昆虫病毒

第七章 昆虫病毒

 地球上的昆虫可能达1000多万种，约占地球生物多样性 的一半，已命名的约100万种。  中国估计有60-100万种，但已记载的只7万种左右。

第八章 昆虫病毒
一、昆虫病毒的研究 二、昆虫病毒的类型

三、昆虫病毒的一般特性
四、昆虫病毒对有益昆虫的危害

五、杆状病毒(Baculovirus)
 属于13个病毒科、2个病毒亚科、21个病毒属。  病毒核酸的类型分为： • DNA病毒——dsDNA病毒，包括: ①杆状病毒科；②多分DNA病毒科；③痘病毒科； ④泡囊病毒科；⑤虹彩病毒科。 • DNA病毒——ssDNA病毒．包括细小病毒科。 • DNA和RNA反转录病毒，包括: ①前病毒科： ②变位病毒科。 • RNA病毒——dsRNA病毒，包括: ①呼肠孤病毒科：②二分RNA病毒科 • RNA病毒——ssRNA病毒，包括: ①微RNA病毒科；②野田村病毒科；③T4病毒科

• 分类上独立为杆状病毒科(Baculovidae),分3个属：
– 多角体病毒属(Nucleopolyhedrovirus) – 颗粒体病毒属(Granulovirus)

– 非包埋杆状病毒属(Nonoccluded Baculoviruses)
Fra Baidu bibliotek
• 目前至少从600多种昆虫和其他无脊椎动物中发现 各种病毒的感染——调节种群密度 • 感染病毒的幼虫形成大量包含体，扩散、传播 • 杆状病毒有宿主专一性，对脊椎动物、植物完全 不感染——应用安全
浓核病毒亚科（Densovirunae）

5、虹彩病毒科（Iridoviridae）
虹彩病毒属（Iridovirus）

6、弹状病毒科（Rhabdoviridae）
西格马病毒属（Sigmavirus）

7、微小RNA病毒科（Picornaviridae）
肠道病毒属（Entervirus）

二、昆虫病毒的类型

五、杆状病毒

 早期的BEVS有很多不足，如： • 重组率较低 • 筛选困难 • 操作周期长 • 产物不易纯化等
 短短20多年时间里，随着杆状病毒分子生物学研 究的不断深入，杆状病毒表达系统迅速发展，不 断完善，已成为当今基因工程领域四大表达系统 之一，在研究基因表达调控、蛋白质结构和功能 分析及各种生物活性物质的制备等方面发挥着越 来越重要的作用。

一、昆虫病毒的研究
裘维藩(19122000 ) 中国科学 院院士，植物病 理学家，北京农 业大学教授，完 成中国第一部 《植物病毒学》 专著

高尚荫(1909-1989) 中国科学院 院士，病毒学家从事TMV、流感 病毒、昆虫病毒等研究

中国科学院院士 朱既明 医学病毒学家 田 波 植物病毒学家 谢联辉 植物病毒学家 毛江森 医学病毒学家

昆虫病毒
 了解昆虫病毒的种类、 特点及其应用



五、杆状病毒

构 成
 通常BEVS由转移载体、亲本病毒和重组介质三 部分组成，其技术路线分以下几步：  先将外源片段克隆到载体质粒中，置于杆状病毒 启动子控制之下，上下游各有一段与亲本病毒 DNA相匹配的侧翼序列（flanking sequence)， 构建成转移载体；  把转移载体和野生型病毒共转染入昆虫细胞，通 过同源重组将外源片段插入到病毒基因组，再以 特定的筛选标记和方法获得重组病毒。  最后空斑纯化重组病毒，扩大培养，分离、纯化 所表达的外源蛋白。

三、昆虫病毒的一般特性
•昆虫病毒可用于害虫的生物防治
中科院武汉病毒所研究成功"生物导弹"新技术， 防治松毛虫获得成功。 利用卵寄生赤眼蜂特有的行为特点，结合昆虫病 毒流行病学规律，通过卵寄生蜂将经过高新技术 处理的强毒力病毒制剂传递到靶害虫卵表面，使 初孵幼虫罹病死亡。
既能有效地控制害虫大发生，又可以保护天敌， 不污染环境，对人畜安全无害。

五、杆状病毒(Baculovirus)
• 形态特征：
– 包含体：核多角体、颗粒体 – 病毒粒子:有包膜、产生2种：芽生型bubed （早期）和包埋型occluded（晚期） • 病理学特征： – 宿主仅限于节肢动物 – 动作迟缓、食欲减退、虫体肿胀，轻触即破， 流出浓汁（无臭），倒悬而死。 – 可入侵中肠组织、进入血淋巴及其他组织 – 从感染到死亡需5~7d。

“生物导弹”
• 以卵寄生蜂为媒介传递病毒防治害虫,用柞蚕卵来繁殖 赤眼蜂,并将研制的适应赤眼蜂携带的病毒剂型均匀地 雾化喷洒在柞蚕卵表面。当赤眼蜂咬破壳从蚕壳爬出 来时,每个蜂身上可粘上数百个病毒。赤眼蜂能迅速准 确地找到害虫卵作为寄生卵,贴近害虫卵壳的同时,病毒 粘到卵壳上,使害虫种群发生病毒性流行病。 • 只用5枚生物导弹就可控制一亩地范围的松毛虫流行; 持续期长,一次防治多年受益。 • 实施方法简单：将半个火柴盒大小的“生物导弹”挂 在树木一人高处。

昆虫病毒生产过程
• 饲养昆虫 • 病毒感染 • 收集病毒

斜纹夜蛾病毒杀虫剂及甜菜夜蛾病毒 杀虫剂：一种核型多角体病毒（NPV）

病毒杀虫剂生产工艺（以NPV杀虫剂为例）

病毒杀虫剂生产工艺（以NPV杀虫剂为例）

五、杆状病毒(Baculovirus)
• 有包膜的超大双链闭合环状DNA病毒 (135k bp)

五、杆状病毒(Baculovirus)
• 主要见于昆虫体内，是已知昆虫病毒中类群最大、 发现最早、研究最多、且实用意义最大的。 • 主要应用: – 作为载体，表达外源基因; – 作为杀虫剂，有效地控制农业害虫的发生，并 且对环境不造成污染。

• 苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒(Autographa californica M. Nuclear Polyhedorosis Virus, AcMNPV)研究得最深入。

三、昆虫病毒的一般特性
(1)大多数昆虫病毒能形成包含体，病毒粒子封闭 在包含体中,包含体的主要成分是蛋白质。 包含体的特性： • 在许多有机溶剂中不溶解（酒精、乙醚、氯仿、 苯和丙酮），对蛋白酶抗性强，但它们溶解于 碳酸钠、氢氧化钠、氨的水溶液中。 • 在自然条件下比较稳定，落到土壤中的包含体 病毒能保持活性多年 • 对高温敏感，对阳光和紫外线也缺乏抵抗力， 一般的消毒剂也可使包含体病毒失活。

五、杆状病毒

优势（与细菌、 酵母、 哺乳动物细胞表达系统相比）：
 多角体基因启动子下的超高表达效率；  表达产物的翻译后加工与高等生物相似，可使蛋白 产物保持天然结构、生物活性和免疫活性；  可同时表达多个外源蛋白，来源遍及动物、植物、 细菌真菌和病毒；  能容纳较大的外源基因而不影响其本身的增殖；  蛋白产物易从无血清的培养上清中纯化，无内毒素 污染；  生物安全性高，对植物和脊椎动物均无致病性，而 且经重组后的病毒因失去多角体保护而使其在自然 界的生存能力很弱。

三、昆虫病毒的一般特性
（1）宿主特异高 能杀灭害虫，而不影响害虫的天敌， (2) 昆虫病毒主要是通过口器感染

(3)

引起主要害虫的再猖獗与次要害虫上升等可能性 较小； 有些昆虫是植物病毒的介体，一般对介体

（2）不会污染环境，对人畜安全 昆虫病毒是自然界本 昆虫无害 来存在的，特别杆状病毒（核型多角体病毒与颗 粒体病毒）对河虾、牡蛎、蚌、蟹没有致病性， (4)昆虫病毒可用于害虫的生物防治 对两栖类、鱼类、鸟类及哺乳动物也无任何中毒 性、致病性或异常变态反应； （3）后效作用明显 不仅病虫本身就是病毒生产的“小  优点： 工厂”，而且有些情况下，病毒还可经卵传染， 杀灭次代害虫，化学农药无此特点。 （4）生产容易、使用方便、成本低廉、适于推广  缺点：

研究昆虫病毒的意义

茶树害虫的幼虫、蛹、成虫和卵

小菜粉蝶(菜青虫 )

二、昆虫病毒的类型

昆虫病毒的种类繁多，涉及11个目的900多种昆虫， 据统计我国已经发现的昆虫病毒有200余株。

根据“Virus taxanomy1999”，昆虫病毒可分为7个 科: 1、杆状病毒科（Baculoviridae）

五、杆状病毒

昆虫杆状病毒表达载体系统
Baculovirus Expression Vector System，BEVS

• 80S初，国外学者发现多角体蛋白基因 （polh)的强启动子及晚期大量表达的特性， Smith等首次建立了AcMNPV/秋黏虫细胞 表达系统，表达了人β干扰素。

• 从此，以杆状病毒作为载体，在昆虫细胞 或虫体内表达外源基因，形成了BEVS 。

根据包含体在寄主细胞中的部位，分为：
 核型多角体病毒(NPV，nuclear polyhedrosis virus)： 寄生在寄主细胞核内，包含体内含有多个杆状病毒粒子。  质型多角体病毒(CPV, cytoplasmic polyhedrosis virus)： 寄生在寄主细胞质中，包含体内含有多个球状病毒粒子。  颗粒体病毒(GV，granulosis virus)： 在感染的细胞核里和细胞质里均可发育形成。多为椭圆形， 也有肾形。每个包含体一般仅含一个杆状病毒粒子。  无包含体病毒 ： 如昆虫浓核病毒，感染病毒的宿主细胞核膨大，核内物质 呈浓密、丰盈现象。  昆虫痘病毒（Vagoiavirus）:椭圆形与纺锤形包涵体存在 于细胞质内，但纺锤形包涵体是不包埋病毒粒子的.
核型多角体病毒属（Nucleopolyhedrovirus） 颗粒体病毒属（Granulovirus）

2、呼肠孤病毒科（Reoviridae）
质型多角体病毒属（Cypovirus）

3、痘病毒科（Poxviridae）
昆虫痘病毒亚科（Entomopoxvirinae）

4、细小病毒科（Parvoviridae）