释放辐射不育雄虫防治烟青虫的效果研究

赵钧 李琦 王雪芬 徐敏 何雷 苗圃 刘东升 李成军 吴孔明 李淑君

摘 要：為明确X射线辐射不育烟青虫雄虫在田间应用的释放比例，通过交配竞争试验和性信息素诱集测定了不同释放比例对其子代卵孵化率、被害株率及田间成虫量的影响，并获得了相关防治效果。结果表明，蛹期接受不育剂量辐照对烟青虫雄蛹羽化率无显著影响，但显著缩短其成虫寿命;辐射不育烟青虫雄虫不同释放比例对雌虫交配率和平均产卵量均无显著影响，但卵孵化率随着释放比例的增加而降低;在田间罩笼试验中，其平均防治效果随着释放比例的增加而增加，在8∶1时可以达到91.11%;同时，在田间烟青虫成虫羽化初期按照8∶1的释放比例间隔1周连续释放3次可以显著减少田间子代雄成虫量，田间小区防治效果最高可以达到64.86%。本研究确定的8∶1的释放比例可以应用于田间烟青虫的防控。

关键词：烟青虫;昆虫不育技术;释放比例;卵孵化率;防治效果

Abstract： In order to determine the releasing proportion and field control efficacy of Sterile Insect Technique （SIT） against Heliothis assulta， a mating competition experiment of sterile H. assulta was conducted， and the density of male offspring in the field was monitored by using sex pheromone trap and the control efficacy was investigated. The main results were as follows： Firstly， when X-ray irradiation at 144 Gy was applied to treat pupae of H. assulta， there was no significant difference on the eclosion rate between treated and normal male pupae， but the adult longevity decreased significantly. Secondly， the releasing sterile male adults of H. assulta at different rates had no significant influence on the mating rate and fecundity of normal females， but the egg hatching rate decreased with the increase in releasing proportion of irradiated H. assulta according to the mating competition trials. Thirdly， the releasing proportion at 8：1 of H. assulta （traeted：normal） resulted in high average control efficacy （91.11%） in the field cage experiment， which was more efficient than the conventional control method. Fourthly， the releasing proportion at 8：1 could significantly reduce the number of male adult in the field， and the control efficacy was 64.86%. In this study， the releasing proportion at 8：1 was the optimal proportion for induced fertility of H. assulta， which had significant effects on control of adult. The present study strongly supports the conclusion that irradiated sterile males could be released in the environment to reduce H. assulta populations in targeted areas. The X-ray irradiation dose of 144 Gy seems promising as it sterilizes pupae without reducing their emergence and fecundity of normal females. The releasing proportion of 8：1 could be applied in H. assulta prevention and control in the field. SIT， as an effective and environment-friendly control tactic， can be applied as part of area-wide integrated pest-management （AWIPM） program in the control of H. assulta.

Keywords： Heliothis assulta; sterile insect technique; releasing proportion; egg hatching rate; control efficacy

烟青虫（Heliothis assulta Guenée）属鳞翅目（Lepidoptera）夜蛾科（Noctuidae），又称烟夜蛾，为多食性害虫，主要寄主为烟草、辣椒、番茄、南瓜、甘蓝等。其广泛分布于全国各地，尤以黄淮、西南和华中烟区发生为害较重，主要以幼虫摄食嫩叶和花果[1-2]。近年来，在田间生产中控制烟青虫发生和为害仍以化学防治为主要防治手段[3]。化学农药的使用虽然在一定程度上控制了烟青虫的发生，减少了相应的损失，但随着用药量和用药次数的日益提高，使得烟青虫的抗药性增强，导致其防治效果不佳。同时也带来了很多其他负面影响，如农药残留量上升、烟叶品质下降等，使农业害虫防治工作面临新的挑战[4-5]。为解决上述问题，确保生产安全，亟需研制创新“安全、高效、便捷”控制烟青虫的新技术并构建相应的绿色防控体系[6-9]。

昆虫辐射不育技术（Sterile Insect Technique， SIT）是利用辐射处理靶标昆虫，使其精细胞的染色体发生变化，导致其不育，然后大量、持续地释放到靶标昆虫发生区，通过不育雄虫与野生雌虫交配产生不育后代，从而降低其种群数量，控制其为害的一种绿色防控技术[10]。SIT作为害虫大面积综合防控的重要组成部分，已在多个国家和多种重要害虫的防控中成功应用和大面积推广，如苹果蠹蛾、棉红铃虫等[11-13]。李咏军等[14]明确了60Co-γ射线辐照对烟青虫的飞行和繁殖能力等生命参数的影響。然而钴源（60Co）具有强烈的放射性，如果使用不慎将对社会产生巨大危害[15]。X射线是医学研究和人类疾病治疗的重要手段，与γ射线和电子束相比，其穿透力更强，在空间内能形成均匀、稳定的辐射场且不会产生核污染，对环境和人类无危害，其安全性已得到社会广泛认可[16-17]。鉴于此，本实验室前期研制开发了专门用于昆虫不育且安全性较高的新型X射线辐射源及利用其获得不育烟青虫的技术，在此基础上，开展该技术对田间烟青虫实际控制效果的评价。拟通过室内交配竞争实验、田间罩笼和小区试验测定辐射不育雄虫不同释放比例对烟青虫的防治效果，明确田间最佳释放比例，为烟青虫辐射不育控制技术的大面积应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试虫源由河南科技学院提供。在烟青虫室内种群中挑选质量大于200 mg的羽化前3 d的健康烟青虫雄蛹，放入编号的辐照盒中，盒口覆以双层湿纱布以保持蛹的水分。室内试验饲养环境设置参考余源婵等[18]的方法，即温度为（26±1）℃，湿度为（70±5）%，光周期为L16∶D8。根据前期试验结果，用鹤壁佳多科工贸有限责任公司X射线辐射装置对上述试验材料进行连续12 h辐照处理，使其最终达到最适宜辐照剂量144 Gy。结束后将辐照盒放置在养虫笼中，以未辐照的同批次烟青虫雄蛹作为对照。期间均保持相同饲养条件。

1.2 研究地点与方法

1.2.1 试验地点 本研究于2020年6月至9月在河南省农业科学院烟草研究所实验室进行;田间罩笼试验分别在河南省许昌市魏都区、襄城县和洛阳市汝阳县3个地方进行;田间小区试验在河南省许昌市襄城县进行，试验处理烟田面积约为10 hm2（长约667 m、宽约150 m），沿长边自东向西平均等分设置3个重复，周围种植为小麦等非烟草作物，位置相对孤立，选取距离试验处理烟田约为1500 m的3处不同方位（东、西、南）的未处理烟田作为对照。本试验所采用的烟草品种为中烟100，移栽密度约为800棵/667 m2;田间所用罩笼为长6 m、宽3.6 m，其内共有25棵烟草植株。

1.2.2 蛹期辐照对其羽化率和成虫寿命的影响 在室内饲养环境中观察雄蛹辐照结束后48 h在养虫笼中的羽化情况，记录无法正常羽化的蛹数量。羽化雄成虫饲喂10%的蜂蜜水溶液。记录成虫每天的死亡数直到全部死亡。以正常未接受辐照处理的雄蛹作为对照，每个处理20头蛹，设置4个重复。

1.2.3 室内交配竞争试验 在室内饲养环境中设置6个试验处理，先在养虫笼（长40 cm、宽30 cm、高20 cm）中放入1对正常烟青虫成虫，然后将辐照处理雄虫分别按与正常雄虫比例0∶1（CK）、2∶1、4∶1、6∶1、8∶1和10∶1加入其中，进行竞争交配，记为SIT0、SIT2、SIT4、SIT6、SIT8和SIT10。养虫笼为特制，5面为光滑的塑料壁仅1面为开口，将棉纱布覆盖于开口面，雌成虫会集中将卵产于纱布上，每天早上更换卵布，期间饲喂10%的蜂蜜水，分别逐日记录产卵量和卵孵化率。待成虫全部死亡后检测雌虫的精苞数，记录雌虫的交配量。设置4个重复。

1.2.4 田间罩笼试验 在田间环境中设置5组试验处理，先在5组田间罩笼内分别放入10对正常的

雌、雄烟青虫蛹。然后将辐照处理雄虫分别按照与正常雄虫比例0∶1（CK）、4∶1、6∶1和8∶1加入其中，记为SIT0′、SIT4′、SIT6′和SIT8′;另1组作为阳性对照，采用常规防治方法进行防治（5%甲维盐水分散颗粒剂，2500倍稀释液，北京东方圣邦生物技术有限公司），记为EB。每组处理设置3个重复。在释放不育雄蛹15 d后调查被害株率，计算防治效果。计算公如下：

1.2.5 田间小区试验 为明确辐射不育技术对田间烟青虫的防治效果，根据烟青虫性诱装置测报数据于2020年6月5日、11日和17日按照8∶1的释放比例在田间小区连续投放辐照不育雄蛹，记为SIT8″;以不投放辐照不育雄蛹的田间小区为空白对照。各小区间距大于1500 m，每处理设置3个重复。在释放不育烟青虫雄虫前及下一代羽化高峰期利用性诱装置调查田间烟青虫雄成虫的发生量，并计算防治效果。计算公如下：

1.3 数据处理

利用使用Microsoft Excel软件进行数据统计，采用单因素方差分析（one-way ANOVA）和Duncans多重比较进行差异显著性检验。表中数据为平均值±标准差。

2 结 果

2.1 X射线辐照对烟青虫雄蛹羽化率和成虫寿命的影响

辐照对烟青虫雄蛹羽化率和其成虫寿命的影响情况如表1所示。结果发现烟青虫雄蛹经过144 Gy辐照处理后，其羽化率为83.8%，与对照组（0 Gy，91.3%）相比无显著性差异。蛹期未接受辐照的烟青虫雄成虫的寿命为13.8 d，而蛹期经过辐照处理的成虫为9.3 d，两者之间差异显著。表明，蛹期辐照会降低其羽化的烟青虫雄成虫寿命。

2.2 室内不同释放比例对烟青虫雌蛾交配率、产卵量和卵孵化率的影响

不同释放比例对烟青虫雌蛾交配率、产卵量和卵孵化率的影响情况如表2所示。结果发现各处理之间的雌蛾交配率和平均产卵量均无显著性差异，交配率在87.5%与97.5%之间，平均产卵量在272.5与317.3粒之间。而对照SIT0的子代卵孵化率最高，为87.0%;SIT2、SIT4、SIT6、SIT8和SIT10处理的子代卵孵化率依次降低，分别为74.0%、44.2%、27.9%、23.1%和19.0%，均显著低于SIT0，且SIT4和SIT6处理的子代卵孵化率分别显著低于SIT2和SIT4。表明辐照雄蛾释放比例的增加，虽然不能显著影响雌蛾的交配率和产卵量，但卻可以显著降低子代卵的孵化率。

2.3 田间罩笼不同释放比例对烟青虫的防治效果

选取3个试验地同时进行田间罩笼试验（表3）。结果发现各处理的平均被害株率均不同，以SIT0′为对照，SIT4′、SIT6′、SIT8′和EB处理组的平均防治效果分别为44.44%、68.89%、91.11%和66.67%;SIT8′处理组和SIT4′处理组差异显著。虽然SIT6′、SIT8′和EB处理组间无显著差异，但释放比例为6∶1和8：1时的平均防治效果优于常规化学防治，可望有效控制烟青虫为害烟株。

2.4 田间小区释放辐射不育烟青虫的防治效果

通过对释放田和对照田子代烟青虫雄成虫量进行统计，结果发现6月2日释放田和对照田的平均诱捕虫量无显著性差异，分别为1.67头和1.50头。8月20日释放田和对照田的平均诱捕虫量有显著性差异（p≤0.05），分别为0.52头和1.33头，田间防治效果达64.86%。表明，在田间烟青虫成虫羽化初期按照8∶1的释放比例连续释放3次，可以显著改变田间烟青虫雄成虫发生量，对田间烟青虫有良好的防治效果。

3 讨 论

本研究通过研究烟青虫雄蛹接受144 Gy的X射线辐射剂量后对其亲代的影响，发现其羽化率未受到辐照的显著影响，为实施烟青虫辐射不育技术提供了保证，然而成虫寿命受到了显著影响，这与使用150 Gy的60Co-γ射线辐照试验有区别[14]，为此，在后期田间小区试验以及示范应用中要着重考虑通过增加释放次数来弥补寿命缩短的缺陷。

释放比例的选择也是昆虫辐射不育绿色防控技术的关键因素之一。交配竞争能力是昆虫辐射不育效果评价的重要测评指标，在实际应用中不育雄虫必须具有与正常雄虫交配竞争的能力，而且不育雄虫释放比例越高，后代幼虫种群数量越低。邱杰等[19]研究白纹伊蚊的交配竞争能力时，发现40 Gy辐照的不育雄虫与正常雄虫的释放比例增加到7∶1时可实现74.10%的不育率。刘枫等[20]研究松墨天牛的交配竞争能力时，发现150 Gy辐照的不育雄虫与正常雄虫的释放比例达到6∶1时的卵孵化率仅为2.63%。MASTRANGELO等[21]研究南美按实蝇的交配竞争能力时，发现40 Gy辐照的不育雄虫与正常雄虫的释放比例为1∶1时的不育率为56.00%，增加到10∶1时不育率可以达到89.70%。本研究通过室内交配竞争性试验，同样也发现随着不育烟青虫雄虫的释放比例增加，子代卵的孵化率随之降低，在10∶1时子代卵孵化率仅有19.02%，表明经过约144 Gy剂量的X射线辐照的烟青虫雄蛹可以用于辐射不育技术的应用。

由于昆虫交配能力等特性易受田间环境影响，在实际应用中仍需进行田间释放试验，结合田间防治效果来综合评价不育技术防治烟青虫的应用前景。PROVERBS等[22]在英属哥伦比亚Similkameen山谷中按照40∶1的释放比例连续3年释放不育苹果蠹蛾，减轻了试验区内果园受到的经济损失，第3年防治效果最高达到了100.00%。杨荣新等[23]开展辐射不育野蚕的田间释放试验时，发现16∶1～20∶1的释放比例可实现对野蚕的有效控制，连续分批释放3次后，第2代的田间防治效果为77.21%，第3代可达82.35%。赵晓丽[24]发现以5∶1和10∶1的释放比例释放辐射不育大豆食心虫可显著降低植株的虫食率，田间防治效果为86.40%。李咏军等[25]通过田间罩笼释放辐照棉铃虫雄虫研究对棉花危害率的影响，发现200 Gy辐照的棉铃虫与正常虫的释放比例为5∶1时可有效控制棉铃虫的危害。本研究根据室内试验结果，通过田间罩笼和小区释放试验，发现6∶1至8∶1的释放比例可以降低烟青虫对烟叶的危害率，8∶1释放比例的平均防治效果为91.11%，优于常规化学药剂甲维盐的防治效果。田间小区8∶1的释放比例可以有效抑制烟青虫雄成虫羽化量，防治效果达到64.86%。研究结果初步证实X射线辐照不育技术作为一种有效的、环境友好的防治策略，可作为区域害虫综合治理（AWIPM）的一部分应用于田间烟青虫的防治。

4 结 论

本研究验证了剂量为144 Gy的X射线辐射烟青虫雄蛹在保证亲代成虫交配竞争能力的同时可显著降低其后代卵孵化率，在田间烟青虫成虫羽化初期按照8∶1的释放比例连续释放3次，对田间烟青虫防治效果达64.86%，可显著抑制田间烟青虫自然种群的增长，为开展烟青虫辐射不育控制技术的大面积应用提供实证。大面积示范应用必然需要更多的烟青虫，然而烟青虫的规模化饲养问题一直未得到有效解决，其高效的人工饲料的创制以及工厂化饲养技术体系的建立将是新的研究重点。

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