《Pest Management Science》：Optimal irradiation parameters for the development of the sterile insect technique in the seedcorn maggot Delia platura (Diptera: Anthomyiidae)
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背景：种蝇 Delia platura Meigen (Diptera: Anthomyiidae) 是蔬菜和田间作物的偶发性但具有经济重要性的害虫。在逐步淘汰关键杀虫剂的背景下，不育昆虫技术 (SIT) 代表了一种极佳的替代方案，但其实施需要确定在不损害雄性
背景：种蝇 Delia platura Meigen (Diptera: Anthomyiidae) 是蔬菜和田间作物的偶发性但具有经济重要性的害虫。在逐步淘汰关键杀虫剂的背景下，不育昆虫技术 (SIT) 代表了一种极佳的替代方案，但其实施需要确定在不损害雄性质量的前提下诱导高度不育的辐照条件。研究人员评估了X射线剂量 (20–40 Gy) 与蛹龄 (6–12 days) 的组合效应对 D. platura 的羽化、雄性畸形、诱导不育以及雄性交配竞争力的影响。
结果：研究人员的结果表明，20至40 Gy之间的X射线辐照在雄性中诱导了超过98%的不育率，而在较晚的蛹期进行辐照处理时，羽化率保持较高且畸形极少。剂量与发育阶段之间的相互作用影响了雄性竞争力，无论辐照时的蛹龄如何，在20 Gy下辐照的雄性表现出超过未辐照雄性的交配性能。
结论：这些发现确定20 Gy为SIT的操作最佳剂量，平衡了高度不育与高雄性质量。这项工作为北美地区针对 D. platura 开发SIT提供了首个基准参数。
种蝇 Delia platura (Meigen) (Diptera: Anthomyiidae) 是一种分布广泛且具有多化性（multivoltine，指一年发生多代）的农业害虫，严重危害多种蔬菜和田间作物，其幼虫也可在腐烂的有机物中完成发育。在早春阴冷潮湿的条件下，常爆发严重的虫害。目前已经发现该物种存在两种形态上无法区分的遗传品系，即H生物型和N生物型。在加拿大魁北克等地区，N生物型在5月的葱属作物中更为普遍。
目前，针对种蝇的主要管理策略是在播种时预防性施用杀虫剂，例如进行沟施或种子包衣。然而，由于部分有效杀虫剂已被淘汰，且广泛使用新烟碱类杀虫剂对土壤害虫的有效率不足10%，化学农药的大量使用还带来了抗药性风险、非目标生物死亡以及环境污染等严峻问题。因此，亟需开发环境友好的替代控制策略。不育昆虫技术 (SIT，指通过释放不育雄虫与野生雌虫交配以控制种群的方法) 是一种生物防治策略，已在其他Delia物种中成功应用。该技术依赖大规模饲养、辐照绝育并在野生种群繁殖期释放不育雄虫，使其与野生雌虫交配，从而减少后代数量。然而，针对种蝇，此前的相关研究（如Kim et al. (2001)使用钴-60源）缺乏对X射线辐照条件及雄性交配竞争力的评估。因此，研究人员开展了此项研究，评估了X射线剂量和蛹龄对种蝇N生物型和H生物型的关键生物学性状的影响。研究发现，20 Gy的X射线辐照10日龄蛹能够在保持高羽化率和雄性交配竞争力的同时诱导近乎完全的不育。这一成果为北美地区针对种蝇开发不育昆虫技术提供了首个基准参数，该论文发表在《Pest Management Science》期刊上。
在关键技术方法方面，研究人员从加拿大魁北克省南部野外采集样本，建立了H和N生物型种群。实验中，通过鉴定雌性的CO
1单倍型来确定后代生物型。将特定时间段内产下的卵转移至人工饲料中饲养，以获得同步发育的蛹群体。采用RS 1800Q X射线机对不同日龄（6、8、10和12日龄）的蛹进行不同剂量（0、20、30和40 Gy）的辐照处理。随后，将蛹分两部分：一部分用于观察成虫羽化率和雄性畸形率；另一部分置于交配竞技场中，按10:1的雄雌比例组合，观察记录产卵及卵孵化情况，以评估诱导不育性和雄性交配竞争力。数据处理采用广义线性混合模型 (GLMM) 评估各因素效应，并验证了H生物型在最佳参数下的表现。
在研究结果部分：
3.1 成虫羽化与雄性畸形 (N生物型)
通过广义线性混合模型分析表明，辐照剂量和蛹龄对N生物型的成虫羽化率没有显著影响。随着剂量增加，羽化率略有下降，但与未辐照对照组的差异极小（不足5%）。然而，雄性畸形比例随辐照剂量增加而上升，且高度依赖于蛹龄。边际斜率分析显示，剂量对6、8和10日龄蛹辐照后的异常雄性比例有显著影响，但对12日龄蛹无显著影响，表明晚期蛹对辐照的体细胞损伤不太敏感。
3.2 雄性与雌性的诱导不育 (N生物型)
研究发现，随着雄性辐照剂量的增加，所有蛹龄的卵孵化率均呈剂量依赖性急剧下降，在最高辐照水平下接近于零。经20至40 Gy辐照的雌虫与未辐照雄虫交配后均不产卵，表明雌性实现了完全不育。
3.3 对照组 (N生物型)
在未辐照的对照组中，蛹在操作时的日龄对卵孵化率有适度但显著的影响。在较晚蛹龄操作的卵孵化率更高，预测的平均卵孵化率从6日龄操作时的89.0%增加到12日龄操作时的94.4%。这表明早期隔离可能因缺氧或操作应激干扰性腺发育而降低生育力。
3.4 雄性竞争力 (N生物型)
竞争性测试表明，在早期蛹阶段辐照时，卵孵化率随剂量增加而增加，而在10或12日龄辐照时，剂量影响很小或没有影响。边际斜率分析证实，在较高剂量（30和40 Gy）下，蛹龄对卵孵化率有显著影响。例如，在40 Gy下，预测的卵孵化率从6日龄辐照的0.51降至12日龄的0.19，表明晚期辐照能更好地保持雄性交配竞争力。
3.5 H品系最佳辐照参数的验证
在20 Gy下辐照10日龄蛹，H生物型的成虫羽化率和无法飞行雄虫的比例未受到显著影响。20 Gy的辐照有效使雄性不育，H品系和N品系的预测残余生育力分别为0.26%和0.08%。辐照未影响交配竞争力，混合雄性测试中预测的平均卵孵化率为23.9%，表明雌性在很大比例的情况下与不育雄虫发生了交配。
在讨论部分，研究人员指出释放高质量的、其飞行能力和性行为不受辐照损害的不育雄虫是不育昆虫技术 (SIT) 的核心要求。本研究表明，20 Gy的X射线辐照晚期蛹在实现近乎完全不育的同时保持了雄虫的羽化和交配竞争力。由于幼体发育晚期有丝分裂基本停止，此时进行辐照可以避免对体细胞造成损伤，这一发现与其他双翅目昆虫如Liriomyza trifolii、Anopheles arabiensis和Drosophila suzukii的研究结果一致。令人意外的是，20 Gy辐照的雄虫表现出与对照相当甚至更好的竞争力，暗示了低剂量辐照可能存在的兴奋效应。由于目前尚无针对大规模饲养的性别分离系统，辐照导致雌性完全不育是一个理想的结果，可避免释放雌虫增加作物损害。此外，H生物型的总体交配概率低于N生物型，实施区域SIT计划时应考虑这种差异。未来需要在田间尺度进一步验证这些参数，以确认辐照雄虫的散布、群飞行为和交配成功率。
研究结论部分翻译如下：本研究确立了针对 D. platura 实施不育昆虫技术 (SIT) 的基准参数。总之，用20 Gy的X射线辐照10日龄蛹，在两个生物型中都实现了几乎完全的不育，同时保持了高羽化率和雄性交配竞争力。结果表明，低辐照剂量可以确保足够的不育性而不损害雄性性能，为SIT计划提供了一种在生物学和操作上都很高效的策略。在当前的饲养条件下，每周生产数百万只个体蝇的能力将有助于未来的工作，重点是在田间条件下验证这些参数，以确认辐照雄虫在野生种群中的散布、群飞行为和交配成功率。建立此类操作规程将是开发蔬菜作物中 D. platura 环境可持续管理工具的关键一步。
