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⁶⁰Coγ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)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⁶⁰Co，剂量率为1.5 Gy·min^-1；辐照剂量设100，150，200，250 Gy 4个处理。

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。

如表 1所示，经4种不同剂量(100，150，200，250 Gy)⁶⁰Co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，t_0.05=2.07，t_0.01=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。

表 1 ⁶⁰Co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 ⁶⁰Co irradiation doses on the daily amount of nutrition of male A.germari

表 160Co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 60Co 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

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(t_0.05=2.07，t_0.01=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。

表 2 ⁶⁰Co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 ⁶⁰Co irradiation doses on the daily amount of feces of male A.germari

表 260Co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 60Co 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

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(t_0.05=2.07，t_0.01=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。

表 3 ⁶⁰Co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 ⁶⁰Co irradiation doses on the number of groove and oviposition of male A. germari

表 360Co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 60Co 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

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(t_0.05=2.07，t_0.01=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。

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(t_0.05=2.07，t_0.01=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。

表 4 ⁶⁰Co不同剂量辐照对桑天牛雄成虫寿命的影响 Tab.4 The effect of different ⁶⁰Co irradiation

表 460Co不同剂量辐照对桑天牛雄成虫寿命的影响 Tab.4 The effect of different 60Co irradiation 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

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⁶⁰Co 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。

⁶⁰Co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。

⁶⁰Co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。

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。