利用辐射不育技术拟防治鞘翅目昆虫的初步研究进展

李 庆，刘双龙

（1.云南农业大学，云南 昆明 650201；2.海南大学，海南 海口 570208）

1 鞘翅目概况

鞘翅目统称甲虫，属于昆虫纲全变态类，是昆虫纲中分布最广的一目种，已知的种类就有超33×104种，鞘翅目成虫的体表较为坚硬且体型较小或中等，身体有头、胸、腹3部分，有足3 对；通常有发达的上颌骨和下颌骨，前胸发达，有一个完整的前胸背板。前翅角质化，成为无脉的鞘翅目，静止时合拢于胸腹部背面，主要起保护虫体和后翅的作用；后翅为膜质，折叠在胸部后面，被鞘翅所覆盖。鞘翅覆盖背部，形成一条直缝，被称为中缝，腹部没有尾须。鞘翅目的形态、大小、触角类型、位置和节数、足的每节形状、跗数，前、胸背和鞘翅面上的线、褶、长脊、颗粒等形态特征，对于鞘翅目昆虫种类的鉴别非常重要。

1.1 鞘翅目对“粮食”的危害

鞘翅目昆虫是危害粮食的主要昆虫类群。它种类繁多，饮食复杂，分布广泛，也是对贮藏物危害最严重的一种，目前我国常见储粮害虫中鞘翅目占80%以上。成虫和幼虫都能吃谷物，幼虫的隐秘性非常强。害虫大规模发生时，它们自身的代谢活动可能导致储存的粮食水分含量及温度上升，使粮食发生结块、霉变的现象，导致非常严重的粮食损失。此类害虫自身会携带肉眼看不到的细菌，细菌的大量出现，会导致食物热量升高、水分含量上升、粮食发霉等，这些害虫分泌的某些有害物质也会对粮食品质产生重大影响。

1.2 我国对鞘翅目研究的现状

对鞘翅目昆虫的主要研究方向是害虫防治技术，包括物理防治技术（低氧控制气氛、热处理、辐射灭菌技术）；化学处理技术等。本文使用磷化氢熏蒸消毒剂来控制存储粮食中的害虫。

2 昆虫辐射不育技术概况

由于农艺措施和物理控制的局限性以及使用化学杀虫剂的风险等问题，昆虫辐射技术应运而生，旨在寻找一种对环境无害、可持续、高效的虫害治理方法。昆虫辐射不干扰技术又称害虫自毁法，是利用辐射改变害虫精子细胞的染色体，降低害虫潜在的繁殖能力。该技术属于遗传控制，又因其“以虫治虫”而属于生物控制的范畴[1]。该技术利用害虫的本能来达到消灭害虫的目的。与其他生物防治法不同，辐射不育技术的原理是利用高能射线辐射某种昆虫目标害虫的状态，通常是成虫，使其生殖细胞染色体变异，最终导致精子死亡，当代和后代不能正常繁殖，然后释放大量的被辐射昆虫到目标种群当中，最后使害虫完全根除，从而达到防治害虫目的的方法。

应用辐射防治就是使用一定剂量的电离辐射照射某些有害生物的状态，辐射后的体细胞基本没有受损伤，而生殖细胞的染色体却出现了损伤，组合出现不对称的现象，从而导致配子出现显性致死突变，对可以跟正常昆虫交配所产生的受精卵进行消灭[2]。因此，经过一定剂量辐射处理的害虫，不仅能维持正常的生活活动和求偶能力，并且可以使害虫交配后所产生的卵无法孵化，以此达到使害虫无法进行繁殖的目的。

2.1 昆虫辐射不育技术的机理

目前，对辐射的研究处于成熟阶段，射线被用于不育辐射。在一定的剂量下进行辐射处理，昆虫的体细胞结构没有明显的损伤，生殖细胞结构损伤严重。虽然成虫仍有交配行为，但不能产生正常的受精卵。生殖细胞比体细胞对辐射处理更敏感，所以生殖细胞通常是被辐射的[3]。

昆虫辐射不育剂量有2 种：一种是完全不育剂量。即对昆虫使用高剂量辐射，其生命力、交配竞争力等生命指标均呈显著下降趋势，目前昆虫处于不育状态；另一种是亚不育剂量。使用低剂量辐射的昆虫，虽然大多数昆虫目前保留生育能力，这将导致下一代的昆虫不育，亚不育剂量可导致昆虫生殖细胞染色体异位，将辐射后的昆虫染色体异位特性遗传至下一代。

2.2 昆虫辐射不育技术的优点

昆虫辐射不育技术是一项综合性的生物学和物理学技术，经常在实践中得到应用。辐射不育技术的优点：辐射只对个体有一定的影响，且害虫不会出现抗性，以及不会对它们的天敌和其他生物造成损伤；不会污染环境，使生态系统保持正常有序的循环，提高经济效益；防治效果持久，防治范围广。

2.3 辐射不育技术的发展现状

在1950年初，科学家把被辐射过后不能繁殖的蝇放生在某岛屿，以消界螺旋蝇，这是该技术的第1 次应用，也是人类第1 次在一定范围内消灭害虫种群，从此辐射不育技术广泛应用到很多国家研究防治害虫的方面[4]。

我国的马怀云等采用60Co-γ 射线不育法对桑天牛雄成虫进行育性试验，生育性下降9%，后代幼虫无一存活，雌成虫对辐射敏感。雄性不育成虫的释放率、释放次数和释放方法有待进一步研究。许登义等对象甲的卵、幼虫和成虫进行辐射，雌雄均不育。李永军等在60Co-γ 射线下，利用蛹在羽化前12～24 h 对成虫对羽化后的飞行和繁殖能力进行了研究，结果表明，成虫平均飞行距离和平均飞行速度无明显下降趋势，寿命无显著差异。周永树等用60Co-γ 射线象甲，结果表明，辐射剂量与象甲寿命呈负相关，放疗后和未放疗后雌性的寿命均略短于雄性，辐射后的雄性与正常雌性的交配率低于辐照雌性与正常雄性的交配率。

在防治方面，不育雄性昆虫的释放对害虫的防治有较大影响。陈云堂等研究了60Co-γ 射线对烟草黑粉病的生物学效应，结果表明，50Gy的60Co-γ射线能完全控制下一代烟粉虱幼虫。100Gy和60Co-γ以上的射线辐射，可以对幼虫的取食和生长进行有效的控制，辐照剂量的增多，成虫的活力下降，寿命缩短，交配次数、怀孕卵数和产卵数均减少。王胜利等应用辐射技术测定了舞毒蛾成虫、幼虫和卵的辐射剂量。

2.4 研究意义

鞘翅目是一种严重危害农业和林业的害虫。其食性广，传播迅速，在粮食成熟季节完全爆发。当所有的粮食被采集并运出时，它们还可以到附近进行破坏，以维持个体的生存和后代的延续。不仅影响到粮食生产，而且严重影响正常的粮食国际贸易，造成一定的经济影响。因此，寻找一种对鞘翅目有效的控制方法是目前研究的主要内容。

在国内外，辐射不育技术在防治其他昆虫方面已取得成功，但对鞘翅目的应用较少。本文在了解鞘翅目的基础上，探讨了不育技术对鞘翅目的影响，并确定了不育剂量和不育效果，为鞘翅目的害虫防治奠定了理论基础。