全 文 ：文章编号 :100028551 (2007) 052523204
橘小实蝇雄性不育技术 ———雄蛹辐照最佳时期和剂量
季清娥　侯伟荣　陈家骅
(福建农林大学植物保护学院 ,福建 福州　350002)
摘 　要 :羽化前 1、2、3d 的橘小实蝇雄蛹分别经过 90、100、105Gy 的60 Co 辐射 ,检测其羽化率、飞行能力和
耐压存活率 ;羽化后再分别与普通雌虫杂交 ,在羽化后的第 10 天、第 17 天分别取卵 200 粒 ,计算卵孵化
率。研究结果表明 ,对橘小实蝇雄蛹辐射的最佳时期为羽化前 2d ;最佳辐射照量为 100Gy。
关键词 :橘小实蝇 ;雄蛹 ;辐照 ;蛹龄
STERILE INSECT TECHNIQUE OF ORIENTAL FRUIT FLY , Bactrocera dorsalis( HENDEL)
———OPTIMAL PUPAL AGE AND DOSE OF IRRADIATION TREATMENT FOR MALE PUPAE
J I Qing2e 　HOU Wei2rong 　CHEN Jia2hua
( Plant Protection College , Fujian Agriculture and Forestry University , Fuzhou , Fujian 　350002)
Abstract :Male pupae of Bactrocera dorsalis (Hendel) were irradiated by 60 Coγ2rays at the dose of 90 ,100 and 105Gy , and -
1d , - 2d and - 3d age ,respectively. The emergence rate , fly ability and survival percentage under stress were tested. The
irradiated male adults mated with unirradiated female after emergence , and 200 eggs at 10d and 17d were collected respectively
for measuring the hatch rate. The result showed that age of - 2d was the optimal pupal age for irradiation teratment and the
optimal dose was 100Gy.
Key words : Bactrocera dorsalis (Hendel) ; male pupae ; irradiation ; age of pupae
收稿日期 :2007201211
基金项目 :福建省重大科技专项 (2006NZ0002)
作者简介 :季清娥 (19682) ,女 ,湖北监利人 ,博士 ,副研究员 ,研究方向为农业昆虫与害虫防治。E2mail :jiqinge @yahoo. com. cn ;Tel : 0591283789420 ,
13305907880
　　橘小实蝇 ( Oriental Fruit Fly , Bactrocera dorsalis
Hendel)是一种世界性检疫害虫[1 ] ,上世纪 90 年代中期
传入我国内陆省份 ,严重危害 40 多个科的 250 多种水
果和蔬菜 ,其食性杂、传播快、危害大 ,防治困难[2 ,3 ] 。
国际上防治实蝇害虫的成功经验是应用昆虫不育
技术 (SIT ,Sterile Insect Technique) [4 ] ,并已成功防治了
至少 13 种实蝇害虫 ,包括地中海实蝇 (Mediterranean
fruit fly , Ceratitis capitata) 、瓜实蝇 (Melon fly , Bactrocera
cucurbitae) 、墨西哥实蝇 (Mexican fruit fly , Anastrepha
ludens) 、橘小实蝇、葱蛆 (Onion maggot , Delia antiqua)
等[5～9 ] 。
早期应用 SIT 防治实蝇害虫是同时释放雌、雄两
性不育昆虫 ,但随着研究的深入 ,发现没必要也不应该
释放不育雌虫 ,因为不育雌虫不仅对野生害虫种群的
不育性传递没有实质性的意义 ,反而因为释放了这种
不育雌虫 ,会刺扎水果 (不育雌虫虽然不育 ,但仍有产
卵行为 ,会叮刺瓜果 ,降低果品质量)造成危害 ;而单独
释放不育雄虫则可成倍节约生产成本和空间 ,提高防
治效益 ,因为减少了与不育雌虫交配的机会 ,不育雄虫
能有更多的机会与野生雌虫进行交配。此外 ,释放不
育雄虫还增加了生态安全性 ,即使生产过程中 ,由于各
种原因造成了逃逸 ,也只是雄虫 ,不会造成重大安全事
故[10 ,11 ] 。
雄性不育技术属害虫的无公害防治范畴 ,可替代
化学农药大面积防治害虫 ,提高防治效率 ,降低防治成
本 ,保护生态环境[5 ,11 ] 。橘小实蝇雄性不育技术国内
未见报道 ,本文通过研究橘小实蝇雄蛹最佳辐照剂量
和蛹龄 ,为利用雄性不育技术防治橘小实蝇打下基础。
325　核 农 学 报　2007 ,21 (5) :523～526Journal of Nuclear Agricultural Sciences
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1 　材料与方法
111 　供试虫源
供试橘小实蝇雄虫来自本研究室建立的橘小实蝇
遗传性别品系 (该品系能在蛹期通过颜色区分雌雄性
别) ,已在益虫研究室用人工饲料繁育约 10 代。橘小
实蝇普通种来自福建漳洲番石榴果园内带虫落果 ,已
在室内用人工饲料繁育约 30 代。
辐照处理在福建省农业科学院稻麦研究所的60 Co
辐射源内进行。
112 　方法
橘小实蝇的饲养条件为 : 温度 25 ℃±1 ℃, RH
65 % ±5 % ,每天 12h 光照。取羽化前 1、2、3d 的雄蛹
(
- 1、- 2、- 3d) ,分别以 95、100 和 105Gy 的剂量辐
照 ,剂量率为 1171GyΠmin。
11211 　辐照后的质量监测　(1) 羽化率、飞行能力 (以
飞出率表示) :在 112m ×016m ×112m 养虫笼 (铝合金
框架 ,尼龙网纱) 中放 5 只直径 10cm、高 20cm、内壁涂
有滑石粉的黑色塑料圆筒 ,每筒内放入 100 粒辐照处
理过的蛹 ,在上述设定条件下饲养 ,4d 后分别记录圆
筒内的死蛹数量 A、半羽化蛹数量B、畸形实蝇数量 C、
正常但没能飞出圆筒的实蝇数量 D ,分别计算羽化率
( E %)和飞出率 (F %) 。
E % = (100 - A - B)Π100
F % = (100 - A - B - C - D)Π100
(2)耐压存活率 (即无水、无食物条件下的成虫寿
命 ,也就是测试羽化时营养储存) :在不提供水和饲料
的情况下 ,分别取羽化 2h 内的辐射处理过的雄虫 50
只 ,放入黑暗环境中的测试笼内 ( 30cm ×40cm ×
30cm) ,置于 25 ℃±1 ℃、RH 65 % ±5 %的条件下 ,48h
后记录死亡的虫数 D ,计算耐压存活率 S %。
S % = (50 - D)Π50
11212 　不育性研究　辐照处理过的蛹 ,羽化后分别与
本实验室饲养的普通橘小实蝇雌虫交配 ,每个照射剂
量配置 3 个杂交组合 (每个组合 50 ♂×50 ♀, ♂代表
雄虫 , ♀代表雌虫) 即 : - 1 ×N ( - 1 为羽化前 1d 辐照
处理过的雄虫 ;N 为未辐照普通雌虫 ,) 、- 2 ×N ( - 2
为羽化前 2d 辐照处理过的雄虫) 、- 3 ×N ( - 3 为羽化
前 3d 辐照处理过的雄虫) ,共 9 组 ,对照组 N ×N 为实
验室饲养的普通橘小实蝇雌雄虫。
分别在羽化后的第 10 天 (产卵初期) 、第 17 天 (产
卵高峰期)取卵 200 粒 ,均匀涂抹在湿润的滤纸上 ,放
在培养皿中 ,置于设定的饲养条件下 ,48h 后在显微镜
下记录未孵化卵的数量 U ,计算卵孵化率 H %。
H % = (200 - U)Π200
11213 　数据分析 　试验数据采用单因子方差分析。
数据处理用 SPSS1115 for Windows 统计分析软件 ,方差
检验用 Turkey’s 进行。
2 　结果与分析
211 　不同剂量对不同蛹龄羽化率的影响
与普通未辐照的橘小实蝇相对照 ,辐照后所有的
羽化率均降低 ,见表 1。
表 1 　不同辐照剂量处理不同蛹龄的羽化率
Table 1 　Emergence rate of pupae at different pupae
age and different irradiation dose treatment
辐照剂量
irradiation
dose ( Gy)
蛹龄
pupae age (d)
羽化率 (平均数±标准误)
emergence rate
(Mean ±SE) ( %)
5 %显著水平
0105 significant
level
- 1 91183 ±1194 ab
95 - 2 88117 ±2140 bc
- 3 85133 ±2116 c
- 1 89150 ±2135 bc
100 - 2 87133 ±3156 bc
- 3 84150 ±6135 c
- 1 88117 ±2114 bc
105 - 2 86183 ±1147 bc
- 3 85133 ±1186 c
0 (CK) 95133 ±2134 a
注 :不同小写字表示差异显著 ( P < 0105) ,下同。
Note :different letters mean significant difference. The same as following tables.
212 　不同剂量辐照对不同蛹龄飞行能力的影响
与对照组相比 ,橘小实蝇的飞行能力均随辐照剂
量的增加而降低 ;相同剂量的各组中 ,蛹龄越大飞行能
力越强 ,蛹龄越小 ,飞行能力越低。
95、100Gy 的剂量组中 ,飞行能力与对照组相比无
显著差异 ;105Gy 剂量组中 , - 3d 蛹的飞行能力与对照
组相比差异显著 (表 2) 。
213 　不同剂量辐照不同蛹龄对羽化后雄虫耐压存活
率的影响
不同剂量辐照后 ,所有橘小实蝇雄虫耐压存活率
与对照相比均无明显差异 ,说明 3 组不同年龄的蛹经
90、100 和 105Gy 不同剂量辐照后不影响成虫寿命 ,耐
压存活率即压力下成虫的寿命长短只与幼虫期营养积
累有关 (表 3) 。
214 　不同剂量辐照对不同蛹龄不育性的比较
通常雄虫不育率由 F1 代卵的孵化率来表达 ,卵的
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　　　　表 2 　不同辐照剂量处理不同蛹龄的橘小实蝇飞行能力
Table 2 　Flight ability of at different pupae age of
Bactrocera dorsalis of different irradiation dose treatment
辐射剂量
irradiation dose ( Gy)
蛹龄
pupae age
飞行能力
fly ability ( %)
5 %显著水平
0105 significant level
- 1 67167 ±8162 ab
95 - 2 63133 ±3151 ab
- 3 59133 ±3179 ab
- 1 65133 ±7157 ab
100 - 2 61133 ±3151 ab
- 3 58100 ±3100 ab
- 1 64133 ±3106 ab
105 - 2 57167 ±2152 ab
- 3 54133 ±5177 b
0 (CK) N 73133 ±8108 a
表 3 　不同辐照剂量处理不同蛹龄羽化后成虫的耐压存活率
Table 3 　Survival rate of adult under stress of different
irradiation treatment at different pupae age
辐射剂量
irradiation
dose ( Gy)
蛹龄
pupae age (d)
存活率
survival
rate ( %)
5 %显著水平
0105 significant
level
- 1 52167 ±5103 a
95 - 2 51133 ±3106 a
- 3 50100 ±4100 a
- 1 51133 ±9124 a
100 - 2 52167 ±5103 a
- 3 53133 ±7102 a
- 1 55133 ±3106 a
105 - 2 53133 ±3106 a
- 3 52100 ±4100 a
0(CK) N 53133 ±4116 a
表 4 　辐照处理的成虫与正常雌蝇
交配后产生的 F1 代卵的孵化率
Table 4 　F1 egg hatch percentage of irradiated males
mating with unirradiated females after different
irradiation treatment at different pupae age
辐射剂量
irradiation
dose ( Gy)
交配类型
type of
mating
( ♂×♀)
F1 代卵孵化率 egg hatch rate of F1 ( %)
成虫龄 10d
adult
age 10d
5 %显著
水平
0105
significant
level
成虫龄 17d
adult
age 17d
5 %显著
水平
0105
significant
level
- 1d ×N 0179 ±0141 b 0169 ±　0124 b
95 - 2d ×N 0158 ±0134 b 0153 ±　0129 b
- 3d ×N 0151 ±0129 b 0148 ±　0127 b
- 1d ×N 0164 ±0155 b 0162 ±　0148 b
100Gy - 2d ×N 0144 ±0135 b 0143 ±　0126 b
- 3d ×N 0134 ±0142 b 0137 ±　0129 b
- 1d ×N 0153 ±0140 b 0158 ±　0146 b
105Gy - 2d ×N 0140 ±0148 b 0117 ±　0121 b
- 3d ×N 0125 ±0135 b 0113 ±　0113 b
0 (CK) N ×N 70100 ±9106 a 65150 ±11108 a
孵化率越低 ,不育率越高 ;反之 ,不育率越低。从表 4
可以看出 ,F1 代的孵化率随辐射剂量的升高而降低。
与对照组相比 ,所有剂量组 10 和 17d 的卵孵化率
均大大降低 ,且与对照组存在显著差异。每个剂量组
均是 - 1d ×N 的孵化率最高 , - 2d ×N 次之 , - 3d ×N
最低。表明辐射后的不育率很高。
3 　讨论
雄性不育技术的应用要求所培育释放到田间的不
育雄虫具有与野生雄虫相当的竞争能力 ,通过与野生
雄虫竞争能成功和野生雌虫交配 ,但不产生后代 ,从而
达到最终控制害虫的目的。竞争能力是从不育雄虫羽
化到交配 (精子的传递)过程中一序列质量参数的综合
产物 ,包括羽化率、飞行能力、耐压存活率等等[12 ] 。
由于卵和幼虫对辐射的敏感性强 ,不易控制 ,同时
处理、释放也不方便 ,因此选择蛹作为辐射虫态是最适
宜的。橘小实蝇的蛹期在实验室人工饲养条件下一般
为 10d 左右 , 不同发育阶段的蛹对辐射的敏感性不
同。低龄蛹对机械损伤敏感 (这是大量人工饲养时确
定筛蛹时间的依据) 、对辐射敏感性强 ,较低的辐照剂
量能导致其不育 ,但对体细胞损伤较大 ;随着蛹龄增
大 ,辐射对体细胞的损伤减少但不育性降低。
因此 , - 3d 的蛹接受辐照处理后 F1 代孵化率最
低 ,但羽化率与其他处理相比差异显著 ,原因可能是辐
射影响 - 3d 蛹的生殖细胞的同时也损伤体细胞 ,易造
成死蛹和成虫畸形 ,因此 ,羽化率、飞行能力和耐压成
活率均较低 ,不能获得有竞争力的不育成虫。对 - 1d
的蛹进行辐照 ,蛹接近羽化 ,核辐射对其体细胞和生殖
细胞影响均不明显 ,容易出现不育性不完全。
接受辐射的蛹中不可避免会有少量发育不整齐
的 ,辐照时前后不同批次的蛹通常需要通过降低温度
减缓发育速度 ,或升高温度加快发育进度来调整蛹龄 ,
使其基本一致 ,以方便辐照后不育雄虫的储运和释放 ,
结合本研究的结果 , - 2d 的蛹龄是最佳的 SIT 辐照蛹
龄。
North 等认为雄虫交尾竞争能力和寿命同辐照剂
量正好相反 ,辐照剂量低 ,成虫竞争力就强[13 ] 。辐照
剂量的选择是应用 SIT 的关键 ,剂量太低导致不育性
降低 ,释放到田间后有可能会产生严重的生态安全事
故 (相当于释放了大量的可育昆虫到田间 ,助长了田间
害虫种群的密度) ;剂量太高又会导致不育雄虫在田间
丧失竞争能力 ,降低 SIT 的应用效果 ,因此 ,需要调和
高不育性和高竞争力的矛盾。
525　5 期 橘小实蝇雄性不育技术———雄蛹辐照最佳时期和剂量
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导致大多数实蝇雌虫不产卵的辐照剂量普遍要低
于导致雄虫接近完全不育的剂量 ,因此雄虫不育的最
小辐照剂量要高于导致雌虫不产卵的剂量。但即使同
一容器中同时被辐照的蛹吸收的剂量也不完全相同 ,
为确保所有的蛹都能接受到最少的不育剂量 ,辐照时
剂量应稍高于最少的特定剂量[14 ] 。梁广勤等研究表
明经过 95Gy 处理的橘小实蝇雌虫不产卵[15 ] ,因此 ,
100Gy 是雄性不育的最佳辐照剂量。
本研究中 , - 2d 的蛹经 100Gy 的剂量辐照后 ,羽
化率、飞行能力和耐压成活率、不育性与其他处理相比
较没有出现明显差异 ,原因可能是辐射影响生殖细胞 ,
主要是使精子发生变异 ,导致受精卵发育受阻或畸形 ,
显示出致死效应 ,使杂交不产生后代 ;但此剂量的辐照
对体细胞又影响不大。在实际应用中 ,虽然其 F1 仍有
约 014 %的孵化率 ,由于是大批量的持续释放 ,而且还
同时配合其他防治措施 ,因此如此低的孵化率是可接
受的。
参考文献 :
[ 1 ] 　Bateman M A. The ecology of fruit fly. Annu Rev Entomaol , 1972 , 17 :
493～518
[ 2 ] 　林进添 ,曾 　玲 ,等. 橘小实蝇的生物学特性及防治研究进展.
仲恺农业技术学院学报 , 2004 , 17 (1) :60～67
[ 3 ] 　孙国坤 ,陈加福 ,等. 桔小实蝇综合防治试验初报. 华东昆虫学
报 ,2000 , 9 (1) :116 - 119
[ 4 ] 　Knipling E F. Possibilities of insect control or eradication through the use
of sexually sterile males.J Econ Entomol , 1955 , 48 :459～462
[ 5 ] 　IAEA. Thematic plan for fruit fly control using the steril insect technique.
Vienna , Austria ,1999
[ 6 ] 　Barry J D , McInnis D O. Effects of irradiation on Mediterranean fruit
flies ( Dipetra : Tephritidae) : emergence , survivorship , lure attraction ,
and mating competition. Ecology and Behavior , 2003 , 96 (3) :615～622
[ 7 ] 　Krafsur E S. Sterile Insect technique for Suppressing and eradicating
insect population : 55 Years and Counting , J Agric Entomol , 1998 , 15 :
303～317.
[ 8 ] 　Steiner L F , Hart W G, et al . Eradication of the fruit fly from the
Mariana Islands by the Methods of male annihilation and sterile insect
release.Journal of Economic Entomology. 1970 , 63 (1) :1131～1135
[ 9 ] 　Stephen H S , McCombs S D. Genetics and ecology of colonization and
mass rearing of Hawaiian fruit flies ( Dipetra : Tephritidae ) for use in
sterile insect control programs. Proceedings of the Hawaiinan
Entomological Society , 1993 , 32 :21～38
[10 ] 　Busch2Petersen E , Ripfel J , et al . Isolation and mass rearing of a pupal
genetic sexing strain of the Mediterranean fruit fly , Ceratitis capitata
(Wied. ) . Modern Insect Control : Nuclear Techniques and Biotechnology
Proc. Int Symp Vienna , 1987. IAEA STIΠPUBΠ1988 , 763 :211～219
[11 ] 　Endrichw J H , Robinson A S , et al . Medfly areawide sterile insect
technique programmes for prevention , suppression or eradication : the
importance of mating behavior studies. Florida Entomologist , 2002 , 85
(1) :1～13
[12 ] 　Meats A. A quality assurance measure for field survival rates of released
sterile flies based on recapture rates. Gen Appl Entomol , 1998 , 28 :39
～46
[13 ] 　North D T , Holt G G. Population control of pest Lepidoptera :The genetic
and physinlogical basis. Manitoba entomologist , 1970 , 20 :465～470
[ 14 ] 　Zavala j l , Ferro M M , et al . Dosimetry practice for the irradiation of the
Mediterranean fruit fly Ceratitis capitata ( Wied. ) . 1985 ,23～30. In
IAEA [ ED ; High dose dosimetry , Prceedings of the International
Symposium , IAEA STIΠPUBΠ671 ,IAEA ,Vienna ,Austria
[15 ] 　梁广勤 ,梁　帆 ,等. 桔小实蝇不育处理实验初报. 江西农业大
学学报 ,2003 , 25 (6) :904～905
(上接第 531 页)
[40 ] 　杨　婷. 番茄盐胁迫下的生理生化特性及耐盐相关基因的分离.
华中农业大学硕士论文 ,2006 ,9～32
[41 ] 　刘俊君 ,黄绍兴 ,等. 高度耐盐双价转基因烟草的研究. 生物工
程学报 ,1995 ,11 (4) :381～384
[42 ] 　Tsonev T D , Lazova G N , et al . A possible role for jasmonic acid in
adaptation of barley seedlings to salinity stress. Journal of plant growth
regulation (USA) , 1998 , 17 (3) : 153～159
[43 ] 　Epstein E. The anomaly of silicon in plant biology. Proc. Natl . Acad.
Sci . USA , 1994 , 91 : 11～17
[ 44 ] 　Liang Y2C. Effect of silicon on enzyme activity and sodium potassium and
calcium concentration in barley under salt stress. Plant and Soil , 1999 ,
209 : 217～224
[45 ] 　梁永超 ,丁瑞兴 ,刘　谦. 硅对大麦耐盐性的影响及其机制. 中国
农业科学 ,1999 ,32 (6) :75～83
[46 ] 　黄有总 ,张国平. 大麦耐盐机理与化控增强耐盐性的研究进展.
大麦科学 ,2003 ,2 :29～32
[47 ] 　龚　明 ,赵方杰 ,等. NaCl 胁迫对大麦硝酸盐吸收和有关酶活的
影响. 植物生理学通讯 ,1990 ,26 (2) :13～16
[48 ] 　Ai2Karaki G N. Barley response to salt stress at varied levels of
phosphorus. Journal of plant nutrition (USA) , 1997 , 20 (11) : 1635～
1643
[49 ] 　赵可夫. 植物抗盐生理. 北京 :中国科学技术出版社 ,1993 ,24～91
[50 ] 　Hasegawa P M , Bressan R A , et al . Plant cellular and molecular
responses to high salinity. Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol , 2000 ,
51 : 463～499
625 Journal of Nuclear Agricultural Sciences
2007 ,21 (5) :523～526
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net