核技术在生物防治中的应用 (1)

研究论文 核技术在生物防治中的应用 王恩东 徐学农 ( 中国 农业科学院植物保护研究所、 植物病虫害生物学国家重点实验室， 北京1 0 009 4 ) 摘要: 本文综述了 核技术在生物防治中的应用，包括利用辐射不育防治害虫与生物防 治， 核技术与天敌的生产、运输和释放，以及释放辐射不育虫和释放天敌相结合防治害虫等 方面， 并简 要阐 迷核技术与生物防治在害虫区域治理中的应用。 关键词: 辐射不育;生物防治;害虫天敌; 人工饲养;害虫区 域治理 随着对生态和环境重要性认识的逐步加深和生物防治的发展， 核技术在害虫生物防治 中， 如利用辐射不育防治害虫的 “ 以虫治虫” 、核技术在天敌的生产、运输和释放中的应 用及释放辐射不育虫和释放天敌相结合防治害虫等方面应用的研究逐渐增多， 并且已 经开 始实际应用于区域治理害虫的项目，显示了核技术所具有的独特作用。 1 核技术辐射不育防治害虫与生物防治 应用释放辐射不育害虫的防治方法， 是利用辐射处理使害虫的遗传物质发生变化， 导 人自 然种群降低该害虫本身的潜在生殖力，称为 “ 害虫自 灭法” 。又因其 “ 以虫治虫” ， 属于生物防治。 但与其他生物防治的区别， 在于它是利用害虫延续种族的本能来达到消灭 该害 虫的 种群本身。 到目 前为止， 获得成功的 项目 多为根除双翅目 害虫。 鳞翅目 害虫F 、 代不育的发现使部分不育得到应用。 一些国家已应用昆虫辐射不育技术将螺旋蝇、 地中海 果蝇和 瓜实蝇等重要害虫根除， 或成功地防止了棉铃虫、红铃虫和墨西哥果蝇的扩散和建 立 种 群 。 我国 从20世 纪60年 代以 来已 对20种害 虫 如 玉 米 螟 ( 张 和 琴 等， 1 9 8 0 ) 2 、 桃 小 食 芯 虫 ( 李 元 英 等， 19 88) 和 柑 橘 大 实 蝇 ( 王 华篙等， 19 95) 4 等进 行了 利 用辐射不 育 技 术防 治的 研 究 。 2 核技术在天敌的生产、运输和释放中的应用 2 . 1 电 离辐射在害虫天敌人工饲养方面的 利用。 2 。 1 . 1 电离辐射显著地增加人工饲料的货架期 ， 射线和X射线能够有效地杀死细菌、 真菌、 病毒和原生动物等， 显著地增加人工饲 料的货架期。与用蒸汽或干热灭菌法相比较，电离辐射不至于造成饲料成分的损失， 如蛋 白 质变 性等; 对热敏 感的 包装膜、 饲料包装胶片一般不受， 射线和x 射线的 影响; 对不 能用过滤消毒的薪稠、 有粘性和有许多颗粒的饲料， 可直接用电离辐射灭菌。电离辐射突 基金项目: 国际 原子能机构合同项目( 项目 编号1 0 7 7 8) 作者简介: 王恩东， 助理研究员， 从事害虫的生物防治研究 地 址: 中国 农 业 科学院 植物 保护研究 所害虫天 敌组， Te l : 6 2 8 1 5 9 81， E 一 二1 : e nd on gwa ng y ah oo . c 。 二cn 科技创新与绿色植保 出的优点之一是能够在饲料包装之后进行消毒。 饲养天敌斑腹刺益蜷 ( Podisomac ul 俪nt ris)若虫的人工饲料， 在清洁的条件下制备 后用P ar afi lm薄膜包覆， 用约1 0 0 0 G y 的， 射线辐照处理， 置于4 的 低温下， 可以 保存 几 周 ; Bl oe m等 ( 20 00) 尝 试 用辐 照 处 理 多 种 捕 食 性 天 敌的 专 利 人 工 饲 料， 发 现 经 过 辐 照 处 理的 人 工饲 料 保 存 时 间 明显 延 长， 显 著 地 增 加了 货 架 期0。 2 . 1 . 2 电离 辐射对天敌寄主的保鲜作用 电离辐射不仅可延长人工饲料的货架期， 也可延长天敌寄主的贮藏时问， 起到保鲜作 用。这对天敌的生产、 运输和释放均有重要意义。 关 友 荣等 ( 19 9 1) 研 究， 采 用 印 Co一 ， 射 线 对 人 工繁 殖 赤眼 蜂的 寄 主 柞蚕 剖 腹 卵 保 鲜 做了辐照剂量和辐照前处理等试验， 发现最佳辐照处理后的剖腹卵在5 条件下贮藏3 0d， 在25条件下贮藏1 5 d ， 无污染发生， 寄生率与用新鲜卵相比 较差异不显著; 而未经辐照 处理的柞蚕剖腹卵， 在供试的保藏条件下保存不到一周就已 经腐败发臭， 而且不能被赤眼 蜂寄 生 ， 。 家蝇 ( M us cadomestica) 蛹可用于饲养寄生天敌蝇蛹俑小蜂 ( 今a la 喇a en di oW al k - er ) 。 50 0 G y 的， 射线辐照家 蝇蛹可使 之在适宜的 湿度和4 . 4 的 低温中 保 存约10周 。 2 . 1 . 3 电离 辐射通过杀死寄主体内的病原微生物来保护天敌 利用电离辐射可杀死天敌寄主体内的像微抱子类的病原微生物。微抱子经常出 现在规 模化饲养的寄主体内， 并通过寄主侵染天敌。U ndee n 等1984年发现一种浸染按蚊体的海 藻 小 抱 子 虫 ( Nose lna。 妙rae)的 抱 子 能 够 被30G y 的， 射 线 致 死0。 电离辐射增加天敌人工饲料的货架期、 延长天敌寄主的保存时间 ( 保鲜作用)和杀 死寄主体内的对天敌有害的病原微生物， 这样可灵活掌握释放天敌的时间， 从而有效地提 高了天敌规模化生产的产量和质量、降低天敌的生产成本、 提高天敌运输的 灵活性和天敌 释放的时效性。 2 . 2 用电 离辐射处理寄主， 延缓或阻 碍其发育，以 利繁放天敌。 电离辐射处理寄主， 延缓或阻碍其发育。这样可延长天敌寄生 ( 捕食)寄主 ( 猎物) 的时间和机会， 增加天敌寄生、 捕食的成功率， 利于天敌的大量繁殖。 长 尾蝇茧 蜂Di ac h as m i lno， hale ngicau d Q t a 一般寄生加勒比 按实蝇 ( A 二t rePhas u sP e n - sa)的 三龄幼虫， 用40场 的， 射线处理加勒比 按实蝇的三龄幼虫， 能延缓其发育， 这样 的幼虫能更好地被长尾蝇茧蜂寄生。在墨西哥塔帕楚拉进一步用D . le n g i c a u data和Dia - ch as m i mo， hat 勺 /o ni寄生不同辐射剂量处理的墨西哥按实蝇 ( A na时 rePhal “ d 云 二) ， 西印度按 实蝇 ( A 二t 哪h a o 6 l iq ua) ， 山榄按实蝇 ( A n o t reph a 3 e ， e n t i n a )和地中海实蝇 ( Cer a t i t is c 即i ta ta ) 的6 d 、 7 d 、 s d 和g d 的 幼虫， Z o G y 和4 o G y 可完全使这几种按实蝇 ( A n a s t re p h a ) 属 害 虫 和 地中 海 实 蝇 幼 虫 发 育 缓 慢， 到 蛹 而 不 再 发 育 0 ， 利 于D . le ng icau da ta 和D . tryoni 对它们的寄生。 在田间害虫密度低时释放这些辐照的幼虫， 可增加天敌的种群密度。 地中 海粉斑螟 ( 冷h es t iak ue hnicl z a) 和印度谷螟 ( Plod 记inte ， “ nc te u a) 的 卵和幼虫经 辐照 后 不 能 孵 化 或 不能 化 蛹， 有 利 于 寄 生 蜂的 寄 生 ” 一 2 。 如 地中 海粉 斑 螟第1 天 产的 卵 用4 0 一 3 00G y 辐照后， 广赤眼 蜂 ( 升 交 h Q g r O m lna o a nesce ns )对其寄生率高于对照， 第2 天产的卵在20一 40伪辐照后寄生率也优于对照。 研究论文 2 . 3 低剂量辐照对天敌昆虫的刺激作用 低剂量辐射对天敌昆虫的生命力、 抗病性和生殖力等有刺激作用， 从而有利于天敌昆 虫的繁殖和提高天敌昆虫的品质。 B al e v s k i 和G e n c h e v( 2 (X)4 )研究了1 0 G y 低剂量辐照天敌麦蛾茧蜂 ( Hab ro b raco n he - b eto; )成蜂， 使麦蛾茧蜂雌蜂的寿命和产卵期明显延长， 从而显著地增加了麦蛾茧蜂对地 中 海 粉 斑 螟 卵 的 寄 生 能 力 3 。 王 恩 东等 ( 2 00 4 ) 研 究 发 现: 1 00一 3 00m G y 的 印 Co一 ， 射线低剂 量 辐照对螟黄赤眼 蜂 ( 乃 交 h o g r a m ma ch ilonis)的繁殖力具有刺激作用。以棉铃虫 ( 从 绍 ic ， a a nn妙ra)卵为寄 主， 低剂量辐照螟黄赤眼蜂成虫后显著地增加了其F ; 和F Z 代对棉铃虫卵的寄生和出蜂率 以 及 后 代的 雌 性比 4 。 3 释放辐射不育虫与释放害虫天敌相结合防治害虫 3 . 1 利用辐射 不育虫工厂生产的部分害虫大量饲养天敌 加勒比按实蝇是美国佛罗里达州加勒比按实蝇饲养工厂的主产品， 这里同时生产长尾 蝇 茧 蜂D . lo ngw a ndata ， 周 产 可 达l x lo “ 头 ， ，“ 1 。 位 于 墨 西哥 塔帕 楚 拉的 饲 养4 种 按 实 蝇 属 害 虫的 工 厂， 同 时 生 产 其寄 生天 敌D . t ryoni ， 周产 可 达1 ， s x lo ， 一 2 . 0 x l 护头， 商 业化 出售， 供本国和 美国 释放使用 6 。 3 . 2 挂放辐射不育害虫卵、幼虫或蛹以增殖田间害虫天敌 挂放害虫的不育卵、 幼虫或蛹， 有助于田间害虫天敌的增殖。尤其是在田 间害虫种群 密度低时， 释放不育害虫， 对于迅速建立和维持其天敌种群有重要意义。 zubri。 等 ( 200 1) 用50伪辐射剂量照射的舞毒蛾 ( 与 饥 an沉 a 成 sP ar)卵或幼虫放置 于田间， 孵化出的幼虫和辐照的 幼虫发育迟缓。在田间从这些幼虫中 大量检出寄生蜂， 尤 其 是 黑 腿 盘 绒 茧 蜂 ( co tes iamela no sc e la ) ” 。 王 恩 东 等( 20 05) 实 验 发 现: 3 00G y 的 印 C o 一 ， 射 线 辐 照 致死的 棉 铃虫卵 可 使棉 铃 虫 的优势卵寄生天敌螟黄赤眼蜂的自 然种群寄生高峰延长Z d 以上， 连续寄生7 d ， 寄生率可 提高55%。 在 棉田 棉铃 虫2 一 3 代非高峰期挂3 00份辐照棉铃虫卵可 延续螟黄 赤眼 蜂种 群， 使 第3 代 棉 铃 虫卵 的 寄 生 率 提 高1 倍， 棉 铃 虫的 防 治 效 果 达 到83 . 93% 9 。 3 . 3 同时释放辐射不育害虫 和释放害虫天敌的增效作用 释放不育害虫和天敌均可降低害虫的种群密度， 同时， 不育害虫的后代有利于天敌种 群的维持和增殖， 进一步抑制了害虫田间自 然种群。 加拿大的C os s en ti ne ( 2 000) 报道了在释放辐射不育苹果蠢蛾的苹果园中，由辐射处 理的 苹 果蠢蛾 交 尾所产的 不育卵能够成功地被释放的一种赤眼蜂 ( 乃 交 h og ra m lna p latlze ri Narg a rk atti) 寄生，而且少量的这种不育卵同样可以延续所引人的寄生蜂种群，降低了苹 果 蠢 蛾 所 造 成的 为 害 损 失 9 。 在美国夏威夷茂宜岛 ( M au i) 上的谷拉 ( K ul a) 地区进行了同时释放辐射不育虫和 寄 生 天 敌 蝇 茧 蜂D . :ryoni防 治 地中 海实 蝇的田 间 试验 。 1 9 8 9 年 在13 k 衬的防 治区 每 周 释 放辐 射不育虫3 00万头和幼虫寄 生天敌蝇茧蜂刀 . t ryoni约39万头， 为时5 个月。结果地 中 海实蝇的为害率比 对照降低12 . 3 倍。1 9 82年单独释放辐射不育虫使地中海实蝇的为害 率下降4 . 7 倍， 1 9 8 8 年 单独释 放D . t ryoni为害率仅下降1 . 3 倍 侧。 科技创新与绿色植保 4 核技术与生物防治等无公害的害虫防治法在重要害虫的区域治理中的应用 重要害虫的区域治理 ( A re a 一 w i dem anag e m eno 由于有效、经济和防效持久已被认 为是较好的防治害虫策略。生物防治及辐射不育技术等无公害的害虫防治方法由于其环境 和 生 态 意 义 在 重 要 害 虫的 区 域治 理中 占 据 举足 轻 重的 地 位川。 美国 在 加 州 南部的 重 要 棉 产区I m pe ril一带通过使 用种植抗虫品种、 性诱剂交尾干扰和释放辐射不育蛾等方法， 开 始根除棉红铃虫的项目; 在华盛顿州和奥勒冈州一带的苹果蠢蛾根除项目 中， 采用了性诱 剂 交 尾 干 扰 法 结 合 部 分 地 方释 放了 辐 射 不 育 蛾， 达 到 了 一 定的 防 治目 的 22 。 核技术在农业领域得到越来越广泛的使用。科学家在重视传统的辐射不育技术防治害 虫的同时， 也把核技术向 更宽阔的领域渗透。一些生物防治专家把目 光集中 在利用核技术 解决昆虫饲养上的一些难题上， 并做了有益的尝试。红足侧沟茧蜂 ( 对 c r 叩 l it iscroce 勿 es ) ， 一般寄生于Helioth is 或Helic ， a 属害虫的幼虫， 大蜡螟 ( 浇Z Z e 成 a melle ne lla)也是红足 侧沟茧蜂的寄主， 而大蜡螟的幼虫分泌物包围幼虫使红足侧沟茧蜂的寄生率仅达20%， 寄生出的 红足侧沟茧蜂成虫个体也明显变小。由于Hel谕 h is 或Helic o e ， a 属害虫的幼虫互 相残杀不能群体饲养， 大蜡螟则易于饲养， 大量饲养技术相当成熟。G re an y 等 ( 2 000) 提出 应 用电 离 辐 射改 变寄 主的 抵抗 力 ( 免 疫力) ， 这 样 可 能 有助 于 天敌的 寄 生侧。 如果 用， 射线 处理大 蜡 螟可能 取代Hel 奴 his或Hel 。 ， a 属 害 虫做 为寄 主， 这 样可以 解决替 代 寄主的寄生率低和所生产的天敌质量差等问题，同时也实现了 群体饲养并大大地提高了天 敌的饲养规模。 现在尽管试验用到ro 0G y 的辐射剂量处理大蜡螟都没有降低其幼虫分泌 的包围物以提高红足侧沟茧蜂的寄生率， 但此思路对其他的寄主 一寄生系统的研究是可取 的， 值得继续探讨。 此外， 在引进天敌防治本地害虫或杂草时， 需要充分评估其可能对本地物种、 环境和 生态等带来的 危害， 这时可以 利用辐射不育或亚不育技术。例如在引进食 用杂草昆虫天敌 时， 利用辐射导致这种天敌昆虫不育或亚不育进行喂饲试验， 鉴定其对其他寄主可能存在 的影响， 防止对有益植物带来危害。再进一步进行试验， 增加释放辐射不育或亚不育取食 杂草昆虫天敌的次数， 延长其取食时间 ( 相当于延长施用农药一样) ， 从而检验其对生态 的影响， 为是否引进做好充分的评估，以避免盲目 引进， 造成后患。 核技术的使用有助于天敌的生产、运输和释放， 和释放天敌相结合有助于更好地控制 害虫， 并在重要害虫的区域治理中 起到了重要的作用。因此， 核技术在有害生物的治理上 将有十分广阔的应用前景。 参考文献 【 1 王华篙.昆虫辐射不育技术的应用.中国核农学， 核辐射技术应用篇 ( 第十六章) ， 河南: 河南科 学技 术出 版社， 1 9 9 9 ， 7 9 3 一 5 2 3 2张 和 琴 和 楼 洪 章 . 玉 米 螟的 辐 射 遗 传 不 育 .中 国 农 业 科 学， 1 9 80， 1 : 70 73 3 李元英，康文和张和琴.桃小食心虫辐射不育的细胞遗传学研究.核农学报，1 9 88， 2 ( 4 ) : 2 07 一 2 1 3 4 王华篙， 胡建国， 路大光， 康文和张和琴.利用辐射不育技术防治柑橘大实蝇的示范试验.中国生 物防治， 1 9 9 5 ， 1 1( 4 ) : 1 5 6 一 1 5 9 5 C r e n ie r S ， G re an y P D a n d C o h e n AS .POt e n t i alform as s re l e as e ofi n s ， t p aras i to idsa n d p re d a t o “th ro u gh 研究论文5 0 5 d e v e l o p m e n t Ofa rt ifi c ialc u I tu rete c h n i叫e s ，I n : Pes t man 卿m e n t i n th e s ubt ro p ic s : B io l o gi c alc o n t ro l 一 a n o ri d a 伴rs 哪 c ti v e ， 1 9 94， p p l s l 一 2 0 5 6 B loe mKA a n d G re an y p .A u 娜e n ta t iv e b i o l o gi c alc o n t o l o f t h e p i n k h i b i sc u s m e al y b u g us i n g C 加to lae。 。 mont ro “ 瓦 七 ri ， re ared o n s t e ri l i z e d art谊 c i aldi e t .Wo r k i n g m a t e ri al ， 2 1卫 X ) ，I A E A一 3 1 4 一 D4 一 R C 一 7 9 4 .2 ， V i e n na 7 关友荣， 许英民， 樊守义， 张帆和孙彤.柞蚕剖腹卵辐照保鲜的初步研究.吉林农业大学学报， 1 9 9 1 ，1 3( 1 ) : 93 一 9 6 8 1 M o rsan P B ， S m i til e B J and Pat t e o o n RS .U s e Ofi rrad i a t e d p u p a e t o m as s c u l t u ret h e m i c ro h 卿e n o p t e o u s 训p alp aras i t o id sP ala呼a e ndiusw al k e r ( H y men o p t e 。: Ptero m al id ae) ，1 . 肘 王“ c a 面 mes t ica L ，( D i p t e r- a : M u s c id ae) ，J ，E n to mol .Sci 。1 9 8 6 ， 2 1 : 2 22一 2 2 7 9 U n de e n AH ， V an d e r M e e r R K ， S m it t l e B J a n d A v e 叮S W . The e ffec t ofg a llUna ra d i a t i o n o n 八 乞 3 e ma 以 - 邵 rae ( M i c ro s 卯 ra : N o s e m at id a e ) s p o rev i a b i l i ty ， g e rmin a t io n ， an d c a r 饰 h y drate s .J .肠t o z oo l ，1 9 5 4 ， 3 1 :4 7 9 4 8 2 1 0 S i v i n s k i J ， J e ro n i m o F a n d H o l l e r T .n e v e l o p m e n t ofae “ alre l e as e 。 OfD iaC h 创 m i mo甲 h a t 卿n i ( C a m e r- o n )( H y m e n o p t e ra: B raco n i d a e ) ， a p aras i to idth a t a t t k s t h e M e d i te rran e anfrui t fl y ， cera t it 臼c 叩it a ta ( W e i d e m 助 n ) ( D i 禅 er a : T 印 hrit i d a e ) ， i n th e G u at e m al anh i gh l an d s . B i oc o n tTOI Sc i en c e an d T e c h n ol o 盯， 2 0( 一旧 ，1 0( 1 ) : 1 5 一 2 5 川 T u n e b i l e k AS an d A y v azA .The u s e ofn u c l e art e c h n i q u e s for th e p rDdu c t io n a ndc o l o n i z at i o n o f Tri- 动 鳍m m lna o a nesce nswes twood I A E A一 3 1 4 一 D4 一 R C一 7 94.2 ， tom a n 卿 n o urm o th : 场hest iak u e 丙 n 衍 ll a Z e l l .W o rk in g m a te al ， 2 (X)1 ， V i e n n a 1 2 B rowe r J H ， P a r a s it iz a tio n of irra d ia t e d 。 9 罗an d e g g s fro m irra d ia te d a d u lts of t h e I n d ia n m e 日 m o th ( 肠 p i- d o p te ra : P 厂 a l i d ae) b y ， 卜 幼 h o g r a m nza p re t os u 。( H y m e n o p t e ra : T ri c h o gram m a t i d e ) .J .E c o n .E n t o m o l ， 1 9 8 2 ，7 5 : 9 3 9 9 科 B al e v s k e Nan d Gen c h e v N .S t i m u l a t i o n e ffec tso f lo wg a I1 1 m a ra d ia t io n d 胎 e s o n t h e e c to p aras i to id Hab ro - b raco n he be t o r s ay. 王恩东， 李咏军， ( H y m e n o p t e ra : B raco n i d ae ) . B u l g . J . gric . s c i . 2 00 4 ， 1 0 : 6 5 7 一 6 6 1 刘晓 辉 和 路 大 光 . 印 Co一 ， 射线 低 剂量 辐 照 对 螟黄 赤眼 蜂生活 力的 刺激 作 用. 核 农 ，.J，.J 14 目.卫门. .LL. 学报，2 X ) 4 ， 1 8( 5 ): 4 06一 4 1 0 1 5 W e e m s H V a n d H e p p n e r J B . c 面 b be a n F ru i t R y . D e p a rt m e n t 。 f E n t o m o lo 盯a n d N e m a t o l o 盯， u n i v e rs it y OfFl o ri d a ， a n d F l o ri daD e p a rt m e n t ofA 护c u l t u rea n d C o n s u m e r s e rv i c e s ， D i v i s io n ofPl a n t l n d u s t 叮F e a - t u red _ fl y 1 6 S t e ri l e C re a t u re s web s i t e .A v a i l abl e : h t t p : 刀 c reatu r e s. 、 i fas.u n .e d 叮 frui 口trop i c 心 c 丽b b e an_ frui t .H t m，M a rc h Z (X)1 in s e c t m as s re a ri n g fa c i l i t e s fa c il i t i e s d i re c t o ry .h t t p : / ww-w . l aea. 。 喇 p ro gram m e s/n a l 砂 d4/ p u b l ic/s i t 一 ma刃 2 . p df， 2 (X)2 1 7 z u b 行 。 ， M . an d N o v o t n y ， J . 仆e u t i l i 妙Ofs I T asa t oolforI n C r e a s eo f G y p s y m o t h c l a s s i c alb io lo gi c alc o n t ro l e ffi c ac y .W o rk i n g m a t e ri al ， 2 (X)1 ，I A E A一 3 1 4 一 D4 一 R C 一 7 94.2 ， V i e n n a 【 181 王恩东， 路大光， 李咏军和 刘晓 辉.挂放辐照棉铃虫卵对田间螟黄赤眼蜂种群密度的影响.迈人 21世纪的中国生物防治.中国 农业科学技术出版社， 2 005 1 9 c o s s e n t in e J E a n d j e n s e n L B M . R e l e as e s ofTr i c h O g ra m map l a t ne 八( H y m e n o p t e ra: Tric h o gr a m m at i d ae) i n a p p le orch ard， 。 n d era s te ri I e codl i n g moth re le as e p r 0 gr a m .B i o lo gi c 滋C on trol ， 2 洲 x ) ， 1 5( 3 ) : 1 7