三种紫外线辐照对黑腹果蝇蛹的影响

刘旭祥，仪传冬，敖国富，陈 湜，季清娥

（福建农林大学生物防治研究所/联合国(中国)实蝇防控研究中心/生物农药与化学教育部重点实验室，福州 350002）

黑腹果蝇隶属于双翅目Diptera、环裂亚目Cyclorrhapha、果蝇科Drosophilidae、果蝇属Drosophila、水果果蝇亚属Subgenus Sophophora、黑腹果蝇种组Drosophilamelanogasterspecies group[1-4]，作为一种研究最为深入的模式昆虫已被人们所熟知。黑腹果蝇属于腐食性，但同属于黑腹果蝇种组的斑翅果蝇DrosophilasuzukiiMatsumura则是鲜食性的，为害健康新鲜的水果。斑翅果蝇又称为铃木氏果蝇、樱桃果蝇，其雌虫产卵器锯齿状，能割破浆果类果实的果皮并在果肉内产卵，幼虫孵化后在果实内部钻蛀为害。现阶段对于斑翅果蝇的防治主要是以化学防治为主，但化学防治易引起“3R”问题，且不能从根本上解决斑翅果蝇的为害，所以迫切需要采用生物防治的措施防治斑翅果蝇。

课题组前期研究已筛选到斑翅果蝇的蛹期寄生蜂TrichopriadrosophilaePerkins，但需要对其进行人工大量饲养，才能满足生产需要。黑腹果蝇作为模式昆虫，具有生活周期短、雌雄易分辨、易饲养、繁殖快等特点[5]，具备作为斑翅果蝇寄生蜂替代寄主的应用潜力；但饲养过程需要分离寄生蜂与未被寄生的寄主，如果能通过辐照使寄主发育受阻，达到自动分离的目的，将大大提高饲养效率。

紫外线是电磁波谱中波长 10～400 nm射线的总称，是一种非电离射线，根据波长可分为近紫外线UVA、远紫外线UVB和超短紫外线UVC。紫外线广泛应用于灭菌、保健、促进维生素产生、分解油烟、分解有机物、微生物诱变育种等方面[6-12]。已有多项研究涉及利用紫外线辐照果蝇，如UVA辐照对黑腹果蝇生物学特性和抗氧化反应的影响[13]、紫外线辐照对于果蝇生长发育和表型变异的影响[14]、紫外线辐照对果蝇凋亡相关基因表达的影响[15]等。

本研究利用不同种类的紫外灯辐照黑腹果蝇蛹研究紫外线辐照对黑腹果蝇羽化率、性比、飞出率、死蛹率、成虫干重、蛹重、F1羽化率、F1性比、F1死蛹率、F1成虫干重等影响，为利用黑腹果蝇作为寄主饲养斑翅果蝇寄生蜂提供基础。

1 材料与方法

1.1 供试昆虫

黑腹果蝇：实验室饲养种群，来自田间诱捕。

1.2 仪器设备

紫外灯（UVA：350 nm；UVB：300 nm；UVC：250 nm，南京华强电子有限公司）、电子分析天平、冰箱、电磁炉、飞出率测试筒（h：20 cm，d：10 cm）、培养皿、养虫罐、养虫笼（30 cm×30 cm×30 cm）、饲料盘、海绵、脱脂棉球、毛刷、镊子、剪刀、保鲜膜、滤纸、量筒、烧杯、玻璃棒。

1.3 黑腹果蝇的饲养

黑腹果蝇饲料配置方法参考林清彩[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，加入温水300 mL搅拌均匀，加入95%酒精7 mL、乙酸3 mL；②：琼脂5 g加入500 mL水中，加热溶解成琼脂溶液；③：将步骤①中的混合溶液加入步骤②中，加水定容至1000 mL并搅拌均匀，加热将饲料煮熟后加入1 g山梨酸钾，搅拌均匀使山梨酸钾充分融化；④：将饲料倒入饲料盘内、待饲料自然冷却到室温成为固体饲料后用保鲜膜将饲料盘封口，放入冰箱冷藏备用。

1.4 辐照剂量的确定

选择化蛹48 h内的黑腹果蝇蛹，利用专利一种黑腹果蝇蛹的简易大量获取方法[17]中所述的大量获取黑腹果蝇蛹的方法对黑腹果蝇蛹进行获取并放置于培养皿中。培养皿置于紫外灯（30 W）正前方50 cm处进行辐照处理。

1.5 紫外线辐照对寄主黑腹果蝇蛹的影响

取蛹化48 h内的黑腹果蝇蛹，将收集好的黑腹果蝇蛹放置在铺有湿润滤纸的培养皿中。分别置于紫外灯UVA、UVB、UVC下进行处理，辐照时间分别为3、6、9 h，另外设置空白对照组，不进行辐照处理。辐照处理过的黑腹果蝇蛹分别放置在铺有湿润滤纸的培养皿中，每个处理取100只蛹，每个处理重复进行3次；经过辐照处理的蛹羽化出的黑腹果蝇产卵化蛹后再次收集的蛹记为F1，F1与亲本在相同条件下饲养且不进行辐照处理。统计每个处理供试黑腹果蝇的羽化率、性比、飞出率、死蛹率、成虫干重、F1蛹重、F1羽化率、F1性比、F1死蛹率、F1成虫干重。

1.6 数据统计与分析

采用SPSS 23.0软件和Excel 2013软件计算羽化率、性比、飞出率，并对果蝇的羽化率、性比、飞出率、死蛹率、成虫干重、F1蛹重、F1羽化率、F1性比、F1死蛹率、F1成虫干重进行单因素方差分析并进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 紫外线辐照对黑腹果蝇蛹的影响

2.1.1 紫外线辐照对黑腹果蝇羽化率的影响 经过UVA、UVC辐照处理的黑腹果蝇蛹和对照组三者组内和组间的羽化率均无显著差异，而经过UVB辐照处理过的黑腹果蝇蛹羽化率较之其他3个处理显著降低，且不同UVB辐照时长对羽化率有显著的影响。其中经过UVB处理6 h组的羽化率显著低于经过UVB处理3 h组和9 h组，但经过UVB处理3 h组和9 h组的羽化率之间没有显著差异。UVA、UVB辐照对F1羽化率均没有显著影响，而UVC处理3、6 h后的F1羽化率显著低于其他各组（表1）。

表1 紫外线辐照对黑腹果蝇羽化率的影响Table 1 Effects of ultraviolet radiation on the emergence rate of D.melanogaster

2.1.2 紫外线辐照对黑腹果蝇性比的影响 经过UVA辐照处理9 h组性比显著高于对照组；其他处理组性比和对照组均无显著差异（表2）。

表2 紫外线辐照对黑腹果蝇性比的影响Table 2 Effect of ultraviolet irradiation on the sex ratio of D.melanogaster

2.1.3 紫外线辐照对黑腹果蝇飞出率的影响 与对照组相比，所有经过紫外线辐照处理的黑腹果蝇蛹羽化得到的成虫飞出率都显著降低。经过UVB处理的黑腹果蝇飞出率显著低于其他各组，且UVB处理的时长对飞出率没有显著影响。经UVA处理3 h的黑腹果蝇飞出率高于UVA处理6 h和9 h组，后二者之间无显著差异。同样地，经UVC处理3 h的黑腹果蝇飞出率高于UVC处理6 h和9 h的组，后二者之间无显著差异（表3）。

表3 紫外线辐照对黑腹果蝇飞出率的影响Table 3 Effect of ultraviolet irradiation on the flight rate of D.melanogaster

2.1.4 紫外线辐照对黑腹果蝇死蛹率的影响 经过 UVB辐照处理的亲代各试验组死蛹率显著高于对照组，且和其他试验组存在显著差异，UVC辐照处理3 h和6 h组子代的死蛹率比其他子代处理组高且差异显著（表4）。

表4 紫外线辐照对黑腹果蝇死蛹率的影响Table 4 Effect of ultraviolet irradiation on pupae death rate of D.melanogaster

2.1.5 紫外线辐照对黑腹果蝇雌成虫干重的影响 经过UVA辐照处理6 h后羽化的黑腹果蝇雌成虫干重相比对照组显著增加，而UVA辐照3和9 h后羽化的黑腹果蝇雌成虫干重均显著低于对照组；经过UVB辐照处理后羽化的黑腹果蝇雌成虫干重显著低于对照组；经过UVC辐照处理后羽化的黑腹果蝇雌成虫干重显著低于对照组。黑腹果蝇F1雌成虫干重相比对照组均显著降低，且UVA、UVC处理后的F1雌成虫干重较亲代显著降低，其中，UVA处理6 h组降幅最大。UVB处理3和6 h的F1雌成虫干重较亲代显著降低，而9 h组的F1雌成虫干重与亲代差异不显著（表5）。

表5 紫外线辐照对黑腹果蝇雌成虫干重的影响Table 5 Effects of ultraviolet irradiation on dry weight of female adults of D.melanogaster

2.1.6 紫外线辐照对黑腹果蝇雄成虫干重的影响 经过UVA辐照处理6 h后羽化的黑腹果蝇雄成虫干重相比对照组增加明显，其他处理组性比和对照组均无显著差异（表6）。

表6 紫外线辐照对黑腹果蝇雄成虫干重的影响Table 6 Effects of ultraviolet irradiation on dry weight of male adults of D.melanogaster

2.1.7 紫外线辐照对黑腹果蝇成虫干重的影响 经过UVA辐照处理6 h后羽化的黑腹果蝇成虫干重显著高于其他所有处理组，经过UVA辐照处理9 h后羽化的黑腹果蝇成虫干重和对照组无显著差异，而UVA辐照3 h后羽化的黑腹果蝇成虫干重显著低于对照组；经过UVB辐照处理3和9 h后羽化的黑腹果蝇成虫干重显著低于对照组，而6 h组与对照组无显著差异；经过UVC辐照处理后羽化的黑腹果蝇成虫干重均低于对照组。经过紫外线辐照处理的黑腹果蝇F1成虫干重相比对照组均显著降低。UVA处理3、9 h和UVC处理9 h三个组黑腹果蝇F1成虫干重与亲代成虫干重无显著差异，其余处理黑腹果蝇F1成虫干重均较亲代降低（表7）。

表7 紫外线辐照对黑腹果蝇成虫干重的影响Table 7 Effect of ultraviolet irradiation on dry weight of D.melanogaster adults

2.1.8 紫外线辐照对黑腹果蝇 F1蛹重的影响 经过紫外线辐照处理后各试验组蛹重相比对照组都有不同程度的显著增加。蛹重的增加可能反映了受紫外线辐照影响的黑腹果蝇对紫外线辐照的适应（表8）。

表8 紫外线辐照对黑腹果蝇F1蛹重的影响Table 8 Effect of ultraviolet irradiation on F1 pupae weight of D.melanogaster

3 讨论

作为一种重要的物理胁迫因子，紫外线不仅具有灭菌[18,19]和消毒作用[20]，而且可以作为一种辐照源应用于生物防治领域。3种紫外线对黑腹果蝇蛹影响试验中，UVB处理过的蛹，黑腹果蝇亲代的羽化率、飞出率、死蛹率显著降低，说明中波紫外线的辐照对黑腹果蝇的羽化率、飞行能力等造成了一定程度的影响。赵贝等[21]研究发现长期的UVB胁迫可以显著降低蚜虫存活率，长期UVB胁迫世代越长效果越显著，但本试验中亲代黑腹果蝇经过辐照处理后产卵再次羽化为成虫，其羽化率、死蛹率等指标有明显的回升，因此黑腹果蝇蛹对多代连续辐照的适应性有待进一步探究。桑文[22]发现UVB胁迫抑制赤拟谷盗末龄幼虫蜕皮激素合成，而本试验中紫外线胁迫导致黑腹果蝇子代蛹重增加，可能因为受到紫外线的胁迫导致果蝇体内发生一系列的代谢变化来适应这种降低昆虫生存力的物理胁迫，为了适应这种逆境胁迫[23]，子代化蛹时体内较亲本会积累更多的营养物质进而导致蛹重增加。

UVA处理过的子代与亲代相同处理之间的羽化率呈上升趋势，但随处理时间的延长，子代的羽化率随之降低且子代羽化率水平与亲代相接近；UVC处理3 h和6 h组子代羽化率显著降低，可能因为亲本受短波紫外线的影响导致所产卵的质量有所降低，顺利度过幼虫期化蛹后，部分蛹不可羽化导致对子代羽化率、死蛹率的影响显著，可以顺利羽化的成虫体型较小，相比亲代成虫干重也有明显的降低趋势。唐玉龙等[24]研究发现紫外线对生物大分子DNA结构有一定影响，其中UVC对碱基基团有致命的伤害，而且可以破坏DNA的构象；本研究子代经过UVC辐照处理3 h和6 h组的黑腹果蝇F1羽化率显著降低，经过UVC辐照处理后F1性比和F1死蛹率相比对照组都有明显升高；不难看出辐照对F1代黑腹果蝇的影响中，UVC效果相对显著，UVC辐照处理可能导致果蝇体内生物大分子结构发生变化。

伴随着蓝莓、树莓、樱桃等浆果的经济价值日趋升高，如何防治浆果类果实的重要害虫——果蝇成为一项亟待解决的难题。在传统的防治方法基础之上，结合新型技术手段与生物防治方法成为一种新趋势，本试验证明紫外线辐照能显著降低黑腹果蝇的羽化率，可以利用紫外线辐照技术[25-30]与生物防治材料相结合对果蝇进行有效防控；不同波段的紫外线对黑腹果蝇蛹的影响不同，可以筛选适合应用的紫外线类型，应用于果蝇寄生蜂[31-34]的繁殖。研究黑腹果蝇蛹的辐照处理对蛹期寄生蜂的影响，以期将辐照后的黑腹果蝇蛹运用于蛹寄生蜂的大量饲养中，从而省略分离未被寄生的寄主和寄生蜂蛹的步骤，提高果蝇蛹寄生蜂的繁殖效率，以更好地将果蝇寄生蜂应用于斑翅果蝇的生物防治；此举不但可以有效避免化学防治所面临的困扰，而且更加省时省力、保护环境、防治效果更加持久。