利用钴60伽马辐射优化番茄潜叶蛾不育昆虫技术与遗传不育术在伊朗的应用

《Scientific Reports》：Optimization of Co60 gamma radiation dose for applying sterile insect technique and inherited sterility on Tuta absoluta (Meyrick) in Iran

本刊推荐：为解决化学农药抗性日益严重的番茄潜叶蛾(Tuta absoluta)防控难题，Ashouri研究员开展了利用钴60伽马辐射优化不育昆虫技术(SIT)和遗传不育术(IST)的剂量研究。结果表明250 Gy辐射可实现雌虫完全不育和雄虫部分不育，F1代雄虫呈现100%不育特性，且辐射雄虫在竞争实验中表现出显著交配优势。这项研究为伊朗地区该入侵性害虫的绿色防控提供了关键技术参数。

　　

在全球农业可持续发展的背景下，化学农药的过度使用带来的生态污染和害虫抗药性问题日益凸显。特别是对番茄作物具有毁灭性危害的入侵物种——番茄潜叶蛾(Tuta absoluta)，其幼虫潜食叶肉组织的习性使得常规化学防治难以奏效，更令人担忧的是该害虫已对有机磷类、拟除虫菊酯类、阿维菌素等多种农药产生抗性。这种被称为"番茄杀手"的鳞翅目害虫能够造成80%-100%的产量损失，严重威胁着伊朗乃至全球的番茄产业安全。

面对这一严峻挑战，核农业研究领域的科学家开始将目光投向环境友好型的生物防控技术。不育昆虫技术(Sterile Insect Technique, SIT)作为一种物种特异性的生物防治方法，通过释放大量经辐射不育的雄虫与野生雌虫交配，从而降低害虫种群繁殖率。而针对鳞翅目昆虫特有的辐射抗性特征，研究人员进一步发展了遗传不育术(Inherited Sterility, IS)，利用半不育剂量辐射使害虫后代产生更严重的生殖障碍。

近期发表在《Scientific Reports》的研究中，伊朗核科学与技术研究机构的Shabnam Ashouri团队系统评估了钴60伽马辐射对番茄潜叶蛾的生物学影响，旨在建立适用于伊朗当地种群的不育昆虫技术/遗传不育术实施方案。这项研究的重要意义在于，它首次在人工饲料大规模饲养的基础上，针对伊朗地区的番茄潜叶蛾种群进行了辐射剂量优化，为后续田间应用奠定了坚实基础。

关键技术方法包括：建立人工饲料大规模饲养体系，对6日龄蛹进行钴60伽马辐射(剂量率118 Gy/h)，设置不同交配组合评估生殖参数，采用弗里德公式计算雄虫竞争指数，并通过F1代性别比例和不育率分析遗传不育效应。

研究结果方面，通过"亲代生殖力、生育力与不育率"实验发现，辐射剂量与生殖抑制效果呈正相关，250 Gy可实现雌虫完全不育，300 Gy使雄虫完全不育。在"成虫羽化与寿命"研究中，辐射未对羽化率和成虫寿命产生显著影响，保证了释放个体的生存竞争力。

"F1代性别比例与遗传不育"研究显示，经250 Gy辐射的雄虫后代出现明显的雄性偏向(74%)，且F1代雄虫与未辐射雌虫交配后产生100%不育，F1代雌虫也达到98.57%的不育率，证实了遗传不育效应的性别差异性。

在"雄虫交配竞争力"评估中，研究人员通过不同释放比例实验发现，辐射雄虫在所有测试比例(1:1:1至4:1:1)下均表现出显著竞争优势，竞争力指数均大于1，其中1:1:1比例已被证明足以实现有效的种群抑制。

讨论部分指出，本研究与先前国际研究存在剂量差异，这可能源于地理种群差异、辐射源(伽马射线vsX射线)以及剂量率等因素。特别值得关注的是，250 Gy辐射既能在亲代产生适当的不育效果，又能在F1代引发近乎完全的不育，同时保持辐射个体的生理功能和竞争能力，这种平衡使得该剂量特别适合在实际防治项目中应用。

研究结论强调，250 Gy的钴60伽马辐射剂量是伊朗地区番茄潜叶蛾不育昆虫技术/遗传不育术项目的理想选择，该剂量既能诱导亲代雌虫完全不育和雄虫部分不育，又能在F1代雄虫中产生完全不育效应。1:1:1的释放比例在实验室条件下已证明有效，为后续田间试验提供了重要参考。这项研究为伊朗番茄潜叶蛾的绿色防控提供了关键技术支撑，也为其他地区类似害虫的防治策略制定提供了科学范式。

从更广阔的视角来看，这种以核技术为核心的有害生物防控方法，不仅减少了化学农药的使用，降低了环境残留和害虫抗药性风险，还为实现农业可持续发展提供了新的技术路径。随着全球对农产品质量和生态环境要求的不断提高，不育昆虫技术/遗传不育术这类特异性强、环境友好的害虫防控技术，必将在未来农业害虫综合治理中发挥越来越重要的作用。