昆虫病原微生物研究进展

2 国内外研究进展

2.1 主要研究应用类群

昆虫病原真菌是昆虫病原微生物中最大的一个类群, 共有 100 多个属 700 余种, 分属于真菌的半知菌亚门、 接合菌亚门、 鞭毛菌亚门、 子囊菌亚门及担子菌亚门中, 大部分是兼性或专性病原体。在含有昆虫病原真菌的 100 多个真菌属中, 约 50 多个属于半知菌亚门。目前已在生产上得到应用的主要有白僵菌、 绿僵菌、 拟青霉、 莱氏野村菌、 汤普森被毛孢、 蜡蚧轮枝菌等。

3. 1 昆虫病原真菌的入侵机理

根据报道 ,白僵菌、 绿僵菌、 汤普生多毛孢、 莱氏野村菌与根虫瘟霉在入侵寄主昆虫体内直至使昆虫死亡的过程中均大致有下面 4 个阶段。

3. 1. 1 分生孢子附着于寄主体表 ,产生或不产生附着孢。

3. 1. 2 附着的分生孢子产生胞外酶 ,主要是几丁质酶和各种不同的蛋白酶类 ,可分解寄主昆虫的体壁。

3. 1. 3 萌发的孢子侵入寄主昆虫体内。

3. 1. 4 菌丝体在虫体内生长 ,消耗虫体内营养并分泌毒素杀死寄主昆虫。

许多资料报道认为:病原真菌分泌的毒素是昆虫死亡的主要原因。较新近的对金龟子绿僵菌侵

机理更为细致的研究认为:几丁质酶和蛋白酶类以及真菌毒素的产生与昆虫病原真菌的致病力有关。国外专家经系统地研究绿僵菌的酶系 ,认为弹性凝乳蛋白酶的活性决定绿僵菌的侵染力 ,并且对编码弹性凝乳蛋白酶的基因进行了克隆 ,准备在植物中选用这种基因[ 23 ],这为用分子生物学技术改良菌株或育种创造了条件。

昆虫病原真菌代谢产物及其作用

昆虫病原真菌的代谢产物从作用上可分为 3 类。除了可杀死昆虫的毒素外 ,还有对植物生长有调节作用的激素类物质以及对人体有保健作用的营养物质 ,有些真菌的分泌物还可抑制植物病害的发生。

4. 1 产生杀虫毒素的昆虫病原真菌的主要类别

目前已报道的可以产生毒素的昆虫病原真菌主要包括球孢白僵菌和卵孢白僵菌 ,它们在孢子萌发

及菌丝生长中均能分泌毒素。绿僵菌的培养滤液和菌丝体中均能提取出毒素物质。虫霉菌也能产生毒

素 ,主要发现在冠耳霉( Conidiobol us coronata)的培养液中,尖突耳霉( C. apiculata) 也产生毒素。拟

青霉属的种类、 镰刀菌的许多种类、 莱氏野村菌及蜡蚧轮枝孢菌均产毒素。虫草属( Cordycepin)的种类

在培养物中可提取出毒素。有报道认为交链孢属的链格孢菌也有毒素产生

2 国内、 外已报道的真菌杀虫剂种类

从20 世纪 60 年代以来,欧美国家及日本在昆虫病原真菌的应用上取得了一些突破。20 世纪 90

年代报道的真菌杀虫剂有 7 种类 24 个商品,分属 8 个国家(名录略写) ,以后报道增至 8 种类 26 种商

品[2 ]

。2000 年还报道了美国密西西比地区防治白蚁 Ret icul i termes f lavi pes 使用的由金龟子绿僵菌制

成的商品 “Bioblat” 。中国目前能工厂化生产的种类有白僵菌、 绿僵菌 ,拟青霉中有 2 种已得到应用[ 2 ]

。

3 国内外研究进展

人类对昆虫病毒的认识可以追溯到 12 世纪中叶, 迄今,至少已知 1 600 多种昆虫能被病毒感染。根据最新的国际病毒分类委员会报告, 感染昆虫的病毒分别被归属于 17 个科,其中的杆状病毒科和呼肠病毒科是目前生物防治应用最多的两类病毒。引进病毒防治害虫早期最成功的试验是在加拿大。1939 年用核型多角体病毒防治欧洲云杉据角叶蜂, 用病毒的悬浮液喷洒了 7 棵树, 所产生的病毒流行病很快布满了面积 1 000 hm2的整个虫害基地。而且连续 4 年流行传播, 使害虫种群密度处于很低水平。日本 1965 年成功地用质型多角

体病毒防治给松林带来毁灭性灾害的赤松毛虫。 1973 年人们从苜蓿丫纹夜蛾中分离的 AcNPV 对鳞翅目的许多害虫均能感染, 已被注册为正式商品广泛应用。1993 年, 加拿大将调控蚜虫脱皮的核转录因子基因( CHR3)导入到野生型杉树蚜虫核多角体病毒基因组中, 有效地减少了蚜虫对杉树的侵害, 该重组病毒已经在美国申请了专利。 1998 年美国学者将麦蛾茧蜂毒肽引入昆虫病毒, 并申请美国和欧洲专利。

我国的昆虫病毒研究始于 20 世纪 50 年代, 早期以研究家蚕病毒居多。60 年代中科院动物所、 病毒所等对粘虫核型多角体病毒进行研究;70 年代华中师范大学、复旦大学等研究棉铃虫核型多角体病毒;中山大学等对斜纹夜蛾 NPV和松毛虫病毒进行研究。武汉大学 1978 年开始对菜粉蝶颗粒体病毒进行了国内外最系统深入的基础和应用研究, 标志着昆虫病毒杀虫剂产业化基本模式已经形成。 1990 年从黑胸大蠊中分离获得的非包涵体细小病毒, 是国内外第一个正式分类鉴定的蟑螂病毒。已完成全基因组核苷酸序列测定和产业化程序, 有望在防治蟑螂中发挥重要作用。我国台湾也用这种病毒防治马尾松毛虫, 在 20 多年间, 松毛虫都被控制在极低的虫口水平。 1999 年马永平等人研究利用增效蛋白基因可以生产广谱高效的重组病毒, 而且可以解决昆虫对转基因植物的抗性问题。另外, 国家“ 九五” 重点科技攻关项目, 病毒多微基因工程增效蛋白复合杀虫剂和小菜蛾颗粒体病毒 B.t.复合杀虫剂最近也在南宁经专家鉴定, 确认其技术居于国际领先水平。

我国己经分离获得 250 余株昆虫病毒, 已有 20 多种昆虫病毒进入大田试验。1993 年棉铃虫病毒杀虫剂完成登记,棉铃虫核多角体病毒制剂防治棉铃虫的面积达到数百万亩,取得良好的防治效果。1998 年斜纹夜蛾杀虫剂获得产品注册, 昆虫病毒2微生物复合生物杀虫剂己经获得国家发明专利。 这些成果标志着我国昆虫病毒的研究利用已从实验室走向实用化。但是, 由于生产昆虫病毒需要投入大量人工饲养寄主, 解决机械化生产问题, 降低生产成本、 提高生产效率仍将是今后扩大昆虫病毒商品化生产规模的重要课题。 目前国内已经开始研究构建工程病毒杀虫剂, 探索利用无血清培养基发酵生产昆虫杆状病毒的新技术

途径。

1 . 国内昆虫病原线虫

1.1种类及品系

寄生昆虫的病原线虫主要隶属于咀刺目、 小杆目、 垫刃目、 尖尾目、 蛔虫目等5 目下的18 科,其中国内研究和应用的主要集中在索科、 异小杆线虫科、 斯氏线虫科等3科,计有索科4种、 异小杆线虫科7 种9 个品系、 斯氏线虫科12 种16个品系,

1.2 . 昆虫病原线虫的应用

1.2 .1 与化学农药及粘附剂混用技术

许多昆虫病原线虫对多种化学农药及抗菌素和粘附剂等具较强的抵抗能力,因此,在农林病、 虫、 杂草的综合防治中,将它们与线虫混用,可降低防治成本并有效地提高防治效果, 如在 S. carpocapsae ( DD- 136)线虫悬浮液中加入一定浓度的杀虫脒,可有效提高该线虫的杀虫力和展普力[ 7]

1.2. 2影响害虫防治效果的环境因子

温度是影响昆虫病原线虫存活和防效的重要因子. S . glaresi 对突背蔗龟的致死力在15~ 28 范围内随温度的升高而提高, 30~ 35 范围内, 不能在寄主体内繁殖, 低于10 ,不能侵染,高于35 ,则线虫死亡[ 19, 29]. S. f e ltiae 在12 以下、 35

以上丧失致病力; 23~ 30 范围内, 感染率可达81%~ 100%[ 9]

.昆虫病原线虫对湿度也非常敏感,

急速干燥将很快死亡, 斯氏线虫科和异小杆线虫科中15个种, 仅 S. carpocapsae 在25 ,相对湿度50 5%条件下9 h后存活率还较高,如A24, Bei jing,CB- 16 的存活率可达 85. 30%[ 30];湿度还影响着线虫的迁移, S. glare si 在土壤中的扩散速度随土壤湿度的增加而加快, 在较湿润的植物叶表, 该线虫也能扩散并侵入寄主[ 31]

. 土壤的质地及理化性

质也是影响线虫防效的重要因子, S . glaresi 在砂土中比在泥土块中更快感染突背蔗龟, 致死率也更高[ 20]; S. f el tiae(Agriotos)对碱性土壤的忍耐力比酸性强, 25 下, 在pH 5~ 11 的水溶液中, 10 d 后未发现明显死亡,而pH 3~ 4 的水溶液中则出现明显死亡[ 9]. 此外, 线虫离寄主越近, 寄主死亡高峰出现越早, H . sp. (泰山 1 号)和 S . f elt iae( Agriotos) 距离桑天牛在15 cm范围内防效可达91. 20%, 超过此范围则防效急剧下降[ 2]

. 4 人工饲养繁殖

昆虫病原线虫的人工饲养繁殖技术是工厂化生产的基础,国内主要研究了 S. glase ri 和S . f e ltiaeBeij ing 的培养技术[ 32, 33]. 研究还发现: 用纯昆虫物培养线虫,则线虫产量提高, 繁殖力增强; 用无昆虫物培养线虫,则线虫产量下降, 繁殖力减弱; 将已经衰退的线虫接入纯昆虫物培养基, 经 2 代连续培养后,其繁殖力可恢复[ 34]

. 5 昆虫病原线虫的安全性

不少线虫能够引发人类多种疾病, 因此, 有必要对昆虫病原线虫的安全性进行测试, 但国内这方面工作做得较少, 王进贤采用口服、 腹腔注射、鼻咽和皮肤接触、 眼眶滴定、 呼吸道感染等措施分别使小白鼠、 家兔、 猕猴感染 S . glase ri , 观察未发现以上3 种被测试动物有异常行为表现,基本验证了S . glaseri 对高等动物是安全的.

6 讨 论

国内对昆虫病原线虫的研究和应用是卓有成效的,大多数室内和室外研究和应用均获得成功,尤其对于蔬菜和果树害虫的防治, 已较为广泛地应用于生产, 取得了较大的经济效益. 但与国外相比仍存在许多不足,主要表现为: ( 1)国内尚无可用于产业化生产的昆虫病原线虫产品, ( 2) 病原线虫的应用面较窄, 只在少数害虫的防治中应用成功,尤其对于森林害虫的防治,仅限于几种害虫和寄主植物; ( 3) 防治方法和手段相对单一.这些是较为突出的问题. 如何解决这些问题应是当前研究工作的重点.