精密X射线辐照仪冷藏环境箱对蚊虫和采采蝇不育昆虫技术适用性的生物评价

《Journal of Economic Entomology》：Suitability of a chilled environmental box of the Precision X-RAD 320 cabinet style irradiator for the irradiation of mosquitoes and tsetse in the context of the sterile insect technique

本研究针对不育昆虫技术(SIT)中昆虫辐照环节的关键问题，评估了配备冷藏环境箱的Precision X-RAD 320型X射线辐照仪对埃及伊蚊、阿拉伯按蚊和冈比亚舌蝇的绝育效果。研究发现该设备在7°C冷藏条件下对成虫辐照不会影响绝育效果，且成虫与蛹期辐照的剂量反应无显著差异，为病媒昆虫规模化绝育提供了安全高效的技术方案。

　　

在人类与虫媒传染病的漫长斗争中，不育昆虫技术（Sterile Insect Technique, SIT）犹如一柄精准的"昆虫避孕"手术刀，通过释放绝育雄虫来压制野生种群数量。这项技术尤其适用于登革热、疟疾和非洲锥虫病等重大疾病的媒介控制。然而传统辐照手段存在明显瓶颈：γ射线辐照器涉及放射性源的安全管控难题，而常规X射线设备在处理需低温麻醉的成虫时，往往因制冷装置占用空间导致有效辐照容积大幅缩水。

国际原子能机构昆虫害虫控制实验室的科研团队将目光投向一款革新性设备——配备环境箱的Precision X-RAD 320型X射线辐照仪。其独特设计的冷藏腔室（53×54×50厘米）可在辐照全程维持7°C恒温环境，使昆虫在静止状态下接受均匀辐照，避免机械损伤的同时最大化利用辐照空间。这项发表于《经济昆虫学杂志》的研究，系统评估了该设备对三种重要病媒昆虫的绝育效能，为病媒防治领域提供了新的技术选择。

关键技术方法包括：1）使用Gafchromic薄膜剂量计进行精确剂量测定（不确定度<4.84%）；2）采用国际原子能机构标准虫株（埃及伊蚊、阿拉伯按蚊、冈比亚舌蝇）进行生物验证；3）通过三参数对数逻辑（LL.3）和威布尔（W1.3）模型拟合剂量反应曲线；4）运用广义线性混合模型（GLMM）比较不同处理组的绝育率差异。

剂量反应曲线的建立

研究人员通过精密剂量测定系统确认，在标准参数（320kV，12.5mA）下辐照区域的剂量均匀比达到1.01。如图2所示，埃及伊蚊在55Gy剂量下即可实现>99%的绝育率，且蛹期与成虫期的剂量反应曲线无显著差异（P>0.05）。值得注意的是，在20Gy低剂量时，成虫表现出更强的辐射抗性（χ2=62.098，P<0.0001），但在操作剂量区间（50-70Gy）该差异消失。

低温环境对绝育效果的影响

如图3所示，7°C冷藏条件下埃及伊蚊的绝育曲线与室温组高度重合（F=2.084，P=0.179）。阿拉伯按蚊的实验结果（图4）同样显示冷藏与非冷藏组无显著差异（F=0.948，P=0.353），但模型预测显示在20-50Gy低剂量区，非冷藏雄虫的辐射敏感性更高。

采采蝇的辐照响应

冈比亚舌蝇的实验结果（图5）表明，低温处理（χ2=0.0109，P=0.917）和辐射剂量（χ2=0.6707，P=0.955）均未影响蛹的羽化率。通过一膨胀贝塔回归模型分析显示，温度处理（P=0.291）和虫态（P=0.063）对绝育率均无显著影响（表1）。如表2所示，蛹期辐照的ED₅₀（半数绝育剂量）较成虫期低约10Gy，说明蛹期对辐射更敏感。

剂量率效应的深入分析

研究团队通过整合历史数据发现重要规律：随着剂量率从1.8Gy/min（Gamma Beam GB127）升至84Gy/min（GC220），埃及伊蚊的ED₅₀从9Gy增加至18Gy（图7）。阿拉伯按蚊的剂量反应曲线（图8）同样显示，在16-93Gy/min较高剂量率区间需要更高绝育剂量。这种现象符合放射生物学原理——较高剂量率可能通过限制损伤积累时间而降低辐射生物有效性。

本研究证实X-RAD 320辐照仪在4Gy/min的中等剂量率下，能实现对三种重要病媒昆虫的高效绝育，且冷藏环境不会引起辐射防护效应。该设备解决了传统辐照中成虫处理的技术瓶颈，其环境箱设计为需要长时间辐照的蛾类和甲虫等害虫的SIT应用开辟了新途径。研究揭示的剂量率效应规律更为优化辐照协议提供了重要理论依据，推动不育昆虫技术向更安全、高效的方向发展。