蚊虫是危害人类健康最严重的媒介。由于蚊媒病预防和控制以媒介控制为主,而传统的以化学防制为主的技术导致抗药性、环境污染、残毒通过食物链累积而危害人和动物健康等问题。近年研究显示昆虫绝育技术(Sterile Insects Technique ,SIT)在区域性蚊媒综合治理的应用具有很好的潜力。
昆虫绝育技术(SIT)是指通过持续释放绝育雄性昆虫,使之与与野外目标种群交配,不产生成活的后代,以达到控制目标种群的目的。绝育的技术包括射线绝育、化学绝育剂、转基因技术及共生菌Wolbachia(条件绝育)。而最有应用前景的是基于Wolbachia的昆虫不相容技术(Incompatible Insect Technique,IIT),基于射线绝育的昆虫不育技术(Sterile Insects Technique ,SIT),或两者结合(IIT-SIT)。昆虫绝育技术的实施一般包括建株、蚊虫大规模饲养、释放和监测、社区教育(Community Engagement, CE)等内容。
昆虫绝育技术已经在数种农业昆虫的控制取得了成功,如地中海果蝇等。在拉丁美洲,通过滚地毯式释放根除锥螺旋蝇,持续释放过程超过50年。基于射线的昆虫绝育技术在蚊媒控制的研究一直进展不利,主要原因是通过射线绝育的雄蚊在适生性、交配竞争能力等方面都比较弱,释放到野外缺乏竞争性,难于获得预期的压制效果。1952-1962年,在美国佛罗里达州开展了释放绝育雄蚊压制Anopheles quadrimaculatus的田间试验。由于释放的绝育雄蚊质量差,压制效果并不理想。
共生菌Wolbachia是一种母系遗传的胞内共生菌,当携菌雄蚊与未携菌雌蚊交配后,雌蚊所产的卵不孵化,这种现象称为胞质不相容(Cytoplasmic incompatibility, CI),也可以说是条件绝育。应用共生菌Wolbchia绝育,对蚊虫的生物学特性及交配竞争能力等的影响可以忽略不计。通过显微胚胎注射建立了 携带三种Wolbachia菌型(wAlbA,wAlbB和wPip)的白纹伊蚊HC蚊株,发现HC雄蚊可以诱导野生雌蚊发生100%的单向胞质不相容(CI);而白纹伊蚊HC株雌蚊可以阻断登革II病毒和寨卡病毒的水平和垂直传播。半现场条件试验,释放经辐射的HC雄蚊,同时混入2%的HC雌蚊,可以根除野生雌蚊种群数量,并无发现种群替换风险。经HC蚊虫大规模饲养技术的优化和社区教育干预,在中国广州选定的两个野外现场点进行持续2-3年释放工厂化生产的经辐射HC雄蚊(IIT-SIT),基本清除了两个试验点野生白纹伊蚊的种群数量,并且没有发现种群替换的发生,证明了IIT-SIT相结合是一种安全有效的蚊虫控制新技术。
而传统的基于射线的昆虫绝育技术在近年也取得了突破性进展。2004年,意大利学者调查研究SIT技术控制蚊媒的可行性,建立了小规模的蚊子工厂。研究了SIT策略的几个重要问题:如伽马射线的剂量,雄蚊的扩散能力,大蚊笼的雄性交配竞争能力,以及以诱卵诱捕器为基础的质量监测系统,并且在意大利北部的3个小镇的4个现场点开展现场实验,释放伽马射线绝育的白纹伊蚊雄蚊。以每周每公顷释放896-1,590 雄蚊的频率,达到70-80%的压制效率。世界卫生组织/国际原子能机构对蚊虫昆虫绝育技术的研发也制定了一些列的指引。
昆虫绝育技术与传统的蚊媒控制技术相比,具有明显的优势和特点。一是控制效率高,SIT的实现是通过释放绝育蚊,蚊虫可以找到人类难以找到的孳生点,清除目标种群更彻底。研究显示最高可以达到100%。其次昆虫绝育技术是针对蚊虫卵期,它的应用可清楚往年积存在卵库中的蚊卵,使靶标种群控制效果更持久。通过飞行释放绝育蚊虫使得在大的区域控制目标蚊虫。昆虫绝育技术的应用可以减少化学杀虫剂的应用,减少对环境的压力。昆虫绝育技术的压制具有特异性,它控制的目标只限于释放的种类。作为蚊媒综合治理的技术之一,在大范围的区域性蚊虫治理中,如结合传统方法,建立多维的立体的以昆虫绝育技术为中心的综合控制系统,以达到更好的蚊媒控制效果。
作者:张东京 吴瑜 王刚 郑小英
(中山大学中山医学院寄生虫学教研室;中山大学热带病防治研究教育部重点实验室;国家原子能机构核技术(昆虫不育)研发中心)
本文来源:《中国有害生物防制》