利用輻射不育技術擬防治鞘翅目昆蟲的初步研究進展

李 慶，劉雙龍

（1.云南農業大學，云南 昆明 650201；2.海南大學，海南 海口 570208）

1 鞘翅目概況

鞘翅目統稱甲蟲，屬于昆蟲綱全變態類，是昆蟲綱中分布最廣的一目種，已知的種類就有超33×104種，鞘翅目成蟲的體表較為堅硬且體型較小或中等，身體有頭、胸、腹3部分，有足3 對；通常有發達的上頜骨和下頜骨，前胸發達，有一個完整的前胸背板。前翅角質化，成為無脈的鞘翅目，靜止時合攏于胸腹部背面，主要起保護蟲體和后翅的作用；后翅為膜質，折疊在胸部后面，被鞘翅所覆蓋。鞘翅覆蓋背部，形成一條直縫，被稱為中縫，腹部沒有尾須。鞘翅目的形態、大小、觸角類型、位置和節數、足的每節形狀、跗數，前、胸背和鞘翅面上的線、褶、長脊、顆粒等形態特征，對于鞘翅目昆蟲種類的鑒別非常重要。

1.1 鞘翅目對“糧食”的危害

鞘翅目昆蟲是危害糧食的主要昆蟲類群。它種類繁多，飲食復雜，分布廣泛，也是對貯藏物危害最嚴重的一種，目前我國常見儲糧害蟲中鞘翅目占80%以上。成蟲和幼蟲都能吃谷物，幼蟲的隱秘性非常強。害蟲大規模發生時，它們自身的代謝活動可能導致儲存的糧食水分含量及溫度上升，使糧食發生結塊、霉變的現象，導致非常嚴重的糧食損失。此類害蟲自身會攜帶肉眼看不到的細菌，細菌的大量出現，會導致食物熱量升高、水分含量上升、糧食發霉等，這些害蟲分泌的某些有害物質也會對糧食品質產生重大影響。

1.2 我國對鞘翅目研究的現狀

對鞘翅目昆蟲的主要研究方向是害蟲防治技術，包括物理防治技術（低氧控制氣氛、熱處理、輻射滅菌技術）；化學處理技術等。本文使用磷化氫熏蒸消毒劑來控制存儲糧食中的害蟲。

2 昆蟲輻射不育技術概況

由于農藝措施和物理控制的局限性以及使用化學殺蟲劑的風險等問題，昆蟲輻射技術應運而生，旨在尋找一種對環境無害、可持續、高效的蟲害治理方法。昆蟲輻射不干擾技術又稱害蟲自毀法，是利用輻射改變害蟲精子細胞的染色體，降低害蟲潛在的繁殖能力。該技術屬于遺傳控制，又因其“以蟲治蟲”而屬于生物控制的范疇[1]。該技術利用害蟲的本能來達到消滅害蟲的目的。與其他生物防治法不同，輻射不育技術的原理是利用高能射線輻射某種昆蟲目標害蟲的狀態，通常是成蟲，使其生殖細胞染色體變異，最終導致精子死亡，當代和后代不能正常繁殖，然后釋放大量的被輻射昆蟲到目標種群當中，最后使害蟲完全根除，從而達到防治害蟲目的的方法。

應用輻射防治就是使用一定劑量的電離輻射照射某些有害生物的狀態，輻射后的體細胞基本沒有受損傷，而生殖細胞的染色體卻出現了損傷，組合出現不對稱的現象，從而導致配子出現顯性致死突變，對可以跟正常昆蟲交配所產生的受精卵進行消滅[2]。因此，經過一定劑量輻射處理的害蟲，不僅能維持正常的生活活動和求偶能力，并且可以使害蟲交配后所產生的卵無法孵化，以此達到使害蟲無法進行繁殖的目的。

2.1 昆蟲輻射不育技術的機理

目前，對輻射的研究處于成熟階段，射線被用于不育輻射。在一定的劑量下進行輻射處理，昆蟲的體細胞結構沒有明顯的損傷，生殖細胞結構損傷嚴重。雖然成蟲仍有交配行為，但不能產生正常的受精卵。生殖細胞比體細胞對輻射處理更敏感，所以生殖細胞通常是被輻射的[3]。

昆蟲輻射不育劑量有2 種：一種是完全不育劑量。即對昆蟲使用高劑量輻射，其生命力、交配競爭力等生命指標均呈顯著下降趨勢，目前昆蟲處于不育狀態；另一種是亞不育劑量。使用低劑量輻射的昆蟲，雖然大多數昆蟲目前保留生育能力，這將導致下一代的昆蟲不育，亞不育劑量可導致昆蟲生殖細胞染色體異位，將輻射后的昆蟲染色體異位特性遺傳至下一代。

2.2 昆蟲輻射不育技術的優點

昆蟲輻射不育技術是一項綜合性的生物學和物理學技術，經常在實踐中得到應用。輻射不育技術的優點：輻射只對個體有一定的影響，且害蟲不會出現抗性，以及不會對它們的天敵和其他生物造成損傷；不會污染環境，使生態系統保持正常有序的循環，提高經濟效益；防治效果持久，防治范圍廣。

2.3 輻射不育技術的發展現狀

在1950年初，科學家把被輻射過后不能繁殖的蠅放生在某島嶼，以消界螺旋蠅，這是該技術的第1 次應用，也是人類第1 次在一定范圍內消滅害蟲種群，從此輻射不育技術廣泛應用到很多國家研究防治害蟲的方面[4]。

我國的馬懷云等采用60Co-γ 射線不育法對桑天牛雄成蟲進行育性試驗，生育性下降9%，后代幼蟲無一存活，雌成蟲對輻射敏感。雄性不育成蟲的釋放率、釋放次數和釋放方法有待進一步研究。許登義等對象甲的卵、幼蟲和成蟲進行輻射，雌雄均不育。李永軍等在60Co-γ 射線下，利用蛹在羽化前12～24 h 對成蟲對羽化后的飛行和繁殖能力進行了研究，結果表明，成蟲平均飛行距離和平均飛行速度無明顯下降趨勢，壽命無顯著差異。周永樹等用60Co-γ 射線象甲，結果表明，輻射劑量與象甲壽命呈負相關，放療后和未放療后雌性的壽命均略短于雄性，輻射后的雄性與正常雌性的交配率低于輻照雌性與正常雄性的交配率。

在防治方面，不育雄性昆蟲的釋放對害蟲的防治有較大影響。陳云堂等研究了60Co-γ 射線對煙草黑粉病的生物學效應，結果表明，50Gy的60Co-γ射線能完全控制下一代煙粉虱幼蟲。100Gy和60Co-γ以上的射線輻射，可以對幼蟲的取食和生長進行有效的控制，輻照劑量的增多，成蟲的活力下降，壽命縮短，交配次數、懷孕卵數和產卵數均減少。王勝利等應用輻射技術測定了舞毒蛾成蟲、幼蟲和卵的輻射劑量。

2.4 研究意義

鞘翅目是一種嚴重危害農業和林業的害蟲。其食性廣，傳播迅速，在糧食成熟季節完全爆發。當所有的糧食被采集并運出時，它們還可以到附近進行破壞，以維持個體的生存和后代的延續。不僅影響到糧食生產，而且嚴重影響正常的糧食國際貿易，造成一定的經濟影響。因此，尋找一種對鞘翅目有效的控制方法是目前研究的主要內容。

在國內外，輻射不育技術在防治其他昆蟲方面已取得成功，但對鞘翅目的應用較少。本文在了解鞘翅目的基礎上，探討了不育技術對鞘翅目的影響，并確定了不育劑量和不育效果，為鞘翅目的害蟲防治奠定了理論基礎。