李 慶， 李朝緒， 呂朝軍， 鐘寶珠， 黃山春， 高 熹， 覃偉權(quán)

1云南農(nóng)業(yè)大學(xué)，云南 昆明 650201； 2中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院椰子研究所，海南 文昌 571339；3椰子國家工程研究中心，海南 文昌 571339

紅棕象甲R(shí)hyncophorusferrugineus(Olivier)屬鞘翅目Coleoptera象甲科Curculionidae，是我國重要的檢疫害蟲和國際上重要的棕櫚害蟲(陳曦，2017)，對椰子CocosnuciferaL.、油棕ElaeisguineensisJacq.、椰棗PhoenixdactyliferaL.等棕櫚植物具有致死性高、危害性大、前期危害癥狀不顯著等特點(diǎn)(韓宙等，2013； 李清鵬和劉振旺，2018； 呂朝軍等，2020)。目前,紅棕象甲的防治主要遵循“預(yù)防為主，綜合防治”的原則(賴俊巖，2018； 楊國玲，2020)，防治以信息素誘集、莖干藥劑注射等為主(周繼中和葉醒波，2019)。其中，信息素誘集雖然可以降低成蟲基數(shù)，但對于莖干內(nèi)危害的幼蟲無效，而藥劑莖干注射法可殺死樹干內(nèi)的幼蟲，卻會(huì)對植株形成傷害并有農(nóng)藥殘留的風(fēng)險(xiǎn)(鐘寶珠等，2020)。在生物防治方面,目前主要集中在真菌、昆蟲、線蟲以及細(xì)菌類天敵的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，但其野外防控效能未曾得到驗(yàn)證(郭雅潔等，2018； 鐘寶珠等，2020)。

昆蟲輻射不育技術(shù)是指利用高能射線包括γ射線、χ射線、α射線、β射線和中子流等，對目標(biāo)害蟲(主要是雄蟲)的某個(gè)蟲態(tài)進(jìn)行輻照處理，導(dǎo)致其顯性致死、當(dāng)代或后代不能正常生殖(王華嵩，1998； 鐘國華等，2012)。將經(jīng)過一定輻照劑量處理的害蟲投放到自然種群中進(jìn)行交配,造成后代不育，重復(fù)幾個(gè)世代后，就可達(dá)到減少害蟲種群數(shù)量的目的(張家俠等，2014)。昆蟲輻射不育技術(shù)是生物和物理防治方法的創(chuàng)新，與當(dāng)今生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合,具有無抗性、防效持久、專一性強(qiáng)、對人畜和天敵安全等特點(diǎn)。20世紀(jì)50年代，美國應(yīng)用輻射不育技術(shù)成功消滅了家畜害蟲螺旋蠅Cochliomyiahominivorax(Coquerel)(Botto & Glaz,2010)。從此，輻射不育技術(shù)引起了研究人員的高度重視并廣泛用于害蟲防治，先后成功防治了地中海果蠅Ceratitiscapitata(Wiedemann)、蘋果蠹蛾Cydiapomonella(L.)等(陳美紅和謝吉平，2004； Botto & Glaz,2010)。國內(nèi)也有如棉鈴蟲HelicoverpaarmigeraHübner(閏碩等，2012)、中國野蠶BombyxmandarinaMoore(楊榮新等，2000)、桑天牛Aprionagermari(Hope)(蘇遠(yuǎn)達(dá)，2011; 唐燕平等，2014)、光肩星天牛Anoplophoraglabripennis(Motschulsky)(李詠軍等，2006)、松墨天牛MonochamusalternatusHope (牟建軍等，2005)等雄性不育的相關(guān)報(bào)道。

本研究嘗試?yán)秒娮邮?0Coγ射線對紅棕象甲進(jìn)行輻射不育技術(shù)的研究，即在室內(nèi)利用電子束和60Coγ射線對紅棕象甲雄成蟲進(jìn)行輻照處理，分析2種輻照方法對紅棕象甲雄蟲的生殖力、壽命的影響，篩選最佳的輻照射線和劑量，為紅棕象甲輻射不育防控技術(shù)的野外應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 供試蟲源 實(shí)驗(yàn)成蟲由中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院椰子研究所植物保護(hù)中心實(shí)驗(yàn)室繁育。

1.1.2 輻照源及劑量 輻照源為劑量率為2 Gy·min-1的60Coγ射線和10 MeV·kW-1的高能電子加速器。隨機(jī)取初羽化5 d的紅棕象甲雄蟲，分別用20、60、100、140、180 Gy 的60Coγ，50、100、150、200、250 Gy 的電子束進(jìn)行處理。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 2種射線對紅棕象甲成蟲生殖力及壽命的影響 分別將不同劑量輻照后的紅棕象甲雄成蟲與正常雌成蟲配對，放置于昆蟲飼養(yǎng)瓶中；同時(shí)設(shè)置對照組(正常雌雄配對)，處理組與對照組用紗布球蘸取20%蜂蜜水飼養(yǎng)。對飼養(yǎng)瓶進(jìn)行編號(hào)，每2 d更換1次紗布球，從更換的紗布球中取出卵，放在培養(yǎng)皿(用加有蒸餾水的濾紙保濕)中，并置于(27±1)℃、光照14L∶10D、RH70%～80%環(huán)境下繼續(xù)培養(yǎng)，記錄產(chǎn)卵數(shù)及孵化的幼蟲數(shù)，統(tǒng)計(jì)處理蟲的壽命。根據(jù)卵孵化率以及處理蟲壽命篩選出對紅棕象甲雄成蟲具有較好不育效果的輻照射線和劑量。每劑量輻照6頭雄蟲，重復(fù)3次。

1.2.2 不同比例的射線處理對紅棕象甲生殖力的影響 從上述實(shí)驗(yàn)中篩選出具有較好不育效果的射線對雄蟲進(jìn)行輻照，然后用未處理雌、雄蟲與2種輻射蟲進(jìn)行配對飼養(yǎng)。根據(jù)卵孵化率進(jìn)行2種輻射蟲競爭力的測定，測定方法參照牟建軍(2005)和蘇遠(yuǎn)達(dá)(2011)，在7個(gè)養(yǎng)蟲盒內(nèi)分別放入3對未經(jīng)任何處理、自然羽化5 d的紅棕象甲雌、雄成蟲。其中1個(gè)養(yǎng)蟲盒作為對照(雌∶雄為1∶1)，3個(gè)養(yǎng)蟲盒分別放入12、15和18頭經(jīng)過100 Gy電子束處理過的雄蟲(雌∶雄∶輻照雄蟲分別為 1∶1∶4、1∶1∶5、1∶1∶6)。另外3個(gè)養(yǎng)蟲盒分別放入12、15和18頭經(jīng)過100 Gy60Coγ射線輻照處理過的雄蟲(雌∶雄∶輻照雄蟲分別為1∶1∶4、1∶1∶5、1∶1∶6)，實(shí)驗(yàn)3次重復(fù)。在每個(gè)養(yǎng)蟲盒中放置3個(gè)直徑大小為2 cm左右的紗布球，紗布球蘸取蜂蜜水供紅棕象甲成蟲取食和產(chǎn)卵。飼養(yǎng)3 d后，取出紗布球，記錄產(chǎn)卵量。將卵置于培養(yǎng)皿(用加有蒸餾水的濾紙保濕)中，置于(27±1)℃、光照14L∶10D、RH50%～70%的室內(nèi)，記錄卵的孵化情況，計(jì)算孵化率。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用SPSS 26進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析，相同指標(biāo)進(jìn)行單因素方差(Duncan′s新復(fù)極差法多重檢驗(yàn))分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同劑量電子束對紅棕象甲雄蟲生殖力的影響

不同劑量電子束輻照對雄成蟲生殖力的影響見表1，各劑量處理的雄蟲與雌蟲均有交配行為，雌蟲產(chǎn)卵量、孵化卵量和孵化率隨電子束劑量的增加而逐漸減少，與對照組差異顯著。當(dāng)輻照劑量為50 Gy時(shí)，產(chǎn)卵量為144.83粒；當(dāng)輻照劑量為100 Gy時(shí)，產(chǎn)卵量為129.50粒。輻照劑量為100、150、200和250 Gy時(shí)，孵化率為0。

表1 不同劑量電子束對紅棕象甲雄蟲生殖力的影響

2.2 不同劑量60Coγ射線對紅棕象甲雄蟲生殖力的影響

不同劑量60Coγ射線對成蟲生殖力的影響見表2，各劑量處理的雄蟲與雌蟲均有交配行為，各處理組的平均產(chǎn)卵量、孵化量和孵化率都與對照組差異顯著。輻照劑量為60 Gy時(shí)，產(chǎn)卵量為206.50粒，孵化率僅為5.17%，所以60 Gy為紅棕象甲雄蟲的亞不育劑量。輻照劑量為100、140、180 Gy，產(chǎn)卵量隨著射線劑量的增加而逐漸減少，孵化率均為0。

表2 不同劑量60Coγ射線對紅棕象甲雄蟲生殖力的影響

2.3 不同劑量的電子束和60Coγ射線對雄蟲壽命的影響

隨著電子束劑量的增加，被輻照雄蟲的壽命逐漸減少，并且與對照組差異顯著。當(dāng)劑量為100 Gy時(shí)，雄蟲壽命為23.50 d；當(dāng)劑量為250 Gy時(shí)，雄蟲壽命僅為11.33 d(圖1A)。隨著60Coγ射線劑量的增加，被輻照雄蟲的壽命逐漸減少，并且與對照組差異顯著。當(dāng)射線劑量為100 Gy時(shí)，雄蟲壽命為57.17 d;當(dāng)射線劑量為180 Gy時(shí)，雄蟲壽命僅為11.50 d(圖1B)。用100 Gy的電子束和60Coγ射線對雄蟲進(jìn)行處理時(shí)，60Coγ射線處理蟲壽命長于電子束處理蟲。

圖1 不同劑量的電子束(A)和60Coγ射線(B)對雄蟲壽命的影響

2.4 不同比例的電子束和60Coγ射線輻射對紅棕象甲生殖力的影響

在養(yǎng)蟲盒中放置經(jīng)100 Gy的電子束和60Coγ射線輻照處理后的雄性紅棕象甲，隨著輻照紅棕象甲數(shù)量的增加，產(chǎn)卵量與對照無顯著差異，雌蟲所產(chǎn)卵孵化率隨輻射雄蟲的數(shù)量增加而逐漸降低，與對照組差異顯著。當(dāng)雄蟲∶雌蟲∶處理雄蟲為1∶1∶6時(shí)，電子束輻照組的雌蟲所產(chǎn)卵的孵化率僅為25.26%，60Coγ射線輻照組的雌蟲所產(chǎn)卵的孵化率僅為2.44%(表3)。

表3 不同比例的電子束和60Coγ射線輻射對紅棕象甲生殖力的影響

3 結(jié)果與討論

輻射導(dǎo)致昆蟲不育的機(jī)制涉及多方面因素。在對螺旋蠅、蘋果蠹蛾、光肩星天牛等昆蟲研究中表明，輻射導(dǎo)致昆蟲不育的原因主要是輻射能夠引起昆蟲體內(nèi)酶和染色體的改變(牟建軍，2005)。王廣利等(2008)研究表明，經(jīng)輻射后的青楊脊虎天牛XylotrechusrusticusL.雄蟲精子結(jié)構(gòu)異常。劉曉輝等(2003)研究也表明,經(jīng)輻射處理后的光肩星天牛雄蟲精子活力下降。

各種昆蟲因染色體結(jié)構(gòu)上的差異，對射線敏感性也不同。周利娟等(2004)歸納了約150種昆蟲的輻射耐受性，發(fā)現(xiàn)鱗翅目害蟲的不育劑量一般為300～500 Gy，鞘翅目不育劑量為24～120 Gy。本研究證實(shí)，電子束和60Coγ射線對紅棕象甲雄蟲輻照的最佳不育劑量均為100 Gy，在鞘翅目昆蟲的不育劑量范圍之內(nèi)。本研究發(fā)現(xiàn)，輻射雄蟲的壽命隨輻射劑量的增加而變短，與牟建軍等(2005)、陳美紅和謝吉平(2004)的研究結(jié)果一致。本研究中，利用100 Gy電子束和60Coγ射線處理紅棕象甲雄蟲時(shí)，電子束處理的雄蟲壽命較短，可能是由于電子束屬于電離輻射，60Coγ射線屬于非電離輻射，兩者對于紅棕象甲生命力的損傷程度不同。近年來，電子束逐漸用于臨床以及貨物的輻射處理，但是關(guān)于電子束在昆蟲輻射不育技術(shù)上的應(yīng)用至今未見報(bào)道，因此，對其還有待進(jìn)一步研究。

昆蟲的輻射不育效果評(píng)價(jià)主要通過昆蟲輻照后的卵孵化率、幼蟲成活率、成蟲羽化率以及成蟲的存活率、壽命、生育能力等方面進(jìn)行分析。本研究在對紅棕象甲成蟲的輻射不育研究中，利用100 Gy的電子束和60Coγ射線對紅棕象甲成蟲進(jìn)行輻射后，隨著輻照蟲數(shù)量的增加，卵孵化率逐漸降低，并且當(dāng)雌∶雄∶輻射雄為1∶1∶6時(shí)，利用100 Gy電子束對雄蟲進(jìn)行輻照的卵孵化率為25.26%，利用100 Gy的60Coγ射線進(jìn)行輻照的卵孵化率僅為2.44%，與劉楓等(2017)的研究結(jié)果大致相同。

本實(shí)驗(yàn)中經(jīng)100 Gy的電子束輻射和60Coγ射線輻射雄蟲相比，60Coγ射線輻照雄蟲壽命明顯長于電子束輻射，在養(yǎng)蟲籠中當(dāng)雌∶雄∶輻射雄為1∶1∶6時(shí)，實(shí)際是輻照雄蟲與正常雄蟲競爭交配的結(jié)果，60Coγ射線輻射雄蟲壽命長，交配競爭機(jī)會(huì)多，競爭效果大過電子束輻射雄蟲，導(dǎo)致卵孵率更低，影響后代種群數(shù)量。因此，在實(shí)際應(yīng)用上采用100 Gy的60Coγ射線輻照紅棕象甲雄蟲效果較好。