我国辐照检疫处理的研究现状

　　摘要：辐照检疫处理是继化学熏蒸处理之后兴起的一种物理处理技术,将其用作水果检疫处理已成为一种国际趋势。本文主要概述了我国辐照检疫处理的研究现状,旨在为进一步推动辐照检疫处理的商业化运作提供技术参考。

　　关键词：辐照;检疫处理;水果;粮食;木材

　　检疫处理是检验检疫工作的重要组成部分,在防范外来有害生物入侵、传播、扩散,保护本国生态环境,保护农、林、牧、渔业的健康具有重要意义,在有效突破国外贸易技术壁垒、扩大我国农产品出口方面作用显著,是我国出入境检验检疫机构执法把关的重要环节。

　　检疫处理方法分为物理处理和化学处理,其中物理处理包括辐照、冷处理、热处理、气调处理、水浸泡处理等;化学处理包括熏蒸、药剂浸泡处理等。2003年,国际植物保护公约(IPPC)下设的国际植物检疫措施委员会(ICPM)正式通过了第18号国际植物检疫措施标准(ISPM)—辐照用作植物检疫措施的准则(ISPMNo.18)。该准则对辐照检疫处理的概念做了详细的定义:辐照检疫处理就是利用γ射线或电子加速器产生的高能电子或X射线直接照射被处理货物,使其携带的害虫不能完成发育周期或病原菌完全死亡,达到防止这些危险性有害生物在一个新的地方定殖、传播或蔓延的目的。

　　目前美国、澳大利亚、新西兰一些国家已批准将辐照技术用作检疫处理的一种方法,且有相应的商业化应用。同国外相比,我国辐照检疫处理起步较晚,但是从20世纪90年代以来,很多学者致力于辐照检疫处理的研究,在粮食、水果和木材的检疫处理方面做了大量的工作,研究出相关有害生物的最佳不育剂量,使我国检疫处理技术迅速发展,为我国辐照检疫处理的深入研究和进一步商业化运作奠定了丰厚的研究基础。另外,我国自2008年7月15日起实施了国家标准《植物检疫措施准则:辐照处理》(GB/T21659-2008),本标准规定了对限定有害生物或物品采用电离辐射技术进行辐照处理的具体程序和技术准则。

　　1、辐照技术在检疫处理中的研究应用

　　1.1粮食检疫处理

　　我国在粮食辐照储藏的研究早在20世纪60～70年代就已开始,粮食系统有关院校就曾开展了电离辐射处理防治储粮害虫以及对粮食、薯类的食用品质和生理生化变化影响的研究。另外,我国从20世纪90年代开始,逐渐关注进出境粮食的检疫除害处理,取得了大量可喜成果。

　　1.1.1小麦矮腥黑穗菌

　　小麦矮腥黑穗菌(TCK)为我国进口植物检疫性有害生物,在我国加入WTO之前,美国进境带病疫麦一直是困扰我国的一大问题。对此,刘新春等对当时国内杀灭小麦矮腥黑穗病的热力灭菌法、γ射线辐照灭活法和环氧乙烷熏蒸法进行了对比,认为用辐照作为小麦矮腥黑穗病的检疫处理方法,很难说是一个万全之策。王圆等人先后用60Coγ射线和电子束分别照射疫麦,他们认为60Co辐射防护困难,不易于小麦检疫处理的实际应用。但为解决小麦贸易中的TCK问题,进行电子束辐照灭活TCK冬孢子试验,认为3kGy可能是控制小麦矮腥黑穗病在中国土地上繁衍的有效剂量。另外,彭金火等人也用γ射线对小麦TCK做了相关研究,认为冬孢子相对死亡率和辐照剂量的自然对数值呈直线相关,辐照剂量加大,相对死亡率上升,4kGy时灭活效应较好。

　　另外,黄庆林等采用电子束照射稻粒黑粉菌和禾草腥黑粉菌病粒,研究发现当照射剂量达到5.31KGy时,未发现萌发的稻粒黑粉菌和禾草腥黑粉菌冬孢子。

　　1.1.2检疫性仓储害虫

　　谷斑皮蠹、菜豆象、绿豆象等仓储害虫一直以来被列为我国检疫性有害生物名单当中。高美须等研究了谷斑皮蠹不同虫态的检疫辐照剂量,研究发现,48Gy可以阻止卵的孵化;60Gy可以阻止初龄幼虫发育为蛹;100Gy可以阻止老熟幼虫和滞育幼虫发育为蛹;200Gy可以阻止老龄幼虫、蛹和成虫进一步繁殖。认为200Gy可以作为谷斑皮蠹的检疫有效剂量。此外,高美须等还对辐照检疫处理绿豆象的有效剂量进行了研究,认为100Gy的辐照可以作为绿豆象的有效检疫剂量。

　　1.2水果检疫处理

　　国际上关于水果辐照检疫处理已有商业化应用,如,新西兰已经开始进口澳大利亚辐照芒果;美国也已接受来自印度的辐照芒果;泰国有9种辐照水果可以输美。我国在这方面的研究也较为成熟。

　　1.2.1芒果

　　针对芒果的辐照处理,早在1989年,蔡惠贤等人用150～1200Gy剂量的辐照处理对芒果中的芒果实蝇老熟幼虫有杀灭效果;未被杀死的幼虫可以化蛹,但不能羽化。幼虫全部死亡或化蛹所需的时间随辐照剂量的增大而缩短,最长的40d,最短的仅需7d,认为进口芒果检疫除害处理的合理辐照剂量是300Gy。林朝森等用450Gy剂量的60Coγ射线辐射芒果,能使芒果中的芒果果肉象甲和芒果果实象甲在25d内全部死亡,对芒果品质没有影响,这一试验结果能投入实际应用。

　　1.2.2柑橘、橙类

　　柑橘、橙类有害生物的辐照处理,主要针对实蝇研究得较多。刘琼茹等研究认为90Gy的辐照剂量对柑桔大实蝇的羽化率、寿命和交尾时间无影响,而卵的孵化率为零,是适宜的辐射不育剂量。赵学谦等建议检疫除害处理的合理辐照剂量为70Gy。如果用400Gy的射线辐照,再经3～6℃的低温冷藏28d以上,柑桔大实蝇幼虫死亡率可达100%。高美须等对柑橘大实蝇的辐照效应做了研究,认为90Gy应该可以作为辐照处理柑桔大实蝇的应用剂量。陈巧玲等报道,300～600Gy剂量辐照杀螨对伏令夏橙果实的营养品质没有显著影响,生理研究表明400Gy剂量的辐照还有利于果实的贮藏保鲜。

　　1.2.3荔枝

　　针对荔枝蒂蛀虫,胡美英等建议300Gy作为该幼虫的辐射致死剂量,350Gy处理保鲜效果最显著,若辐照处理与低温(7℃)冷藏相结合,可提高荔枝蒂蛀虫的死亡率。

　　另外,林朝森等人研究了75Gy剂量对荔枝中昆士兰实蝇发育的一些生理生化影响,发现蛹的口器和头部发黑腐烂,幼虫的大脑和成虫的生殖器官发生严重萎缩。

　　1.2.4莲雾

　　莲雾是台湾的一种水果,梁广勤等认为600Gy剂量对莲雾果实品质无影响,300Gy剂量可将莲雾果实中橘小实蝇的卵及1、2和3龄幼虫杀死或成为无效个体(辐照后幼虫具活动能力,但与对照幼虫相比久久不能化蛹者;幼虫可化蛹但不能羽化者;幼虫可化蛹且又能羽化,但羽化出的成虫经过测定无繁殖能力者为无效个体)。

　　1.2.5其他水果

　　除上述水果外,国内学者还对其他一些水果的辐照处理进行了研究,如蒋小龙等用1000Gy的60Co辐射南瓜内橘小实蝇成虫和1500Gy处理幼虫和卵,死亡率为100%,但辐射对小瓜品质有轻度伤害。徐超哲等人利用电子直线加速器对辐照用于水果检疫处理的适用性进行了研究,确定用400Gy的处理剂量能够有效杀灭水果中的橘小实蝇2～3龄幼虫,且该剂量不会对水果产生不良影响。

　　1.3木材类有害生物检疫处理

　　木材的检疫处理一直是广大学者关注的热点和难点,特别受熏蒸剂穿透的限制,使得辐照技术在木材检疫处理中的应用成为可能。我国在木材检疫处理方面的研究主要集中在天牛和舞毒蛾上。

　　1.3.1天牛

　　天牛是鞘翅目叶甲总科天牛科昆虫的总称,其幼虫生活于木材中,可随进出境贸易中的原木、木质包装材料等进行远距离传播,目前国际上对这类有害生物的检疫处理方法已十分关注,除开展了溴甲烷、磷化氢、硫酰氟等传统的熏蒸技术以及热处理、微波处理等研究外,利用辐照不育技术对天牛进行检疫处理也取得了很大的进展。路大光等认为γ射线70～90Gy可以作为阻止光肩星天牛成虫繁殖的合适剂量。王跃进等人利用高能x射线辐照处理3～5龄光肩星天牛幼虫,发现辐照导致幼虫的生活期延长,发育迟缓;辐照抗性随虫龄的增加而增强,5龄幼虫最耐辐照,阻止其化蛹的剂量为55～60Gy。γ射线辐照杨树木段中光肩星天牛幼虫的结果也表明,60Gy能够100%阻止老熟幼虫化蛹。推荐60Gy作为光肩星天牛幼虫检疫辐照处理的有效剂量,用于原木和木质包装的检疫除害处理。陈文团等人研究了60Coγ射线对松材中松墨天牛老龄幼虫辐射检疫效应,认为当吸收剂量达到400Gy时开始出现畸形蛹,450Gy和500Gy时,试虫最终化蛹率低于10%,而在450Gy未发生羽化。500Gy辐照后21d,松墨天牛幼虫死亡率高达90%以上。

　　1.3.2舞毒蛾

　　我国的舞毒蛾属于亚洲型舞毒蛾。王胜利系统研究了γ射线对舞毒蛾卵、幼虫和成虫的致死作用和不育作用,认为舞毒蛾成虫的辐照有效剂量为300～500Gy,幼虫有效剂量为300～400Gy,卵的有效剂量300Gy,处理效果达到国际上杀虫除害标准。林海峰研究了γ射线对舞毒蛾幼虫细胞的生物学效应,实验结果表明,γ射线照射后的幼虫细胞核DNA片段的大小与辐照剂量之间有明显的剂量效应关系。

　　2、展望

　　从我国辐照检疫处理的研究现状可以看出,关于粮食、水果害虫的实验室研究已较为成熟,今后将逐渐走向实际应用;辐照处理森林害虫已取得一些实验室数据,但鉴于森林害虫的人工饲养较为困难,大量的验证试验还需进一步深入。目前国际上针对辐照用作检疫处理的商业化应用热点也主要集中在水果上,尤其是美国州与州之间的水果调运、东南亚国家水果输美和澳大利亚与新西兰之间水果贸易等均已允许经过辐照处理。虽然我国水果不是主要的出口农产品,不像东南亚一些国家,需要出口到美国的水果贸易量大,但是我国当前也面临着其他国家输入辐照水果的巨大压力,所以,如何应对当今这种国际贸易形势,如何提出科学合理严谨的技术要求,保护人民健康和生态环境,将成为我们急需解决的问题。笔者认为今后应注重加强以下3个方面的研究。

　　2.1建立辐照检疫处理实验室以加大研究力度

　　尽管国内很多学者致力于辐照检疫处理研究很多年,但目前我国还没有相应的国家标准和行业标准,这也说明我们国家在辐照检疫处理方面投入的力度还不够大,另一方面也表明关于辐照处理的研究深度还有待进一步提高。我国关于辐照检疫处理的研究大多数是由辐照装置单位和从事有害生物防治科研单位相互合作而进行,这种辐照装置设施与辐照检疫处理科研技术的脱节和分离给科研人员造成了很大的不便,大大影响了研究进程。

　　因此,在这样的一种客观形势下,建立辐照检疫处理重点实验室无疑能为科研人员提供一个较为便利的平台,以加强在这一技术领域的研究力度,为我国辐照检疫处理的发展奠定基础。

　　2.2加强研究辐照处理后昆虫的鉴别技术

　　在推荐的使用剂量下,辐照技术可以满足进出口农产品及食品的检疫处理要求,但辐照后昆虫的鉴别问题一直是困扰检验检疫口岸工作人员的一个难题。刘晓辉等认为辐射对精子传导没有影响,对精子活力有一定的影响。王跃进等应用透射电镜观察黄斑星天牛雄虫精子及其辐照后精子的超微结构,发现80Gy和120Gy辐照虫之间的精子超微结构变化未见明显差异。王广利等研究了青杨脊虎天牛幼虫、蛹和成虫阶段受γ射线辐照后雄虫精子超微结构的变化情况。目前美国和IPPC的相关标准都要求辐照处理单位有严格和详细的文件记录,并要求文件记录保存一定的时间,以备核查。

　　2.3推动辐照检疫处理的商业化运作

　　姚文国等曾提到辐照检疫处理工作是一项综合工程,辐照用于检疫处理也存在一些问题,如何引领辐照检疫处理的商业化运作不仅要在法规和技术标准上需要国际间的合作和协调统一,还需要在公众中做好辐照农产品的宣传工作。要把辐照作为检疫处理的手段投入实际应用,涉及面较宽,关系到各国辐照食品的卫生法规、辐照设备和辐照技术的统一标准等一系列问题。商业辐照装置投资大,我国出口的农副产品大多数价格低廉,难以承受高昂的处理费用。另外,就国内公众对辐照产品所持态度也直接影响产品销售量,商业投资者对他们产品的效益也是十分谨慎的。同时应加强国际间的交流与合作,及时的针对当前国际上关注的热点问题做出快速研究,推动辐照检疫处理技术在全球范围的发展与应用。

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