全 文 ：第 50 卷 第 9 期
2 0 1 4 年 9 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 50，No. 9
Sep．，2 0 1 4
doi:10．11707 / j．1001-7488．20140925
收稿日期: 2013 － 04 － 25; 修回日期: 2014 － 05 － 25。
基金项目: 合肥市科技局重点项目“杨树害虫无公害综合控制技术研究”［合科(2007)15 号］。
* 丁玉洲为通讯作者。
应用辐射不育技术防治杨树虫害桑天牛*
唐燕平1 方国飞2 苏远达1 丁玉洲1 张 铁1 谢 菲1 王同生1
(1．安徽农业大学 合肥 230036; 2. 国家林业局森林病虫害防治总站 沈阳 110034)
关键词: 桑天牛; 60 Coγ 射线; 辐照; 雄性不育
中图分类号: S763. 306. 6 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2014)09 － 0180 － 04
Control of Apriona germari by Ｒadiation Sterility Technology
Tang Yanping1 Fang Guofei2 Su Yuanda1 Ding Yuzhou1 Zhang Tie1 Xie Fei1 Wang Tongsheng1
(1. Anhui Agricultural University Hefei 230036; 2. General Station of Forest Pest Management of SFA Shenyang 110034)
Abstract: The effects of 60 Co γ-ray irradiation on male sterility of indoor-reared Apriona germari were studied． The
results showed that the male adults of A． germari irradiated with 60 Co γ-ray of 100，150，200，and 250 Gy maintained the
normal levels of feeding，excretion and mating． The male adults successfully mated the female adults without irradiation，
and the mated females were able to cut grooves and oviposit normally． Additionally，the longevity of the irradiated male
adults were not affected except for that with the highest dosage of 250 Gy that decreased obviously the insect longevity． The
mated female adults with the mail adults irradiated with 60 Co γ-ray of 150，200，250 Gy had the normal eggs，but the eggs
failed to hatch． Thus，the dosages of 150，200，250 Gy were considered to be sterile irradiation of A． germari． In
addition，the 100 Gy irradiated males also largely reduced the larvas hatching rate to only 0. 76%，showing that this
dosage could be considered sub-sterile irradiation of A． germari． In terms of the cost and effect，the dosage of 150 Gy was
recommended for practical usage．
Key words: Apriona germari; 60 Coγ-ray; irradiation; effect; male sterility
杨树(Populus)具有速生、丰产、繁殖容易等特
点，已经成为世界上分布最广、适应性最强的树种。
我国处于世界杨树的中心分布区，杨树遍及全国，栽
植面积居世界之首，发展杨树产业是当前我国林业
建设的重要方面，而以天牛为主的蛀干害虫常年严
重发生，对我国林业建设及自然景观造成严重危害。
在我国长江流域危害性最大的为桑天牛 ( Apriona
germari)。据在安徽合肥地区杨树林中的调查，桑
天牛的个体数量占所调查的 4 种天牛，即:桑天牛、
光肩星天牛( Anoplophora glabripennis)、星天牛( An．
chinesis)、云 斑 天 牛 ( Batocera horsfieldi ) 总 数 的
96. 3% (刘小林等，2010)。桑天牛以幼虫钻蛀杨树
枝、干韧皮部和木质部，轻则造成树势衰弱，重则导
致整株甚至成片枯死 (萧刚柔，1992; 李孟楼，
2010)。
天牛的防治是一个世界性难题。杨树树体高
大，桑天牛的危害部位高，常用的化学防治方法较难
实施且污染环境。采用树干基部打孔注药具有一定
的防治效果(方国飞等，2009)。探索桑天牛防控的
新途径是新时期森林健康保护工作的要求。20 世
纪 50 年代，自美国成功地应用辐射不育技术消灭家
畜害虫螺旋蝇(Cochliomyia hominivorax)，该技术引
起高度重视。目前，已广泛用于昆虫学领域，在地中
海 果 蝇 ( Ceratis capitata )、瓜 实 蝇 ( Bactrocera
cucurbitae)、苹果蠹蛾( Laspeyresia pomonella)等防治
上取得成功。昆虫辐射不育技术即对防治对象(雄
虫)某个虫态进行辐照处理，辐照后的个体不受损
伤，仍能保持正常的生命活动和寻找配偶能力;将经
过辐照处理的不育个体在该害虫发生地区连续大量
释放，与自然种群进行自由交配而不产生后代。经
数代之后，自然种群因不育导致数量大大减少，甚至
有可能完全消灭这一地区的该种害虫 (王华嵩，
1998; 戴克等，2010; 钟国华等，2012)。辐射不育
技术具有专一性强，防治效果持久等特点; 同时，该
第 9 期 唐燕平等: 应用辐射不育技术防治杨树虫害桑天牛
技术对环境友好，对人、畜和天敌无害。天牛属于 K
生态对策，其生殖繁育能力相对较弱，自然扩散能力
也有限，非常适合采用辐射不育技术。至今，国内关
于光肩星天牛和松墨天牛(Monochamus alternatus)
的雄性不育研究已有报道 (陈美红等，2004; 李咏
军等，2006; 牟建军等，2009)，但将辐射不育技术
应用于桑天牛的研究尚未见报道。
本试验采用60 Coγ 射线开展相关研究，以筛选
出最佳的辐照剂量、剂量率及辐照时间，为辐照不育
技术控制桑天牛提供科学依据。
1 材料与方法
1. 1 试验材料 1) 供试昆虫 于合肥市大杨镇加
拿大杨(P． × canadensis)林内采集健康的桑天牛雄
雌个体 60 对，共 120 只。同时，从安徽农业大学校
园周边采集新鲜构树 ( Broussonetia papyrifear)枝条
(长40 cm、2 年生)作为桑天牛食物。
2) 辐照源及剂量 辐照处理地点为国家林业
局辐照中心 (合肥 )。辐照源为60 Co，剂量率为
1. 5 Gy·min － 1; 辐照剂量设 100，150，200，250 Gy 4
个处理。
1. 2 试验方法 1) 补充营养量及排粪量测定 分
别将不同剂量辐照后的桑天牛雄成虫与正常雌成虫
配对，按每种剂量各 12 对(即各 12 个重复)，分别
放置于实验室养虫笼内，以构树的新鲜树枝进行饲
养，对每个养虫笼进行编号、挂牌、标记，观测并记录
辐照剂量、辐照时间、饲养时间。
每 2 天更换 1 次新鲜新鲜枝条，每 2 天对桑天
牛取食面积以及排粪量进行测量。
2) 生殖力测定 辐照处理后的雄虫与健康雌
虫配对后，分别测定相关指标。
产卵刻槽数量测定: 自发现有产卵刻槽之日
起，即逐次、逐号将换下的枝条集中，按原编号存放，
再逐号检查每个枝条上的产卵刻槽数，计入表中。
产卵量测定: 逐次、逐号检查有产卵刻槽的枝
条，轻轻挑开刻槽，以不损伤卵粒为准，查看有无卵
粒，计入表中。
幼虫孵化率测定: 逐号检查有卵枝条，每 2 天
检查 1 次，逐号记录孵化幼虫数，直至卵全部孵化
为止。
上述试验共记录 29 天，由此来评估辐照处理对
桑天牛生殖力的影响。
3) 成虫寿命测定 根据试验编号，逐号记录每
个养虫笼内桑天牛雌雄成虫的采集时间，并且在饲
养观察的同时记录死亡时间，直至成虫全部死亡，计
入表中，以此评价不同辐照剂量对桑天牛寿命的
影响。
4) 未辐照组 选取健康未经辐照处理的雄雌
成虫 12 对(即 12 个重复)，分别在养虫笼内进行饲
养，分别记录测定桑天牛补充营养量、排泄量、产卵
刻槽、产卵量、成虫寿命等数据。检查方法、时间与
辐照处理完全相同。
2 结果与分析
2. 1 60 Co 辐照对桑天牛雄成虫补充营养量的影响
如表 1 所示，经 4 种不同剂量(100，150，200，250
Gy) 60 Co 辐照后，桑天牛雄成虫日均补充营养量(取
食面积) 分别为 1 111. 25，1 259. 17，1 199. 83 和 1
069. 58 mm2，而对照组补充营养量为 1 200. 75
mm2。经 T 检验( df = 23，t0 . 0 5 = 2. 07，t0 . 0 1 = 2. 81)，
4 种不同剂量辐照与对照之间桑天牛雄成虫日均补
充营养量均差异不显著 ( t 值分别为 0. 908，0. 616，
0. 01，0. 395)，辐照处理各剂量未对桑天牛雄虫取
食行为产生不利影响。
2. 2 60 Co 辐照对桑天牛雄成虫排泄量的影响
经过辐照的桑天牛雄成虫，其取食后的排泄量是
生理活动是否正常的重要标志之一。如表 2 所示，4
种剂量辐照后，桑天牛雄成虫日均排泄量分别为
190. 00，219. 75，211. 08 和 198. 42 mg，而 对 照 为
212. 50 mg。4 种不同剂量辐照后桑天牛雄成虫日均
排泄量与对照之间差异均不显著( t0 . 0 5 = 2. 07，t0 . 0 1 =
2. 81;4 种剂量的 t 值分别为 0. 010，0. 002，0. 001，
0. 007)，4 种剂量的 t 值均极小，说明各辐照剂量对雄
成虫正常排泄无影响。同时，各剂量处理间雄成虫日
均排泄量也比较均衡，并不存在辐照剂量影响排泄量
的情况。
2. 3 60 Co 辐照对雌成虫产卵刻槽及产卵量的影响
桑天牛雌成虫在产卵时，会在在寄主植物枝干上
咬一刻槽，然后在刻槽内产卵，每刻槽内产卵 1 粒。
刻槽数与产卵数如表 3 所示。4 种剂量辐照后的桑
天牛，雄成虫可与正常雌成虫配对，且雌虫刻槽数与
对照之间的差异均不显著 ( t0 . 0 5 = 2. 07，t0 . 0 1 =
2. 81)，4 种剂量的 t 值分别为 0. 494，0. 064，0. 095
和 1. 207，表明各剂量处理的雄成虫与正常雌虫配
对对雌成虫咬产卵刻槽无显著影响。另外，各剂量
下雌成虫的平均产卵量与对照之间均差异不显著
( t0 . 0 5 = 2. 07，t0 . 0 1 = 2. 81)，4 种剂量的 t 值分别为
0. 697，0. 527，1. 298 和 1. 193，说明各剂量辐照的雄
成虫与正常雌成虫交配后，雌成虫正常产卵，其产卵
的生物学特性未受显著影响。
181
林 业 科 学 50 卷
表 1 60 Co 不同剂量辐照对桑天牛雄成虫日均补充营养量的影响
Tab. 1 The effect of different 60 Co irradiation doses on the daily amount of nutrition of male A． germari mm2
编号 No． 100 Gy 150 Gy 200 Gy 250 Gy CK
1 722 1 188 1 292 1 359 1 381
2 914 1 321 1 167 1 153 1 193
3 1 182 1 209 1 249 758 1 137
4 1 142 1 550 954 933 1 250
5 1 000 1 143 1 474 1 105 978
6 1 717 1 143 1 288 1 310 1 131
7 1 282 835 1 060 1 385 1 031
8 1 006 1 035 1 175 858 1 348
9 974 1 104 1 172 976 1 328
10 970 1 033 1 170 1 043 1 352
11 1 239 1 900 1 149 867 1 059
12 1 187 1 649 1 248 1 088 1 221
Mean ± SE 1 111. 25 ± 68. 80 1 259. 17 ± 86. 65 1 199. 83 ± 37. 15 1 069. 58 ± 59. 07 1 200. 75 ± 39. 28
表 2 60 Co 不同剂量辐照桑天牛雄成虫日均排泄量比较
Tab. 2 The effect of different 60 Co irradiation doses on the daily amount of feces of male A． germari mg
编号 No． 100 Gy 150 Gy 200 Gy 250 Gy CK
1 116 203 221 273 253
2 179 223 224 227 196
3 200 213 200 157 174
4 167 266 156 203 232
5 205 193 241 172 173
6 276 182 244 242 225
7 262 166 210 233 205
8 181 172 227 144 248
9 155 213 198 144 215
10 177 170 199 200 267
11 214 321 208 157 177
12 148 315 205 229 185
Mean ± SE 190. 00 ± 13. 16 219. 75 ± 15. 48 211. 08 ± 6. 75 198. 42 ± 12. 46 212. 50 ± 9. 46
表 3 60 Co 不同剂量辐照桑天牛产卵刻槽数和产卵数比较
Tab. 3 The effect of different 60 Co irradiation doses on the number of groove and oviposition of male A． germari
编号 No．
100 Gy 150 Gy 200 Gy 250 Gy CK
刻槽
Groove
卵
Egg
刻槽
Groove
卵
Egg
刻槽
Groove
卵
Egg
刻槽
Groove
卵
Egg
刻槽
Groove
卵
Egg
1 19 8 40 21 38 39 25 22 47 30
2 32 20 31 18 32 26 27 23 22 14
3 22 20 17 11 39 25 33 27 35 10
4 18 16 54 28 14 13 29 16 36 26
5 46 28 44 26 48 38 25 20 16 11
6 32 18 32 24 41 47 44 28 25 23
7 41 33 29 19 48 38 38 11 45 38
8 33 24 30 19 40 45 29 14 42 29
9 45 32 33 24 28 18 24 21 52 35
10 30 15 39 35 44 33 34 19 50 44
11 29 23 38 25 28 17 28 19 24 14
12 31 25 40 21 30 26 31 24 29 20
Mean ± SE
31. 50 ±
2. 64
21. 83 ±
2. 09
35. 58 ±
2. 65
22. 58 ±
1. 72
35. 83 ±
2. 85
30. 42 ±
3. 24
30. 58 ±
1. 70
20. 33 ±
1. 45
35. 25 ±
3. 48
24. 50 ±
3. 21
2. 4 60 Co 辐照对桑天牛雄成虫寿命的影响 4 种
辐照剂量处理对桑天牛雄虫寿命的影响见表 4。T
检验结果( t0 . 0 5 = 2. 07，t0 . 0 1 = 2. 81，4 种剂量的 t 值
分别为 1. 37，1. 79，1. 89，13. 08)表明:当辐照剂量
为 100，150 和 200 Gy 时，辐照组与对照间差异均不
显著，说明辐照处理对雄成虫正常寿命的影响不明
显; 而 250 Gy 辐照后的雄成虫寿命与对照差异显
著，表明该剂量辐照对其寿命有明显影响。
2. 5 60 Co 不同剂量辐照对桑天牛雄成虫生殖力的
影响 桑天牛卵的孵化率(或者幼虫孵化数)是衡
量辐照处理效果的重要参数。在 150，200，250 Gy
3 种辐照剂量下，雄成虫与正常雌虫交配均可以正
常产卵，但是，雌虫所产的卵无一孵化，即表明桑天
牛已经丧失生殖能力。而最低剂量 100 Gy 辐照处
理组共产有 262 粒卵(表 3)，其中仅有 2 粒卵孵化
为幼虫，幼虫孵化率仅为 0. 76%，即具有极弱的生
281
第 9 期 唐燕平等: 应用辐射不育技术防治杨树虫害桑天牛
殖能力。与此相反，在自然状态下，桑天牛雌成虫所
产卵的幼虫孵化率极高: 对照组平均每只雌成虫产
卵 24. 5 粒，卵的孵化数平均 23. 5 粒，幼虫孵化率为
95. 9%。由此可见60 Co 150，200 和 250 Gy 为桑天
牛雄成虫全不育辐照剂量，100 Gy 为桑天牛雄成虫
亚不育辐照剂量。
表 4 60 Co 不同剂量辐照对桑天牛雄成虫寿命的影响
Tab. 4 The effect of different 60 Co irradiation
doses on the longevity of male A． germari d
编号 No． 100 Gy 150 Gy 200 Gy 250 Gy CK
1 31 36 40 14 33
2 33 27 19 14 37
3 29 33 22 14 35
4 31 33 24 19 35
5 33 31 18 18 33
6 35 25 31 14 33
7 34 32 33 14 35
8 31 29 31 23 33
9 32 30 33 18 33
10 29 31 34 15 23
11 30 34 31 17 36
12 32 29 34 15 33
mean ± SE
31. 67 ±
0. 54
30. 83 ±
0. 89
29. 17 ±
1. 97
16. 25 ±
0. 82
33. 25 ±
1. 02
3 结论与讨论
3. 1 结论 60 Co 不同剂量(100，150，200，250 Gy)
的辐照对桑天牛雄成虫正常补充营养、排泄、活动、
寻找配偶和交配等活动均无影响。各剂量处理后的
雄成虫与未经辐照的正常雌成虫配对后，雌成虫均
可正常取食、交配、咬产卵刻槽和产卵。
60 Co 辐照剂量在 100，150，200 Gy 时，对桑天牛
雄成虫的寿命没有影响，而当剂量达到 250 Gy 时则
有明显影响。100 Gy 辐照的雄成虫与未辐照雌虫
交配后有极少后代产生，其他剂量均无后代产生。
表明 150，200，250 Gy 为桑天牛全不育辐照剂量，
100 Gy 为桑天牛亚不育辐照剂量。综合考虑效果
和成本，实际应用中以采用 150 Gy 辐照剂量为宜。
3. 2 讨论 昆虫的辐射不育性效果评价，主要通过
昆虫辐照后交配能力的强弱、卵孵化率、幼虫成活
率、成虫羽化率以及成虫的存活率、寿命、生育能力
等方面进行分析。牟建军等 (2005)研究证实辐射
后松墨天牛雄虫的寿命显著缩短，但与辐射雄虫配
对的松墨天牛雌虫产卵量未受影响。陈美红等
(2004)研究发现光肩星天牛雄虫寿命随着辐射剂
量增加而变短;同时，光肩星天牛辐照处理后，雄虫
交配行为以及正常雌虫刻槽数量也因辐照剂量增加
而受到抑制。这与本文研究结果略有不同。
辐照处理最直接的效果是影响昆虫繁育后代的
能力。本研究证实，桑天牛经辐照后其繁殖能力显著
降低。辐射不育导致昆虫不育的机制涉及多方面因
素。对螺旋蝇、苹果蠹蛾、光肩星天牛等昆虫的研究
证实，辐射技术能够引起昆虫酶的变化、染色体的改
变，从而导致不育 (牟建军等，2005 )。刘晓辉等
(2003)研究表明辐照处理可显著影响光肩星天牛雄
虫精子活力，导致繁殖力显著下降。王广利等(2008)
研究发现经辐照处理的青杨脊虎天牛 (Xylotrechus
rusticus)雄虫精子外观和结构明显异常。王广利等
(2014)研究表明，受辐照的桑天牛精子间发生粘连现
象，这可能对天牛的生殖或发育起决定作用，并可能
导致其当代成虫或 F1 代的不育。
今后，应进一步加强桑天牛辐射不育相关机制
的研究，同时开展桑天牛辐射不育技术野外应用与
效果评估等方面的研究，从而有效与持续地控制桑
天牛。
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(责任编辑 朱乾坤)
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