全 文 ：　文章编号 :100028551 (2002) 0220080205
辐照对棉铃虫精子数量与活力的影响
刘晓辉1 　宋稼祥2 　李咏军1 　王华嵩1
(11 中国农业科学院原子能所 ,北京　100094 ; 21 中国农业科学院研究生院 ,北京　100081)
摘 　要 :辐照没有影响棉铃虫雄虫复射精管中有核精子束的数量和雌虫精包中有核精
子的数量 ,但影响了有核精子束成熟的过程。与 400Gy 辐照棉铃虫雄虫交配后 ,雌虫
受精囊中有核精子的数量与活力显著减小 ( P < 0105) 。
关键词 :棉铃虫 ;辐射 ;精子数量 ;精子活力
收稿日期 :1999208211
作者简介 :刘晓辉 (1971～) ,男 ,山西长治人 ,硕士 ,中国农业科学院原子能利用研究所助研 ,从事昆虫不育技术研究
如果辐照剧烈影响了精子传导及精子的数量与活力 ,那么辐照虫的交尾竞争力将要降低。
为最终阐明辐照对棉铃虫的交尾竞争力的影响 ,进一步研究辐照对精子数量与活力的影响是
必要的。
1 　材料与方法
111 　材料
试验中所用的棉铃虫为实验室饲养品系 ,源虫采自河南省。棉铃虫幼虫用玻璃管单独饲
养 ,饲料的主要成分为玉米粉、豆粉、酵母粉、糖和维生素。饲养及测试条件 :温度 26 ±1 ℃;湿
度 60 ±10 %R. H. ;光周期 14∶10 (明∶暗 ,06∶00AM～08∶00PM) 。棉铃虫成虫在 20 ×20 ×30cm
的铁笼中羽化 ,然后单对放入π×62 ×11cm 的玻璃罐中进行交配及产卵试验。
112 　方法
用剂量率为 2GyΠmin 60 Coγ射线 ,羽化前 12～24h 辐照蛹。解剖在 018 %的 Nacl 溶液中进
行 ,精子在这种溶液中可保持活动大约 30min。复射精管中有核精子束及精包中有核精子的
计数仿 Raulston[9 ]等使用的方法。
11211 　复射精管中有核精子束的计数方法 　有核精子束样本的制备 :取出完整的复射精管置
于载玻片上 ,用解剖针撕破管壁 ,有核精子束从复射精管中溢出。轻微敲击载玻片 ,或用解剖
针涂布使有核精子束分布均匀 ,盖上 24 ×32mm 的盖玻片 ,在相差显微镜下可精确地计数。
11212 　精包中有核精子的计数方法 　棉铃虫雌虫交配后立即取出完整精包 ,置于 1ml 018 %
的生理盐水中 ,撕开精包 ,用涡流振流器制成均匀的悬浊液。取 5μl 悬浊液 ,置于载玻片上 ,用
22 ×22mm 的盖玻片覆盖。在 Olymbus 相差显微镜下 ,选用 16 ×目镜和 20 ×物镜 ,计算出视野
直径为 1112mm。将制备好的片子置于显微镜下 ,横向每隔 2mm 作一次计数 ,每一次计数都从
竖向的一端到另一端 ,记录所有头部在视野范围内的有核精子 ,总作 11 次计数 ,得到 1 个精子
总数 f。精子数量为 (f ×1000 ×22)Π(5 ×11 ×1112) 。每个样本重复数 3 次 ,平均值作为最后结
果。
11213 　受精囊中有核精子数量与活力的估算 　由于棉铃虫雌虫受精囊中的有核精子难以稀
08 　核 农 学 报　2002 ,16 (2) :80～84Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
释而无法精确计数 ,因此这里只根据试验观察结果制定了一个大致的标准 ,方法如下 : + 1 表
示少量精子 ,受精囊显示透明或轻微的乳白色 ; + 2 表示中量精子 ,受精囊显示乳白色或轻微
红色 ; + 3 表示大量精子 ,受精囊显示红色。
受精囊中有核精子活力的估算仿 Shepherd[12 ] 使用的方法 : + 1 表示不活动 ; + 2 表示少于
5 %的精子显示缓慢活动 ; + 5 表示超过 85 %以上的精子十分活跃 ; + 3 和 + 4 是介于 + 2 与 + 5
之间的活动水平。解剖要求在 2～3min 以内完成 ,以避免时间对精子活力的影响。
2 　结 　果
211 　辐射对复射精管中有核精子束数量的影响
表 1 表明 ,辐照没有显著影响复射精管中有核精子束的数量 ( P > 0105) ,但随剂量的增
加 ,精子束的精量略微上升。这是由于辐照影响了有核精子束的成熟过程 ,正常有核精子束断
裂成了两束或更多束的小的精子束。图版 Ⅰ1～4 显示了正常有核精子束及种畸形精子束。
表 1 　辐射对棉铃虫复射精管中有核精子束数量(平均数 ±SD)的影响
Tabel 1 　The effects of irradiation on the quantity (mean ±SD) of
eupyrene sperm bundles in the duplex
剂量
dose ( Gy)
雄虫虫龄
age of male moth (h)
观察数
No. observed
有核精子束数量
Avg. No. eupyrene sperm bundles
24 15 2611 ±2015c
0 48 15 21316 ±9710b
72 18 34113 ±9911a
24 10 4616 ±2911c
250 48 12 21616 ±6817b
72 12 34416 ±8511a
24 10 6610 ±3210c
400 48 11 17318 ±7113b
72 9 39015 ±9414a
　　注 :表中同一列平均值后含不同字母的表示差异显著 (LSD 多元比较显著水平 :0105) ,下同。
Note :Means followed by different letters in the same column are significantly different (multiple range tests : LSD test with significant
level of 0105) , the same as the following.
212 　辐照对棉铃虫精包中有核精子数量的影响
表 2 结果显示 ,辐照对棉铃虫精包中有核精子的数量没有显著影响 ( P > 0105) ,而且精子
数量随剂量增加而上升的趋势消失了。这一结果表明 ,辐照处理以后 ,每束有核精子束所包含
的有核精子的数量减小了 ,辐照确实影响了有核精子束的成熟过程。
表 2 　辐照对棉铃虫精包中有核精子数量(平均数 ±SD)的影响
Tabel 2 　The effects of irradiation on the quantity (mean ±SD) of
eupyrene sperm in the spermatophore
剂量
dose ( Gy)
虫龄
age of male moth (h)
观测数
No. observed
有核精子数量
Avg. No. eupyrene sperm
24 10 83382 ±24824c
0 48 6 140984 ±34048a
24 3 82577 ±52273bc
250 48 4 132046 ±44556AB
24 3 88492 ±9444abc
400 48 4 126149 ±52102abc
18　2 期 辐照对棉铃虫精子数量与活力的影响
图版 Ⅰ　辐照导致的几种棉铃虫精子畸形
Plate Ⅰ　Several kinds of aberrational eupyrene sperm bundles and
eupyrene sperm induced by irradiation
1. 正常有核精子束 ; 2～41 几种畸形有核精子束 ; 51 正常有核精子 ; 6～81 几种畸形有核精子
1. Normal eupyrene sperm bundle ; 2～4. Several kinds of aberrational eupyrene sperm bundles ; 5. Normal
eupyrene sperm ; 6～8. Several kinds of aberrational eupyrene sperm
213 　辐照对棉铃虫受精囊中有核精子数量与活力的影响
表 3 表明 ,400Gy 显著影响了受精囊中有核精子的数量与活力 ( P < 0105) ;250Gy 仅影响了
受精囊中有核精子的活力 ( P < 0105) ,而对有核精子的数量没有显著影响 ( P > 0105) 。
精子数量相同条件下 ,辐照精子的活力比正常精子要低 ,而且随时间延长下降的更快。辐
照后 ,有核精子尾部的摆动频率也明显降低 ,辐照剂量越高 ,摆动频率越低。250Gy 的辐照处
理也显著影响有核精子的活力。
28 核　农　学　报 16 卷
表 3 　辐照对棉铃虫受精囊中有核精子数量(平均数 ±SD)及活力(平均数 ±SD)的影响A
Tabel 3 　The effects of irradiation on the quantity(mean ±SD) and the
activity (mean ±SD) of eupyrene sperm in the spermatheca
剂量
dose ( Gy)
观察数
No. observed (h)
有核精子数量
Ave No. sperm quantity
有核精子活力
Avg. No. sperm activity
0 54 2104 ±0173a 3124 ±1137a
250 34 1182 ±0156ab 2150 ±1111b
400 31 1152 ±0151b 1165 ±0188c
　　注 :由于棉铃虫受精囊中有核精子的数量与活力是根据试验观察的经验数值得到的 ,其结果不如以上两个试验结果精
确 ,从而不能按虫龄的大小分别作统计。这里仅对不同的处理作了整体的比较。
Note :Because the values of eupyrene sperm quantity and activity in the spermatheca were estimated according to experimental observa2
tion ,the results was not so accurate as those taken from duplex and spermatophore. Thus these results were just analyzed not by dif2
ferent moth ages but by whole treatments.
3 　讨 　论
高剂量辐射显著影响棉铃虫的精子传导 ,而且对受精囊中精子的数量与活力也有影响。
多配性昆虫受精囊中精子的数量与活力同雌虫以后的产卵及交配行为有关。Riana 等[11 ] 发现
雌虫受精囊中精液的存在抑制了雌虫非尔蒙的释放。Proshold 等[8 ] 引述受精囊中没有精子的
Gypsy moth 雌虫能恢复非尔蒙的产生释放并再次交尾。Snow 等[13 ]报导受精囊中活动精子的存
在 (与精子类型无关) 减小了 corn earworm 雌虫对自然雄虫的吸引力。North 等[16 ] 发现超过
80 %的再交配的 corn earworm 雌虫受精囊中包含不活动或碎裂的有核精子。在 tobacco budworm
交配行为的研究中 ,Raulston 等[10 ] 发现雌虫受精囊中精子的数量对再交配无明显影响 ,而受精
囊中精子或精子相关物质的存在影响了雌虫的再交配行为。
毫无疑问 ,受精囊中精液的存在与雌虫的交配能力有关。如果辐照强烈影响了精子传导 ,
影响了精子数量与活力 ,那么辐照虫的交配竞争力可能会降低。当昆虫暴露在离子辐射下 ,将
会产生两种细胞损伤 ,体细胞损伤和遗传损伤。一个理想的辐照处理应产生最小的体细胞损
伤和最大的遗传效应。但是为达到理想的遗传效应 ,将不可避免地产生体细胞损伤 ,使精子质
量受到一定影响。因此成虫经常被选择为辐照的对象以使体细胞损伤减小到最小程度。然而
蛹期辐照更为省力和经济。Bartlett[1 ]认为羽化前 24h 的成熟蛹是辐照处理的较好时期。
大多数鳞翅目昆虫蛹后期生殖细胞的分裂已经停止 ,精子将要成熟。Chen 等[3 ] 报道 to2
bacco budworm 精巢细胞分裂在羽化前 2～3d 停止。Holt 和North[5 ]认为 cabbage looper 在成虫阶
段没有精子发生的过程 ,而且大多数鳞翅目昆虫都是如此。这样 ,当辐照处理成熟蛹时 ,仅有
成熟或将成熟的精子受到了辐射影响。
同样 ,在羽化前 1d 棉铃虫的精子发生停留在精子阶段 ,卵巢主要包括有核精子束和无核
精子束。因此辐照对精子数量不应该有显著影响。结果显示 ,辐照没有显著影响棉铃虫复射
精管中有核精子束和精包中精子的数量 ,但是由于 400Gy 显著影响了棉铃虫有核精子束的成
熟过程和精子传导 ,因此雌虫受精囊中有核精子的数量与活力显著减小。400Gy 辐照处理还
影响了雄虫生殖生理其它一些方面 ,如有核精子断裂或畸形 (图 Ⅰ5～8 显示正常有核精子与
几种畸形的有核精子) ,辐照虫诱导产卵反应的能力降低等。250Gy 则仅影响了受精囊中有核精
子的活力 ,对精子传导及精子数量无显著影响。因此 250Gy 应该是一个合适的辐照处理剂量。
38　2 期 辐照对棉铃虫精子数量与活力的影响
Carpenter 等[2 ]指出 ,由于 Corn earworm 雌虫受精囊中的精子将被以后交配所产生的精子完
全取代[4 ,7 ] ,因此经辐照雄虫必须和正常雌虫一样能够诱导雌虫相同的产卵反应和交配行为。
如果辐照虫减小了雌虫的产卵量和交配间隔 (雌虫两次交配之间的时间) ,则来自正常雄虫的
精子将更具有竞争力。
400Gy 辐照处理显著影响了棉铃虫受精囊中有核精子的数量与活力 ,影响了雌虫的产卵
反应。在试验中发现与 400Gy 辐照虫交配后雌虫的交尾频率 (一定时间内雌虫的交配次数) 略
微高于与正常雄虫交配后的雌虫。这样看来 ,400Gy 不是一个适宜的辐照处理剂量。然而辐
照虫交配竞争力依赖于许多因素 ,如精子优先性 ,辐照虫的交配倾向等 ,因此对这些方面作进
一步研究是十分重要的。
参考文献 :
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TRANSFER OF THE SPERM BY IRRADIATED Helicoverpa armigera (L . NOCTUIDAE)
LIU Xiao2hui1 　SONGJia2xiang2 　LI Yong2jun1 　WANG Hua2song1
(1. Institute of Application of Atomic Energy , Chinese Academy of Aricultural Sciences , Beijing 　100094 ;
2. Graduate School , Chinese Academy of Agricultural Sciences , Beijing 　100081)
ABSTRACT :Gamma irradiation did not influence the quantity of eupyrene sperm bundles in du2
plex and that of eupyrene sperm in spermatophore , but affected the maturing process of eupyrene
sperm bundle. When males were given sterilizing dose of 400 Gy , the quantity and the activity of
eupyrene sperm in the spermatheca were reduced signif icantly ( P < 0. 05) .
Key words :cotton bollworm; gamma irradiation ; sperm quantity and sperm activity.
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