微生物杀虫剂的研究现状和发展前景

微生物杀虫剂的研究现状和发展前景
摘要
随着现代生物技术和基因工程的发展以及它们在农药中的应用，生物农药的兴起已成为历史发展的趋势，而高效、低毒、无残留的微生物防治和生物农药已成为农业生物工程研究中最为活跃的领域之一。

近十多年来，由于各国的重视，生物农药研究和生产都有了很大的发展，目前化学农药每年以2%的速度递减，而生物农药却以5%的速度递增。

已有研究表明，由于生物防治（包括微生物防治）的特殊优势，温室作物有可能在不久的将来不再需要使用传统的化学农药了。

下面对微生物防治及生物农药的现状及其发展前景作一阐述。

关键词微生物杀虫剂；研究现状；前景
引言
微生物杀虫剂是利用微生物的活体制成的。

在自然界，存在着许多对害虫有致病作用的微生物，利用这种致病性来防治害虫是一种有效的生物防治方法。

从这些病原微生物中筛选出施用方便、药效稳定、对人畜和环境安全的菌种，进行工业规模的生产开发，从而制成微生物杀虫剂。

利用微生物防治害虫的研究始自19世纪，到20世纪上半期逐渐进入开发实用阶段。

发展较快的是真菌和细菌杀虫剂，到50年代，以苏云金杆菌为代表的细菌杀虫剂已实现工业生产。

70年代以来，病毒杀虫剂开始商品化。

微生物杀虫剂是生物科学与工程技术结合发展的产物，随着现代生物工程的迅速发展，微生物杀虫剂将有很大的开发前景。

正文
1.微生物杀虫剂的特点
（1）对脊椎动物和人类无害，特异性强
害虫病原体对宿主有很强的选择性。

因此，微生物杀虫剂具有对人畜等防治目标以外生物（非目标生物）安全无害的特点，如已有大量事实证明，苏云金杆菌制剂对于鱼类、禽类、哺乳动物和人类是完全安全的。

（2）有自然传播感染的能力
昆虫是各类昆虫病原体最适合的培养基，尤其对一些传染性病原体来说，甚至是不可代替的培养基，昆虫病原体使用后可在虫体内增值，产生芽孢、病毒多角体等具有感染力的繁殖体，这些繁殖体可在昆虫群落中自然传播去感染其它健康昆虫而造成流行病，尤其在虫口密度较高时蔓延传播更快，从而可以起到长期防治的作用，有些病原微生物虽然短期防治效果不佳，但一旦在某一生态环境中定居后，在适宜的环境条件下就可引起昆虫的疾病和死亡，成为经常性抑制虫口的自然因素。

这是任何化学杀虫剂所不具备的特点。

（3）害虫不易产生抗药性
化学杀虫剂自开始使用以来，一直在不断地更新换代，而害虫的抗药性却直线上升。

到目前为止还没有确切的证据来证明昆虫对微生物杀虫剂能够产生抗性。

人们综合了大量有关害虫对各种病原微生物的抗性的研究材料后，认为杀虫微生物与害虫
在长期共同的生活过程中，适应了害虫的防卫体系，虽然害虫对微生物长期反复的侵染会产生一定的抗性，但是这种抗性的增长是极其缓慢的，也就是说害虫对一些病原微生物的免疫力多年来始终保持在一个很低的水平。

（4）能保护害虫天敌
微生物杀虫剂的选择性强，能有区别地作用于害虫和害虫的天敌，它们可杀死
害虫而对天敌无害。

保持了天敌对害虫的制约作用，使得生态平衡向着有利于天敌的方面发展。

（5）容易进行生产
许多昆虫病原微生物已能进行工业化的生产，不少种类还可以采用简易的固体发酵法进行生产，无需特别的设备条件。

（6）不污染环境
常用的微生物杀虫剂中所含的有效成分对植物、脊椎动物和人类没有毒性或致病性，所以微生物杀虫剂不会污染环境，可以说是一种环保生物农药。

2 . 微生物杀虫剂目前的研究状况
将基因修饰病毒作为病毒杀虫剂应用的研究和开发工作正在美国积极地进行。

基因重组技术被用来克服病毒杀虫剂的一些弱点。

为此，正在安排进行三个关键性方面的修饰工作：（1）改进病毒杀虫剂杀虫慢的问题；（2）扩大病毒的寄主范围（即扩大杀虫谱）；（3）增强病毒的致毒性，即增强它的杀虫能力。

近年来，由于昆虫饲养自动化技术的提高，病毒离体生产工艺的不断改进，病毒杀虫剂日益受到重视，一批科研成果陆续涌现，如通过基因修饰解决病毒杀虫剂作用慢的问题有了突破，有的已达到实际应用水平。

此外也有一些核型多角体病毒（NPV）通过与外来的基因嵌合被开发出来，例如棉铃虫核型多角体病毒、斜纹夜蛾核型多角体病毒、甜菜夜蛾核型多角体病毒等均被开发出来，这些被嵌入的外来基因可概括地分为3类：（1）将毒素编码为特别作用于害虫的基因；（2）将毒素编码为作用于害虫酶的基因；（3）将毒素编码为作用于害虫激素的基因。

如一种由苜蓿银纹夜蛾（Autographa californica）NPV与蝎子毒素基因嵌合而得到重组的病毒将很快投入市场。

然而，即使是这类病毒也存在一些登记前和投放市场前必须解决的问题，其中最重要的是这些重组病毒的安全问题，必须进行深入的探讨。

目前这些病毒在环境中的行为和动力学机理也是未知的。

此外它们对非靶标生物的潜在影响也需要进行彻底的研究。

要使这些病毒杀虫剂投入商品化一个引人关注的研究课题是开发一些能增强病毒感染力的物质。

这些物质中有一种由1,2-二苯乙烯（又称芪或均二苯代乙烯）衍生而得到的荧光发光剂，它能增强病毒感染力即病毒杀虫剂的杀虫能力，它是在考察荧光发光剂有限制紫外光对病毒活性的负面效应时发现的。

荧光发光剂对病毒杀虫能力的增强作用已在鳞翅目害虫的防治应用中得到证实，例如将1%的Tinopal或M2R（注意：此处均指的是商品名称）加
入到病毒的悬浮液中则可见普通切根虫幼虫对NPVs的敏感性比未加荧光发光剂的大1000倍。

另据报道，桃木菌属核型多角体病毒与微生物或其他辅助因子混配也可提高杀虫效果。

研究人员认为，病毒感染率增强是由于荧光发光剂干扰了在昆虫体内起保护作用的中肠腔围食膜所致。

在Bt产品开发领域中，有越来越多的对新害虫有杀虫活性的品种被开发出来，如对蜱、飞虱和根瘤线虫有杀灭活性的品种已有报道。

基于与原始蛋白质结构上的相似性，已对Bt 杀虫晶体蛋白质作了分类鉴定，根据上述分类，142种杀虫晶体蛋白质于2004年7月16日公布。

使用Bt产品的主要问题是害虫产生抗药性的问题。

到目前为止，人们已对如何阻止这些寄主抗性发生的问题作了广泛研究。

首先人们试图理解抗性发生的机理以及害虫如何获得抗性问题进行了探讨，如Hocke对产生抗性的10种潜在机理进行了研究；其次人们对如何缓解和降低抗性程度的问题作了多种探索，如通过对Bt菌株的选育，科学合理的用药方式以及采用不同的模式进行植物基因操作来提高和改进杀虫蛋白的活性及表达等均取得一定效果，如应用Bt制剂与阿维菌素、Bt制剂与昆虫生长调节剂以及其他多种Bt混合杀虫剂等。

在应用昆虫致病的真菌杀虫剂中值得注意的研究课题之一是开发油性制剂制造方法的问题。

研究表明，将分生孢子悬浮在棉籽油或大豆油的产品中比悬浮在表面活性剂中更有致病性。

而且试验也表明，悬浮在油中的分生孢子即使在低湿度下也有很高的效力。

分生孢子之所以能增加效力是由于悬浮在油中的分生孢子能很容易附着于昆虫的疏水皮层上的缘故。

此法1993年曾被Bateman等人用真菌Metarhizium flavaviride防治沙漠蝗虫时应用过。

中国科学家在微生物防治方面也取得了令国际同行瞩目的成就。

2006年8月27日至9月1日在武汉召开了第 9届国际微生物防治研讨会，来自30多个国家的300多名学者围绕“微生物防治与健康”的大会主题展开了广泛深入的交流与探讨，我国学者也在会上介绍和展示了我们所取得的成绩，例如武汉大学生科院胡远扬等人发现了国际上第一个正式分类鉴定的蟑螂病毒，并开发出一种防治蟑螂的新型生物技术；该校还开发出一系列昆虫病毒杀虫剂，其技术被确认为达到世界领先水平。

中科院武汉病毒所胡志红首次在世界上报道了棉铃虫病毒的基因组序列，率先开展对中国棉铃虫病毒杀虫剂的基因工程改良，研制出中国第一个获得授权专利的生物农药。

中科院武汉病毒所还在世界上首创“生物导弹”技术，利用卵寄生蜂传递病毒防治森林害虫取得成效，这一成果获得2005年国家技术发明二等奖。

中外学者在Bt的性能改造方面，也取得一定的进展，如对Bt 的编码杀虫晶体蛋白质的基因进行克隆和转让，提高了Bt的杀虫毒力和扩大了杀虫谱范围，如Hyun-woopark等人利用基因
技术提高了Bt合成毒性蛋白Cry2A和Cry11A的能力，中国华中农大首次在国际上发现了3种Bt亚种，它们均已得到国际公认。

3 微生物杀虫剂的发展前景
要拓宽微生物杀虫剂的应用范围，必须得到作物生产者即这些杀虫剂使用者的理解。

同时，对这些杀虫剂的消费者进行教育也很重要。

虽然在促进持续农业发展的一般公众中仅存在很小的阻力，但人们必须明确微生物农药在此农业系统中怎样发挥关键性的作用。

为了开发适合农业生产者需要和适应农业系统要求的新的微生物杀虫剂，有几个关键性的任务需要我们去完成：（1）鉴别和选择有效的天敌（efficient natural enemies）即新种类或新品系的微生物；（2）构建可稳定供应且价格合理的微生物杀虫剂的批量生产系统；（3）对生产技术进行改进；（4）开发储藏和运输技术；（5）设计在田间供应这些杀虫剂的方法。

为了完成这些任务，我们必须在连接开发微生物杀虫剂中所获得的基础研究数据和结果方面作出努力。

日本国家先进工业科学和技术研究所所长Hiroyuki Yoshikawa博士说，上述这类研究活动在微生物杀虫剂新品种开发中有着至关重要的作用。

人们对这点（指Type-Ⅱ基础研究）必须有充分的认识和把握。

结论
微生物杀虫剂的研究和发展，经历了许多曲折的过程。

随着对滥用化学农药危害性的认识，以及对无公害绿色食品的需求和对环境保护意识的增强，人们清楚地认识到应用微生物杀虫剂不仅是单纯的治虫，而且有利于保护环境，有利用于生态平衡，有利于民族健康。

参考文献
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