences，2004，18(1):70-80.［周利娟，胡美英，徐汉虹，等.γ 辐射对昆虫生理影响的研究进展［J］.核农学报，2004，18(1):77-80］

Zhou YS，Chen H.Study on the sterile dosages of60Co-γ ray radiation for granary weevil control［J］.Acta Phytophylacica Sinica，1994，21(1):33-38.［周永淑，陈宏.60Co-γ 射线辐照谷象不育剂量的研究［J］.植物保护学报，1994，21(1):33-38］