害虫传播疾病。例如，蚊子是疟疾传播的罪魁祸首，仅在 2021 年，疟疾就影响了 2.47 亿人，并造成超过 60 万人死亡。寄生性害虫，例如寄生性苍蝇，会威胁整个生态系统，危及动物和生物多样性的长期保护。果蝇、飞蛾、采采蝇和螺旋虫等其他害虫会破坏农作物和牲畜，威胁农民的生计，损害国际贸易并破坏全球粮食安全。据官方估计，害虫摧毁了全球高达 40% 的农作物，并在 2021 年造成了 2200 亿美元的损失。
辐射的使用可以帮助调节或管理害虫——称为害虫防治——有效预防与昆虫相关的对人类和动物健康、生态系统和粮食安全(包括作物和牲畜生产)的风险。使用辐射控制害虫的方法包括昆虫不育技术(SIT)、遗传不育和生物控制。
什么是昆虫不育技术 (SIT)?
昆虫不育技术是一种使用电离辐射对实验室饲养的大量昆虫进行绝育的方法，然后将这些昆虫释放到受感染的地区与野生害虫种群交配。由于这些绝育昆虫无法繁殖任何后代，因此昆虫数量会随着时间的推移而减少。
尽管在许多昆虫物种的情况下可以释放不育雄性和雌性，但对于大多数昆虫而言，仅释放雄性作为昆虫不育技术的一部分更具成本效益。这有几个关键原因。首先，不育雄性在阻碍野生种群繁殖方面要有效得多，因为它们会积极寻找野生雌性来与之交配，并且可以与多个雌性交配。因此，只释放雄性，加速不育的诱导，因为不育雄性只与野生雌性交配，而不会被不育雌性分心。此外，万一绝育过程出现故障，这消除了将可育雌性引入环境的风险。其次，对于只释放雄性的昆虫物种，与释放雄性和雌性昆虫相比，包装和释放不育昆虫的成本减少了一半。第三，它更安全，因为在某些情况下，释放雌性昆虫会产生负面影响——例如，只有雌性蚊子叮咬人类以寻找血液作为蛋白质来源，并且可以传播致命疾病。
(信息图：Adriana Vargas/原子能机构)
SIT 是最安全、最环保的昆虫节育方法之一，它通过减少杀虫剂的使用来确保环境保护。此外，由于不育昆虫无法自我复制，这为害虫问题创造了一个长期解决方案，而不会冒将非本地物种引入生态系统的风险。
自 1950 年代以来，昆虫不育技术已成功用于全球控制一些影响人畜健康的昆虫，例如新世界螺旋虫、采采蝇和传播疾病的蚊子，以及控制破坏性害虫作物并影响贸易，例如果蝇和飞蛾。
什么是遗传性不育?
可以使蛾害虫不育，但是，它们需要更高剂量的辐射，这往往会削弱昆虫与野生雄性竞争的能力。相反，使用较弱的半灭菌剂量来诱导飞蛾后代完全不育。这被称为遗传性不育(信息图：Adriana Vargas/IAEA)。
遗传不育，也称为 F1 不育，是另一种昆虫不育技术，与传统方法非常相似，因为它涉及将半不育雄性昆虫饲养、照射和释放到目标区域，以减少可育昆虫的交配。然而，在这种技术中，饲养和释放的雄性昆虫具有一定的生育能力，但它们的后代都是不育的。
当特定类型的害虫(例如飞蛾)的雄性无法完全绝育时使用此技术，除非使用非常高剂量的辐射。然而，高剂量可能会削弱昆虫并阻碍其与野生飞蛾竞争繁殖的能力。因此，该技术涉及使用低得多且不致使人衰弱的剂量，这不会阻碍昆虫繁殖的机会，但会导致飞蛾后代遗传性不育。
这种技术有很多优点。它使科学家能够瞄准需要非常高剂量辐射才能变得不育的物种。然而，雌性飞蛾在照射后完全不育，因为雌性飞蛾往往对辐射更敏感。受辐射的雄性仅部分不育并生下完全不育的后代。与在传统昆虫不育技术中释放相同数量的完全不育雄性相比，释放具有遗传不育性的部分不育雄性通常有助于更大程度地抑制野生种群，因为雄性可以在下一代中产生多个完全不育的副本。
什么是生物防治?
一只瓢虫以芦笋植物上的蛾卵为食(信息图：Adriana Vargas/IAEA)。
生物防治是一种利用大量生产和释放害虫天敌的方法，例如以害虫的卵和幼虫为食的捕食性昆虫，或将卵产在宿主昆虫中杀死昆虫的寄生虫(称为寄生蜂)。
与基于使用核技术的昆虫不育技术和遗传不育方法不同，在生物控制中，核技术仅用于特定目的。辐射可用于提高饲养、运输和部署这些害虫天敌的适用性、成本效益和安全性。它还可以改进该方法的结果并减轻与其相关的许多约束。例如，辐射可用于降低生物控制剂的生产成本。例如，在寄生蜂的情况下，辐射可以降低宿主昆虫的自然防御(即免疫反应)，从而提高寄生蜂的生产力和存活率。此外，辐射有助于防止寄主昆虫的发育，确保只有寄生蜂从蛹中出现。在某些寄主昆虫确实存活下来的情况下，使用辐射确保它们是不育的，以消除释放可育寄主昆虫的风险，这些寄主昆虫在新环境中可能成为害虫(见下图)。在适当的情况下，低剂量辐射还可以刺激某些捕食者的繁殖，这可用于在这些捕食者不威胁非目标昆虫种群的环境中提高生物控制的有效性。
生物防治有助于控制害虫，同时通过辐照生物防治剂的宿主，不会意外地将新的害虫引入环境。(信息图：Adriana Vargas/IAEA)。
同样，辐照有助于运输捕食性昆虫和拟寄生物，通常称为生物防治剂。例如，拟寄生物可能需要寄主昆虫才能在运输中生存，而捕食性昆虫可能需要以其他昆虫为食。出于这个原因，它们经常与它们的“猎物昆虫”或它们的卵一起运输，这些昆虫在运输过程中充当食物来源。然而，并非所有用作寄生蜂宿主的昆虫都会受到寄生蜂的影响，因此，如果这些寄主在运输过程中幸存下来并被释放到环境中，它们就会成为害虫。运输前对宿主进行辐照，将确保不会将新的害虫意外引入进行生物防治的区域。
原子能机构的作用是什么?
通过粮农组织/原子能机构粮食和农业核技术联合中心，原子能机构协助各国开发和应用基于辐射的技术，例如昆虫不育技术、遗传不育和生物控制，以优化害虫管理实践，以改善粮食生产、人类自然资源的健康和保护。
原子能机构在其位于奥地利塞伯斯多夫的实验室开展研究和开发新方法，以积累知识并进一步改进与主要害虫的大规模饲养、绝育和质量控制相关的技术。研究结果、新程序和方法被转移到成员国以改进它们的害虫控制实践。
原子能机构技术合作部在粮农组织/原子能机构联合中心的协助下 ，正在支持转让技术以管理害虫物种并保护本地动物群和生态系统。
原子能机构还提供包括指导和专家支持在内的实际援助，以及通过其协调研究项目和现场项目向成员国提供生物材料。通过资源共享，原子能机构在应用大面积病虫害综合治理计划方面发挥着至关重要的作用。
