綠豆象的輻照致死效應(yīng)研究

劉昌燕 萬正煌 仲建鋒 李莉 陳宏偉 劉良軍 伍廣洪

摘要：研究了60Co射線源對(duì)綠豆象（Callosobruchus chinensis L.）的致死效果，以探索其用于防治綠豆象的可行性。通過60Co射線對(duì)綠豆象卵、幼蟲、蛹和成蟲進(jìn)行輻照，輻照劑量為0、20、40、80、160、320 Gy。結(jié)果表明，60Co射線輻照對(duì)綠豆象卵、幼蟲、蛹和成蟲的LD50分別為19.16、21.19、31.86、73.27 Gy，表明綠豆象成蟲對(duì)60Co射線輻照的耐受能力最強(qiáng)。高劑量輻照后綠豆生命力和發(fā)芽率都有所降低，但是差異不顯著。320 Gy能有效抑制卵的孵化（孵化率0）、蛹的羽化（羽化率7.33%）、造成幼蟲（死亡率100%）和成蟲的死亡（死亡率90.67%）。建議采用320 Gy的60Co射線輻照作為有效防治綠豆象的參考劑量。

關(guān)鍵詞：60Co射線；綠豆象（Callosobruchus chinensis L.）；輻照效應(yīng)

中圖分類號(hào)：Q969.513.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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

綠豆象（Callosobruchus chinensis L.）屬鞘翅目（Bruchidae）豆象科（Coleoptera）瘤背豆象屬（Callosobruchus），是一種世界性的危害豆類的害蟲，主要危害綠豆（Vigna radiate）、小豆（Vigna angularis）、豌豆（Pisum sativum）、菜豆（Phaseolus vulgaris）、蠶豆（Vicia faba）、鷹嘴豆（Cicer arietinum）、豇豆（Vigna unguiculata）、大豆（Glycine max）等[1-5]，造成豆類產(chǎn)量、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和發(fā)芽率嚴(yán)重下降，且增加了豆貯品中有害物質(zhì)的含量，使豆類食品安全生產(chǎn)受到嚴(yán)重威脅[6-8]。

綠豆象主要在倉(cāng)儲(chǔ)期間危害，目前，生產(chǎn)上防治倉(cāng)儲(chǔ)綠豆象的方法主要利用化學(xué)藥劑磷化鋁進(jìn)行熏蒸，但是磷化鋁的長(zhǎng)期使用易使害蟲產(chǎn)生抗藥性，造成害蟲再發(fā)生時(shí)用藥量急劇增加，這不僅增加了豆類儲(chǔ)藏的成本，而且容易導(dǎo)致農(nóng)藥殘留，造成糧食污染，影響食用者身體健康[9，10]。因此，尋找經(jīng)濟(jì)、安全、有效的防治方法已成為當(dāng)務(wù)之急。

輻照殺蟲是利用電離輻射與害蟲的相互作用所產(chǎn)生的物理、化學(xué)和生物效應(yīng)，導(dǎo)致害蟲不育或死亡的一種物理防蟲技術(shù)。利用輻照防治儲(chǔ)糧害蟲的研究可以追溯到20世紀(jì)初，1916年Runner利用X射線處理煙草甲，發(fā)現(xiàn)X射線可使煙草甲產(chǎn)生不育效應(yīng)和死亡[11]。經(jīng)過一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，輻照殺蟲技術(shù)已經(jīng)成為食品加工中最為成熟的一項(xiàng)技術(shù)。1984年，國(guó)際食品法典委員會(huì)（CAC）通過了“輻照食品通用標(biāo)準(zhǔn)”和“食品輻照設(shè)施推薦規(guī)程”等，極大地推動(dòng)了食品輻照加工技術(shù)的應(yīng)用，目前已有40多個(gè)國(guó)家批準(zhǔn)了200多種輻照食品，年市場(chǎng)銷售總量達(dá)30萬t左右[12]。用于輻照食品處理的主要是r射線、電子束（10 MeV以下）或X射線（5 MeV以下）。60Co源裝置由于設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行維護(hù)方便，被廣泛地應(yīng)用于食品儲(chǔ)藏領(lǐng)域[13]。利用60Co輻照對(duì)綠豆象不同蟲態(tài)的輻照效應(yīng)還鮮有報(bào)道，因此研究60Co對(duì)綠豆象的輻照效應(yīng)的防治具有重要意義。本試驗(yàn)以綠豆象為研究對(duì)象，利用60Co射線源，研究不同劑量60Co輻照處理對(duì)綠豆象卵、幼蟲、蛹和成蟲的影響，為60Co輻照在倉(cāng)儲(chǔ)綠豆象的防治中提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試蟲和培養(yǎng)

綠豆象在湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用豆課題組養(yǎng)蟲室培養(yǎng)若干代。飼養(yǎng)條件為溫度（30±1） ℃，相對(duì)濕度（70±5）%，以含水量為（14±2）%且經(jīng)過-20 ℃冷凍處理的整粒綠豆（普通市售綠豆）作為飼料進(jìn)行飼養(yǎng)。

1.2 綠豆象各發(fā)育階段的確定

為了研究輻照對(duì)綠豆象各蟲態(tài)的影響，取羽化2 d內(nèi)的成蟲產(chǎn)卵24 h，得到整齊度高度一致的卵。根據(jù)前期預(yù)備試驗(yàn)結(jié)果及文獻(xiàn)[13]和[14]，確定綠豆象在產(chǎn)卵后第1至5天為卵期、第6至10天為幼蟲1～2齡，第10至14天為幼蟲3～4齡，第16至20天為蛹期。24 h內(nèi)取帶單粒卵的綠豆進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。第12至13 天檢測(cè)綠豆內(nèi)卵已發(fā)育成為幼蟲，第18至19天檢測(cè)綠豆內(nèi)卵已發(fā)育成蛹。

1.3 輻照處理

取綠豆象卵、幼蟲、蛹和羽化后2 d內(nèi)的成蟲分別用0、20、40、80、160、320 Gy輻照劑量進(jìn)行輻照，輻照的劑量率為10 Gy/min，卵為每處理100粒帶卵綠豆，其他蟲態(tài)為每處理50頭，每劑量重復(fù)3次。

1.4 輻照效應(yīng)觀察

將不同劑量輻照處理后的卵、幼蟲、蛹和成蟲于湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用豆課題組養(yǎng)蟲室繼續(xù)飼養(yǎng)，飼養(yǎng)條件與“1.1”所述相同，觀察記錄卵的孵化、72 h后幼蟲的存活、蛹的羽化和72 h后成蟲的存活情況。

1.5 綠豆種子生命力和發(fā)芽率的快速測(cè)定

為了確定輻照處理后綠豆種子是否健康，還需要檢測(cè)綠豆種子生命力和發(fā)芽率。綠豆種子生命力的快速測(cè)定通常使用的是染料（紅墨水）染色法[15，16]。具體方法如下：將不同劑量處理后的綠豆種子用30 ℃溫水浸泡4 h，使種子充分吸脹。隨機(jī)取種子30粒，去皮后沿種胚中央準(zhǔn)確切開備用。將準(zhǔn)備好的種子浸于紅墨水中，于恒溫培養(yǎng)箱30 ℃中保溫10 min。每處理重復(fù)3次，以未經(jīng)過輻照處理的綠豆種子作為空白對(duì)照。染色結(jié)束后立即進(jìn)行鑒定（放久會(huì)退色）。倒出紅墨水，再用清水將種子沖洗2次，觀察種胚被染色的情況，有生命力的種子胚部不染色，而喪失生命力的種子胚部染色。

綠豆種子發(fā)芽率的快速測(cè)定參照文獻(xiàn)[17]進(jìn)行。輻照處理過的綠豆種子放入滅菌過的培養(yǎng)皿（直徑9 cm）中并加蒸餾水20 mL，此時(shí)溶液剛好滿足種子發(fā)芽的需求。每個(gè)處理各30粒種子，均勻擺放于培養(yǎng)皿中，置于25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中讓其發(fā)芽。每處理重復(fù)3次，以未經(jīng)過輻照處理的綠豆種子作為空白對(duì)照。待各處理發(fā)芽種子數(shù)不再增加時(shí)（第七天），記錄每個(gè)培養(yǎng)皿種子發(fā)芽情況并計(jì)算發(fā)芽率。發(fā)芽率=發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用SAS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，不同輻照劑量下綠豆象卵、幼蟲、蛹和成蟲死亡率的方差分析采用LSD法進(jìn)行比較，并計(jì)算輻照對(duì)綠豆象卵、幼蟲、蛹和成蟲的半致死劑量（LD50）和95%置信區(qū)間。不同劑量輻照后綠豆種子生命力和發(fā)芽率的方差分析同樣采用LSD法進(jìn)行比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 輻照后綠豆象卵的孵化率

不同劑量輻照后綠豆象卵的孵化率見表1。由表1可知，綠豆象的卵經(jīng)不同劑量60Co射線輻照處理后，隨著輻照劑量的增加，卵孵化率降低，且各輻照處理組卵的孵化率與對(duì)照存在極顯著差異（P<0.01）。對(duì)照組的孵化率達(dá)到90%以上，當(dāng)輻照劑量增加到80 Gy及以上時(shí)，卵將不再孵化。進(jìn)行回歸分析，得到輻照劑量與卵死亡率的線性關(guān)系為Y=0.566 6+0.007 9X（R2=0.758 3），半致死輻照劑量LD50為19.16 Gy，95%置信區(qū)間為16.60～21.19 Gy。

2.2 輻照后幼蟲的死亡率

經(jīng)不同輻照劑量處理后，3 d后解剖豆粒，統(tǒng)計(jì)此時(shí)幼蟲的死亡率，不同劑量輻照后綠豆象幼蟲的死亡率見表2。由表2可知，隨著輻照劑量的增加，幼蟲的死亡率升高，當(dāng)輻照劑量為20 Gy時(shí)，幼蟲死亡率高于40%，且各處理組與對(duì)照組均有極顯著性差異。進(jìn)行回歸分析，得到輻射劑量與幼蟲死亡率的回歸方程為Y=0.538 9+0.00 2X （R2=0.774 1），半致死輻照劑量LD50為21.19 Gy，95%置信區(qū)間為18.20～23.73 Gy。

2.3 輻照后蛹的羽化率

不同劑量輻照后綠豆象蛹的羽化率見表3。由表3可知，隨著輻照劑量的增加，蛹的羽化率顯著降低，且在5%和1%水平上，各處理組均與對(duì)照存在顯著或極顯著差異。當(dāng)輻照劑量為320 Gy時(shí)，蛹的羽化率僅為7.33%。對(duì)蛹的死亡率進(jìn)行回歸分析，得到輻照劑量與蛹死亡率的線性回歸方程為Y=0.357+0.002 1X （R2=0.864 3），半致死輻照劑量LD50為31.86 Gy，95%置信區(qū)間為18.89～44.62 Gy。

2.4 輻照后成蟲的死亡率

不同劑量輻照后綠豆象成蟲的死亡率見表4。由表4可知，隨著輻照劑量的增加，成蟲死亡率逐漸升高，當(dāng)輻照劑量為20 Gy時(shí)，綠豆象成蟲死亡率為10%，略高于對(duì)照的死亡率，但與對(duì)照差異不顯著。當(dāng)輻照劑量提高到40 Gy及以上時(shí)，成蟲的死亡率均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對(duì)照，且存在極顯著差異。將成蟲死亡率進(jìn)行回歸分析，得到輻照劑量與成蟲死亡率之間的線性回歸方程為Y=0.176+0.002 7X（R2=0.836 3）。半致死輻照劑量LD50為73.27 Gy，95%置信區(qū)間為60.06～88.92 Gy。

2.5 輻照后種子生命力和發(fā)芽率

輻射處理后的綠豆種子的生命力和發(fā)芽率見表5。由表5可知，輻射處理對(duì)綠豆種子生命力和發(fā)芽率均無顯著影響，當(dāng)輻照劑量為320 Gy時(shí)，綠豆種子的生命力和發(fā)芽率分別為86.67%和83.33%，略低于未經(jīng)輻照處理的對(duì)照，但是差異不顯著。可見適當(dāng)?shù)妮椛涮幚韯┝磕苡行缇G豆象且對(duì)綠豆種子發(fā)芽無影響。

3 小結(jié)與討論

相關(guān)研究表明，害蟲輻照敏感性與其生命活動(dòng)密切相關(guān)，害蟲對(duì)輻照的敏感性因蟲態(tài)的不同有所不同，一般情況下，害蟲對(duì)輻照的敏感性依次為：卵、幼蟲、蛹、成蟲[18-20]。本試驗(yàn)中，綠豆象不同蟲態(tài)對(duì)60Co射線的敏感性也存在差異，成蟲和蛹經(jīng)320 Gy輻照后3 d后的死亡率都達(dá)90%以上，而在80 Gy的輻照劑量條件下，幼蟲和卵的死亡率達(dá)到100%，說明綠豆象的卵、幼蟲比蛹和成蟲對(duì)60Co射線輻照具有更高的敏感性，與前人研究結(jié)果相符。

在達(dá)到輻照殺蟲目的的同時(shí)，還要保證采用輻照劑量不會(huì)影響到糧食的品質(zhì)。我國(guó)各種谷類、豆類制品的最高耐受劑量在500～1 000 Gy之間[21，22]。研究表明小于1 000 Gy劑量的輻照不會(huì)對(duì)大米、玉米和豆類等的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和加工特性造成顯著影響[23-25]。對(duì)經(jīng)不同劑量輻照后，綠豆種子的生命力和發(fā)芽率進(jìn)行測(cè)定的結(jié)果表明，在320 Gy輻照劑量下，綠豆種子的生命力和發(fā)芽率略低于對(duì)照，但差異不顯著。在生產(chǎn)上應(yīng)用，可以采用60Co射線320 Gy輻照劑量作為有效防治綠豆象的參考劑量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王 燕，TALEKAR S N，陳 斌，等.綠豆象在不同豆類上的生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)卵選擇性研究[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，25（1）： 34-39.

[2] 賴 凡，杜 琦，陳長(zhǎng)法，等.瘤背豆象屬的種類、寄主及分布[J]. 植物檢疫，2002，16（1）：159-160.

[3] 白旭光.儲(chǔ)藏物害蟲與防治[M].北京：科學(xué)出版社，2002.

[4] 陳啟宗，黃建國(guó).倉(cāng)庫(kù)昆蟲圖冊(cè)[M].北京：科學(xué)出版社，1985.

[5] 仲建鋒，萬正煌，李 莉，等.低溫和高溫對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)綠豆象的防治效果[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，46（1）：54-59.

[6] 黃建國(guó).綠豆象的生物學(xué)研究[J].鄭州糧食學(xué)院學(xué)報(bào)，1980 （1）：22-28.

[7] 張生芳.我國(guó)口岸植物檢疫截獲的豆象科害蟲[J].植物檢疫， 1997，11（6）：321-330.

[8] 王進(jìn)忠，田慧敏，張民照，等.綠豆象生物學(xué)習(xí)性及室內(nèi)藥效測(cè)定[J].北京農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，20（4）：25-28.

[9] VALMAS N， EBERT P R. Comparative toxicity of fumigants and a phosphine synergist using a novel containment chamber for the safe generation of concentrated phosphine gas[J]. PloS ONE，2006，1（1）：e130.

[10] 徐長(zhǎng)明.綠豆象的生活習(xí)性及其防治方法[J].陜西糧油科技， 1992，17（1）：27-28.

[11] 施陪新.食品輻照加工原理與技術(shù)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2004.

[12] 高美須，哈益明，周洪杰.國(guó)內(nèi)外食品輻照標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀及發(fā)展建議[J].農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，2004（1）：36-38.

[13] NAKAYAMA S， MIYATAKE T. Positive genetic correlations between life-history traits and death-feigning behavior in adzuki bean beetle （Callosobruchus chinensis）[J]. Evolutionary Ecology，2009，23：711-722.

[14] SHUKLA R， SINGH P， PRAKASH B， et al. Efficacy of essential oils of Lippia alba （Mill.） N.E.Brown and Callistemon lanceolatus （Sm.） Sweet and their major constituents on mortality， oviposition and feeding behaviour of pulse beetle， Callosobruchus chinensis L.[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture， 2011， 91： 2277-2283.

[15] 王學(xué)奎.植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)[M].第二版.北京：高等教育出版社，2006.

[16] 仲建鋒，萬正煌，李 莉，等.極限溫度對(duì)綠豆象及綠豆種子的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，51（13）：2719-2727.

[17] ABBOTT W S. A method of computing the effectiveness of an insecticide[J]. Journal of Economic Entomology， 1925（18）： 265-267.

[18] 李光濤，曹 陽(yáng)，孫 輝，等.輻照技術(shù)在儲(chǔ)糧害蟲防治中的應(yīng)用[J].糧食儲(chǔ)藏，2007（2）：10-16.

[19] 郭東權(quán)，陳云堂，張建偉，等. 60Co r射線對(duì)赤擬谷盜成蟲的輻照效應(yīng)研究[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2009，25（15）：183-186.

[20] 康芬芬，魏春艷，覃懷莉，等.X射線輻照處理對(duì)玉米象成蟲的輻射效應(yīng)[J].應(yīng)用昆蟲學(xué)報(bào)，2011，48（4）：1042-1045.

[21] 李淑英，王殿軒，高美須.電子加速器輻照對(duì)稻谷品質(zhì)影響的研究[J].河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，27（5）：30-32.

[22] 王殿軒，韓 輝，李淑英，等.電子束輻照對(duì)不同蟲態(tài)的嗜卷書虱的作用[J].核農(nóng)學(xué)報(bào)，2009，23（3）：467-470.

[23] 王若蘭，楊延遠(yuǎn)，郭 靖.r射線電子束處理對(duì)大豆品質(zhì)的影響[J].河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，31（5）：5-8.

[24] 王若蘭，楊延遠(yuǎn).r射線、電子束處理對(duì)秈稻品質(zhì)的影響[J].食品科技，2010，35（7）：184-187.

[25] 王若蘭，楊延遠(yuǎn)，楊志慧.r射線、電子束處理對(duì)玉米品質(zhì)的影響[J].糧食與飼料工業(yè)，2010（3）：11-13.