全 文 ：文章编号 :100028551 (2001) 0320149208
应用核不育技术根治桑给巴尔采采蝇
祝增荣1 ,2 　M.J . B Vreysen2 ,4 　V. A. Dyck2 ,4 　潘红杰2 ,3 　A. Parker2 ,4
P. Mkonyi2 　A. Msangi2 　K. G.Juma2 　U. Feldamann4
(11 浙江大学植物保护系应用昆虫学研究所　浙江 杭州　310029 ;
21 根治采采蝇项目 ,URT/ 5/ 016 桑给巴尔　坦桑尼亚 ;31 南京农业大学兽医与预防医学院　江苏 南京　210095 ;
41 核技术食品和农业利用分处 ,联合国粮农组织与国际原子能机构联合处 ,P. O. Box 100 A21400 　奥地利　维也纳)
摘　要 :1994 年开始应用昆虫不育技术根治坦桑尼亚桑给巴尔的温古贾岛采采蝇
( Glossina austeni Newstead)项目。该项目在坦桑大陆东北部建立了采采蝇人工大量繁
殖、辐射不育设施 ,在温古贾岛上空用轻型飞机航空释放雄性不育采采蝇。在全岛设
立多达 700 个粘虫板 ,监测野生和不育采采蝇种群 ,同时在 38 个监测区用 MHCT 等
技术监测采采蝇传播的家畜锥虫病。释放了约 800 万只雄性不育采采蝇。南半岛不
育/ 野生的雄蝇比由 1995 年中期前的小于 20/ 1 上升到大于 100/ 1 ,导致雌蝇诱导不
育率快速上升。野生采采蝇密度于 1996 年初开始急速下降 ,最后 1 只野生雄性和雌
性采采蝇分别于 1996 年第 32、36 周捕获。锥虫病发病率也降至 1 %以下 ,而且仅限
于 Trypanosoma vivax。在最后 1 只野生采采蝇捕获约 6 代的时间后 ,于 1997 年 11 月
底停止航空释放雄性不育采采蝇 ,经独立专家组评估后 ,正式宣告桑给巴尔采采蝇已
被根治。
关键词 :根治 ;不育技术 ;锥虫病 ;采采蝇 ;桑给巴尔
收稿日期 :1999210208
基金项目 :本研究为国际原子能机构 ( IAEA) 及中国、比利时、英国、加拿大、美国等多边援助坦桑尼亚技术合作项目“根
治桑给巴尔采采蝇”的一部分
作者简介 :祝曾荣 (1963～) ,男 ,博士 ,浙江大学副教授 ,从事昆虫不育技术、昆虫生态学、昆虫 - 植物相互关系和有害生
物综合治理等的研究与教学 ,发表论文 50 余篇
采采蝇 (tsetse fly)为双翅目 Glossinidae 科之单属 glossina 昆虫 ,是非洲大陆特有的一类害
虫 ,吸食人、畜、野生动物血液 ,其传播的锥虫 ( trypanosoma 属) 是人类瞌睡病和家畜锥虫病
( trypanosomosis)的病原寄生虫 ,长期以来一直是非洲国民经济、社会发展的严重障碍之一。近
百年来 ,为了对付采采蝇 ,人们采取了各种办法 :清除栖息地、捕杀自然寄主 ———野生动物、喷
洒化学农药等 ,但均因对自然环境的严重危害而被废弃[1 ] ,近年采用靶标诱捕及家畜体表喷药
等方法 ,虽能有效控制采采蝇 ,但都不能从根本上解决问题。
核不育技术 ( sterile insect technique , SIT) 为根治采采蝇开辟了一条可行的途径。至今为
止 ,采用不育昆虫技术已在根治北美洲和北非的羊皮螺旋蝇 Cochiliomyia hominivorax (Coquer2
el) [2 ,3 ] 、中美洲的地中海实蝇 Ceratitis capitata ,日本冲绳群岛的瓜实蝇Dacus ( Bactrocera) curcur2
941　核 农 学 报　2001 ,15 (3) :149～156Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
bitae[4 ] 、加拿大的苹果蠹蛾 Cydia pomonella (L. ) [5 ] ,并在 SIT的基础上形成了区域有害生物治
理 (area2wide pest management) [6 ,7 ] 。
由于采采蝇有其独特的生活史特性 ,即雌蝇一生只交配 1 次 ,每 8～10d 产 1 只幼虫 (大多
数昆虫产卵) ,幼虫产下后外露仅几个小时便入土化蛹 ,蛹期长达 30～40d ,生殖力极低 ,世代
历期极长[1 ] ,因而可以在实验室大量繁殖 ,待羽化后选择雄蝇 ,用一定剂量的射线照射处理 ,使
其不育但仍有飞翔、求偶、竞争交配能力。释放不育雄蝇至野外 (野生虫口密度必须先用别的
方法如靶标诱捕降至很低) ,使其与野生雌虫交配 ,诱导雌虫不育 ,不间断地大量释放不育雄
虫 ,野生虫口密度便一直下降 ,最后绝灭。1970～1980 年曾在坦桑尼亚大陆东北部的 Tanga 地
区对 G. morsitans morsitans 进行了根治试验[8 ] ,并在尼日利亚北部 1500km2 干旱地区根治了
G. palpalis palpalis[9 ] 。不育昆虫技术的进展可见文献[10 ]。
坦桑尼亚联合共和国的桑给巴尔包括温古贾岛 (1600km2 ) 和奔巴岛 (900km2 ) 是东非最富
有的国家之一 ,其以丁香为主的香料生产贸易在国际上举足轻重 ,但近 20 年来经济状况每况
愈下。因采采蝇传播的锥虫病和蜱传播及人口不断增长 ,使岛内以牛、羊为主肉类及奶制品生
产受到限制 ,每年需进口大量肉牛。因此 ,控制家畜疾病以提高畜牧业和农业生产成为桑给巴
尔农业部门的紧迫任务。
家畜锥虫病最早于 1908 年发现于温古贾岛 ,该病的传播介体是采采蝇 ( Glossina austeni
Newstead) ,该虫广泛分布于该岛 ,锥虫病发病率约 17 %。由该病造成的损失每年约 200 万美
元。自 1980 年以来 ,在联合国粮农组织 ( FAO) 、联合国发展署 (UNDP) 和国际原子能机构
( IAEA)等国际机构的支持下 ,开展了多种防治试验 ,较成功的是在该岛的西北部约 100km2 的
Mangapwani 地区 (图 1A) ,间隔 15d、连续 5 个循环喷洒拟除虫菊类杀虫剂于家畜体表 ,将采采
蝇密度从 1 只/ 诱捕器/ 日降至测不到水平 ,相应的锥虫病发病率从 46 %降至 0 %。但这种方
法在南部 Jozani 和 Muyuni 等地区不可行 (图 1) ,因为采采蝇的栖息地主要为原始或次生森林 ,
不可能对其寄主野生动物 (野猪等) 喷药 ,更不允许家畜进入 Jozani 森林等自然保护区。鉴于
该岛地理上与外界相对隔离而且没有证据表明外来采采蝇可以自然传入该岛 ,因此采用 SIT
可以根治采采蝇。IAEA 等国际机构和多国政府对坦桑政府的“根治桑给巴尔采采蝇”技术合
作项目于 1994 年 1 月开始执行。
1 　材料与方法
111 　采采蝇群体繁殖
繁殖基地设在坦桑大陆东北部沿海城市 Tanga 的采采蝇和锥虫病研究所。实验室的设施
可容纳 100 万只繁殖期采采蝇 ,每周可生产 10 万只雄虫供不育处理释放。以仿活牛皮人造硅
胶覆盖 ,用牛血液并添加 ATP 离体饲养成蝇 ;对释放用采采蝇还在牛血中添加杀锥虫药
Samorin ○R (isometamidium) ;饲育温度 28 ℃,湿度 70 %～80 % ;羽化时以荧光粉标记成蝇 ,4 ℃下分
离雌雄蝇 ;对每批释放及繁殖蝇均作质量检验。
112 　核不育技术
用60 Coγ射线 120Gy 照射 ,将羽化后 3～5d 的雄蝇群体置于保温瓶中低温照射。经前期研
究表明 ,该剂量辐照可以使该种采采蝇雄虫的精巢受损伤但不影响飞翔、求偶和交配能力。
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图 1 　桑给巴尔温古贾岛采采蝇森林栖息地以及设在其中的固定监测点 (A)和不育雄虫航空释放航线 (B)
Fig. 1 　The Island map of Unguja , Zanzibar , indicating the forested habitats and fixed monitoring
sites (A) and aerial flight lines for dispersal of sterile males (B)
113 　飞机航空释放
不育采采蝇的空中释放于 1994 年 8 月开始进行 ,先后租用当地航空公司的小型单、双引
擎客机 5 架 (在机舱地板安装释放槽) 。采采蝇包装纸盒 (1112 ×910 ×511cm3 )无毒、活动式、可
生物降解 ,上下各有 12 ×13 个、前后各有 26、6 ×13 个直径 012cm 的透气小孔 ;盒面分别用英文
和斯瓦希里语注明“请打开盒子 ,释放不育采采蝇”。每周两次 (周二和周四或五) ,每次释放盒
密度、航线、各航线数量、时间间隔经电台等通讯联系后确定 ,以全球定位系统 ( GPS) 导航。释
放时飞行高度为 210～275m ,飞行速度 160～210km/ h。1994 年 8 月至 1996 年 6 月的释放范围
为野生虫口密度较高的南半岛 ,1996 年 7 月起覆盖全岛 ,1997 年 1 月起包括了本岛附近所有
小岛 (图 1B) 。每次释放前后各随机抽取 1～2 盒作质量检验 ,测定死亡率、不飞率等指标。
114 　昆虫学监测
在遍布全岛的采采蝇的自然栖息生境———洼地原始热带雨林、次生珊瑚礁石灌木丛、丁香2香蕉2木薯2椰子树混作林等地设置了以 GPS 定位的近 60 个监测点 700 块 ,以正反面分别为蓝
白两色的两腿粘虫板 (leg2panel ,从动物外形抽象而来 ,图 1A) 及其组合来监测采采蝇密度 ,其
中 23 个监测点为固定监测点 (fixed monitoring site ,FMS) 。设在洼地原始雨林中的监测点每周
查 5 次 ,其余地点每周查 1 次 ,采采蝇密度为相对密度 (只/ 板/ d) 。对所粘到的雄蝇处理后在
UV 显微镜下检查 ,确定释放的是不育蝇还是野生蝇 ,对雌蝇还须鉴定年龄、卵巢发育、育性、流
产或产幼虫次数 ,以确定不育率 (年轻雌蝇与雄蝇交配后引起流产或死胎的百分率) 。
115 　兽医学监测
将全岛牛群 (共约 5 万头 ,主要为东非瘤牛 zebu 与 Boran 和 Sahiwal 的杂交品系) 按行政及
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生态区划分成 38 个小区 ,每小区选择 30～40 头作为样点动物 ,并于设立之初全部注射 7mgΠkg
的 diminazene aceturate (Berenil ○R) 。每 2～5 月抽查样点动物血液 ,以寄生虫学 (MHCT毛细血管
集虫法和 Buffy Coat 技术)和 ELISA 监测锥虫存在情况 ;每只样点动物抽血后即注射Berenil○R或
Samorin 7mgΠkg ,清除体内可能存在的锥虫。
2 　结 　果
211 　采采蝇群体繁殖
1994 年繁殖期雌蝇群体大小为 25000 ,而后直线上升至 1995 年 6～10 月的 25 万只 ,随着
第 2 养虫室的修缮竣工 ,1996 年第 1 季度群体达 50 万只 ,此时第 3 养虫室又交付使用 ,群体直
线上升达到 90 万只 ,1997 年初随着桑给巴尔不再捕获野生采采蝇 ,逐步减少了对繁殖群体的
投入。每周生产的采采蝇离蛹量也持续上升 :1994 年 1 万 ,1995 年第 1 季度 314 万 ,1995 年下
半年 5 万 ,1996 年中期 10～20 万 ,1996 年下半年保持在 30 万 ,其后每周离蛹产量逐步下降。
212 　飞机航空释放
从 1994 年 8 月开始释放不育采采蝇以来至 1997 年 11 月底 ,累计释放了约 800 万只不育
雄虫。平均每周释放数从 1994 年的 12381 分别增加到 1995 年和 1996 年的 35180 只和 71405
只 (图 2) ,64 %的不育蝇释放在野生蝇密度较高的南半岛。对释放的不育蝇质量检验表明 :由
于运输和释放引起的死亡率非常低 (仅 112 %) ,不飞率为 012 %～116 %。
图 2 　桑给巴尔温古贾岛每周航空释放的不育雄性采采蝇量
Fig. 2 　Weekly numbers of sterile male flies Glossina austeni released over Unguija by aircraft
213 　野生采采蝇种群趋势
航空释放不育采采蝇的头 3 个月 ,野生蝇的相对密度保持恒定 ,平均为 0104 只/ 板/ 日。
1995 年第 1 季度的野生蝇密度反而有所上升 ,但至第 2、3 季度则下降至平均 0103 只/ 板/ 日 ;
1995 年第 4 季度下降较大 (平均为 0101 只/ 板/ 日) ;1996 年初种群密度快速下降 ,第 1、2 季度
平均密度分别为 01003 和 010009 只/ 板/ 日。最后 1 只野生雄蝇和雌蝇分别于 1996 年第 32、36
周捕获 (图 3) 。
1995 年 4 月中旬不育采采蝇大量释放之前 ,不育/ 野生雄蝇比值一直低于 10∶1 ,之后随着
不育蝇释放数量的迅速提高 ,该比值不断提高 ,于 1995 年 6 月中旬达到 100∶1 ,1995 年第 34 周
(8 月的第 3 周)该比值大于 50∶1 ,第 42 周以来 ,该比值大于 100∶1 (图 4) 。
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图 3 　桑给巴尔温古贾岛野生采采蝇的相对密度 (1994 年 8 月～1996 年 12 月)
Fig. 3 　Apparent density of wild tsetse flies on Unguja Island from August 1994 to December 1996
野生雌蝇的诱导不育率在 1994 年第 4 季度和 1995 年第 1 季度分别为 20 %和 26 % ,此时
不育/ 野生雄蝇比值小于 10∶1 ;1995 年第 2、3 季度的诱导不育率分别达 32 %和 48 % ,自 1995
年第 4 季度起 ,即不育/ 野生雄蝇比值达 50∶1 以上后 5～15 周 ,野生雌蝇诱导不育率达 72 %。
1996 年共诱捕到 8 只年轻雌蝇 ,其中 6 只不育 ,第 5 和 16 周诱捕的 2 只雌蝇“子宫”内有新卵 ,
不能判断是与野生雄蝇还是与不育雄蝇交配 (图 5) 。
214 　锥虫病发病率和传染率
1994 年北半岛 (采采蝇密度极低) 每月锥虫病发病率很低 : Trypanosoma congolense 为 010 %
～011 % , T. vivax 为 010 %～014 % ;1995～1997 年在样点动物中没发现阳性 T. congolense ,阳性
T. vivax 也极低 ;南半岛 1995 年的发病率也很低 ; t . congolense 为 1 %或更低 ,1996～1997 年为
0 % ;1995 年初 T. viva 的月发病率为 2 %～4 % ,1996 年很低 ,1997 年 < 1 %。不育虫释放以来 ,
锥虫病得到了控制 ,传染率下降至极微水平 ,发病率持续下降至 011 %以下。
351　3 期 应用核不育技术根治桑给巴尔采采蝇
图 4 　桑给巴尔温古贾岛野生采采蝇主要栖息地 Jozani 森林不育雄蝇与野生雄蝇的比值 (为避免当野
生蝇为 0 时出现无穷大 ,比值计算采用不育蝇 + 1/ 野生蝇 + 1 (1994 年 8 月～1996 年 12 月)
Fig. 4 　The ratio (sterile + 1) : (wild + 1) of male G. Austeni in the Jozani Forest , the main habitat
of the wild tsetse fly on Unguja , Zanzibar from August 1994 to December 1996
图 5 　由释放雄性不育采采蝇引起的野生雌蝇不育率 (1994 年 8 月～1996 年 12 月)
Fig. 5 　Induced sterility of wild female tsetse flies by release of
sterile males from August 1994 to December 1996
3 　讨论与结论
1997 年 11 月 28 日经国际科学家组成的独立专家组实地考察评价 ,正式证实桑给巴尔采
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采蝇已被根治。该研究项目得出结论如下 :
11 当不育/ 野生雄蝇比值在 10∶1 时 ,不足以降低采采蝇种群密度 ,但此时释放的雄性不
育采采蝇的竞争性仍然明显。将比值提高到 50∶1 并保持 1 年 ,野生采采蝇种群最终消失。
21 野生采采蝇种群密度的下降及消亡 ,致使由其传播锥虫病发病率及传染率下降至极低
水平。
31 航空释放是雄性不育蝇释放的有效途径 ,与地面释放相比 ,航空释放具有分布均匀、节
省运输和释放时间的优点 ,并可释放至从地面无法到达的栖息地 ,从而提高不育雄蝇存活率。
41 由于该岛与外界相对隔离 ,外界采采蝇不会侵入 ,根治该岛采采蝇后 ,只要加强进口家
畜检疫处理 ,锥虫病也可将随之消亡 ,因而 SIT 是一种一劳永逸且促进农牧业持续发展的技
术。
51 该项目积累了有关核不育技术根治采采蝇的成功经验和必要的设施 ,包括工厂化生产
和致不育虫的饲育、性别分离、标记、辐照、包装 ,释放过程中的航线设计、释放方法、导航、质量
检验 ,野外监测装置的研究开发、不同栖息地的布置、维持和更换 ,采采蝇的收集、野生或释放
的甄别 ,释放采采蝇传播锥虫病的预防措施、锥虫病流行学监测等技术 ,为在非洲大陆开展不
育昆虫技术控制乃至根治采采蝇及锥虫病提供了必要的参考。
61 在桑给巴尔被根治的 G. austeni 是在野外最难诱捕的一种采采蝇。本项目的成功增强
了国际社会对采用 SIT解决非洲采采蝇及锥虫病问题的信心。目前 ,津巴布伟、埃塞俄比亚、
布基纳法索等国正与非洲统一组织、IAEA、欧洲联盟、国际昆虫生理生态学中心等机构协调 ,
开始区域性采采蝇及锥虫病根治项目 ,并已在埃塞俄比亚 Addis Ababa 以南一个 25000km2 地
区开始了一个利用不育昆虫技术治理采采蝇及锥虫病项目。
致谢 :本文由祝增荣执笔 ,并经 IAEA 同意。参加该国际根治桑给巴尔采采蝇项目的还有 K. M. Saleh ,S. S. Kassim ,F. W.
Suleiman ,N. E. Kiwia ,F. Mramba ,I. malele ,M. B. Byamungu 等近 100 位技术人员 ,对他们的智慧与劳动深表谢意。第 1、4 作者受
中国国家原子能机构及各自学校派遣 ,在该项目中任 IAEA 技术合作专家。
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APPLICATION OF NUCLEAR INSECT STERILE TECHNIQUE
TO ERADICATE TSETSE FLY ( Glossina austeni
Newstead) ON ZANZIBAR , TANZANIA
ZHU Zeng2Rong1 ,2 　Vreysen M.J . B. 2 ,4 　Dyck V. A. 2 ,4 　PAN Hong2Jie2 ,3 　Parker A. 2
MKonyi P. 2 　Juma K. G. 2 　Msangi A2 . 　Feldamann U. 4
(11 Zhejiang Agricultural University , Hangzhou , Zhejiang pro. 310029 , China ;21 Tsectse Fly Eradication Project URT/ 5/ 016 , Zanzibar ,
Tanzania ;31Nanjing Agricltural University , Nanjing ,Jiangsu prov. 210095 , China ;41Joint FAO/ IAEA Division of Nuclear Techniques in
Food and Agriculture , P. O. Box 100 , A21400 , Vienna , Austria)
ABSTRACT :After the suppression of tsetse fly Flossina austeni Newstead wild population with
application of persistent insecticides on cattle and by deployment of blue insecticide impregnated
screeens , an eradication of the tsetse fly project was launched in Zanzibar , Tanzania , in 1994.
This includes mass rearing in Tanga and dispersal of gamma sterilised male flies by light aircraft ,
initially over the southern half of the island , later( since July 1996) over the entire island. Moni2
toring of the eradication campaign was carried out with about 700( when in maximum) sticky
panels set up in strategic regions and by sequence of the tsetse transmitted trypanosomsis disease
incidence in sentinel herds in 38 blocks of the island. 8 million of sterile male flies had been re2
leased over the island. Ratio of sterilised/ wild male flies remained below 20∶1 until mid of 1995.
Thereafter , the ratio of > 100∶1 was reached in the southern part of the island. This resulted in a
rapid increase in the proportion of induced sterile female flies. The apparent density of the indige2
nous crash in the beginning of 1996 and the last wild male and female flies were trapped in the
32th and 36th week of 1996 , respectively. The disease incidence in the sentinel animals was < 1 %
( Jan. 1997) and limited to Trypanosoma vivax. The fly release was ceased in end of Nov. 1997
after 6 generations’s time when the last wild fly has been trapped.
Key words :eradication ; insect sterile technique ;trypanosomosis ;tsetse fly ;zanzibar
651 Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
2001 ,15 (3) :149～156