昆虫病原细菌在害虫防治中的利用

第十四章昆虫病原细菌在害虫防治中的利用

昆虫自然种群每代的死亡率总在80-99.9%之间，其中有不少死于微生物感染病，而细菌在昆虫病原微生物区系中占大多数。因此，它们在不同的环境条件下，对昆虫种群数量的调节能起不同程度的作用。其中某些类群已发展为微生物杀虫剂，大面积应用于森林害虫防治中。

于昆虫有关系的细菌已发现的有数百种，其中已被描述的昆虫病原菌细菌约有90种。使昆虫致病的细菌多属于真菌目的芽孢杆菌属、肠杆菌属及假单胞菌目的假单孢属。在分类上没有确定地位的无芽孢杆菌暂时归纳在无芽孢杆菌属中，包括了较多的病原菌。

根据对寄主的依赖程度和侵袭性，这些细菌又可作如下分类：

（一）转型病原体在自然解里仅仅在特定的昆虫体内增殖。因为增殖必须具备特殊条件，所以用人工培养很困难。一般宿主域窄，经口容易传染。如日本金龟子芽孢杆菌、缓死芽孢杆菌等专性寄生，寄主范围窄。

（二）兼性病原体在自然界昆虫以外的场所繁殖。因为增殖不需要特殊条件，所以能够人工培养基培养，在宿主消化管内繁殖，损伤宿主组织，并侵入血体腔内产生毒素。某些细菌在孢子形成时产生毒素，如果这种毒素进入消化管内，及时细菌不繁殖，也能引起中毒，如能形成芽孢和晶体毒素的苏云金杆菌。

（三）潜在病原体在自然界分昆虫以外的场所增殖，就培养容易这一点来说与兼性病原体相似，不同的是毒素和酶的产生数量少，因而不能入侵血体腔内给宿主造成为害。如果通过例外的方法侵入血体腔时，则增殖活泼，引起败血症。作为宿主的昆虫种类很多，不是特特定昆虫种的病原体，如绿脓杆菌。

上述三类病原体中专性病原菌及兼性病原菌已广泛用于田间防治害虫，证明它们有一定的致病力，但是它们对干燥及阳光敏感，毒力变异较大，作为生物农药在田间施用，对于如何有效地处理无芽孢杆菌还有大量问题需要解决。有人尝试用保护剂与不形成芽孢的细菌一起使用，可行与否，有待进一步验证。

自然界中广泛存在能够引起昆虫疾病的病原细菌，并不是都可以作为一种微生物杀虫剂，而能作为微生物杀虫剂的病因细菌，应该具备下列基本属性：（1）毒力高，菌剂毒力足以压倒害虫的毒力，嫩稳定可靠地使害虫发病致死。

（2）稳定性强，菌剂不致因受自然环境影响（如日光、干燥等），人工处理、悬浮剂、载体、贮藏、不同试药方法等而减低杀虫效

力。

（3）残效期长，有在害虫种群中自然传播能力。

（4）作用迅速。

（5）有选择性，即对防治对象剧毒，而对植物、益虫以及哺乳动物等无毒。

（6）可以大规模生产，经济安全。

第一节专性病原细菌

一、金龟子乳状病芽孢杆菌

是对金龟子幼虫有致病力的一类专性芽孢杆菌。据报道世界各国已从不同地区分理出乳状病病原细菌多种，其中以日本金龟子芽孢杆菌、缓死芽孢杆菌和缓死芽孢杆菌欧洲变种最重要，它们对53种金龟子幼虫有致病力。

1973年我国引入该菌后，结果证明，对我国这要蛴螬反应敏感的寄主达13种以上，有的感染率达90%。但是由于该菌株系分离自日本金龟子幼虫，欲使其对我国北方优势树种大黑金鳃龟子有较高的致病力，还是比较困难的。因此，我国自1974年起就着手筛选和发掘我国菌株的工作。几年来调查采集的蛴螬中，已陆续发现了不少菌株。1978年全国乳状菌研究工作座谈会后，许多单位从丽鳃、犀金龟等幼虫中也分离出不少菌株。初步了解，在河北、河南、山西、江苏、陕西、辽宁、黑龙江、福建等省蛴螬发生区，乳状菌均有分布，说明我国的乳状菌资源十分丰富，很有研究利用的必要。

（一）乳状菌的分类乳状菌属真菌目芽孢杆菌属，是使蛴螬致乳状病的病原菌。最早发现是使日本金龟子患病的两种乳状菌：其中一种根据宿主的属名定名为Bacillus popilliae,有人译为“日本金龟子芽孢杆菌”。它使日本金龟子患甲型乳状病；另一种是使这种宿主产生已型乳状病的 B.lentimorbus,称缓死芽孢杆菌。后来在世界各地又分离了这类病原菌的种和变种，现归纳目前已知的一些乳状菌如下：

（1）日本金龟子芽孢杆菌。

（2）缓死芽孢杆菌。

（3）新西兰乳状病，尚无菌名。

（4） B. lentimorbus var.australis Beard,R.L.(1956, 澳大利亚)

（5）独角仙芽孢杆菌。

（6）夫赖堡尔芽孢杆菌。

（7）五月鳃金龟亚种。

（8）Bacillus popilliae var.rhopaea Milner R.J.

此外，马达加斯加和斯里兰卡还发现了Orycetes spp.的乳状病病原菌。我国分离了一个新变种，定名为金龟子乳状杆菌蓬莱变种。乳状病的病原菌可分为两种类型，即由日本金龟子芽孢杆菌引起的乳状病称A型乳状病。由缓死芽孢杆菌引起的乳状病称B型乳状病。这两型乳状病菌的主要区别如下：1．A型乳状病在染病初期仅从外表来看，很难区别于健康的日本金龟子幼虫。随着病程的发展，是染病蛴螬的围心部分及其末端环节因为血液浓度增加，使本来在健康虫体上显而易见的背血管与直肠囊都模糊不清了。胸足也不透明，幼虫外表呈乳白色。拉断感染蛴螬的足部，可见一滴乳白不透明的体液，自拉断处渗出。A型乳状菌的孢子囊中，紧靠芽孢还有一个折光的半孢体，而B型乳状菌则没有。

2．B型乳状病在夏末秋初时日本金龟子感染这两种类型的乳状病从病症来看几乎区别不出来，经过冬季之后则这种幼虫可以生存活动，但终因不能化用而死亡。如果将该菌接种于健康幼虫的腔体内，首先发生乳白色状况，继而随温度的增高又变成棕褐色。这种颜色的加深，是由于形成大量褐色至黑色的血凝块的结果。昆虫肢部堆集的血凝块阻滞了血液循环。

（二）乳状菌的形态特征日本金龟子芽孢杆菌菌体细长，不能运动，单生或双链，偶有四链。乳状菌的营养体大小为0.9×5.2微米，菌体在形成芽孢期间逐渐膨胀，当开始膨胀时看到的芽孢如折光的“空泡”的大小同成熟的芽孢相等。随着芽孢形成的继续发展，“空泡”的折光力更强。直至观察都一个明确的芽孢为止。这时细胞呈纺锤形，芽孢位于一端，进一步发育后变成梨形；紧接着在芽孢一端形成另一个大小为芽孢一半的折光体，即称副孢子或侧孢子。芽孢和前孢的排列好像足迹的样子，革兰氏阳性。

（三）乳状菌的生物学特性

1．营养特性日本金龟子芽孢杆菌在一般培养基上不能生长，但在复杂培养基上能够生长。这种培养基中大多数含有酵母膏及酪朊的浸出物。所有的培养基中均需糖类作为能源。该菌在配有色氨酸、硫胺素、葡萄糖和磷酸盐，而无维生素的酪朊水解物中生长很好。色氨酸和硫胺素是生长所必须的；生物素、肌醇和烟酸不是必须的，但它们对生长有刺激作用。

日本金龟子幼虫血淋巴的氨基酸很丰富，而着这种菌需要的氨基酸种类很多。这种杆菌不能再丝氨酸或芳香氨基酸族中制造氨基酸，也不能合成组氨酸。在丙酮和谷氨酰胺族中只有丙氨酸和谷氨酸使不需要的。它能合成天冬氨酸、赖氨酸、苏氨酸，但是营养体的生长需要天冬酰胺和甲硫氨酸。为了使菌连续生长，在合成培养基中一定要加入巴比妥酸，但它的作用仍不清楚。此菌对高浓度海藻糖反应良好。利用海藻糖时，呼吸生长速度比利用葡萄糖时高。

2．乳状菌的生长特性前面说日本金龟子芽孢杆菌在含有酵母膏和葡萄糖的液体或固体培养基中都能良好生长。在生长至16-20小时之后获得最大的菌数（1.2×109）。在生长高峰出现后，活菌迅速下降，但没有出现细胞的溶菌作用。不论是有氧还是厌氧都不能产生芽孢。关于细菌大量死亡的原因还不清楚。

该菌专性很强，能在被感染的蛴螬体内进行营养生长并形成芽孢。芽孢可在体外存活多年。在干燥蛴螬体液涂片上保存芽孢，经过42个月后，加水润剂，洗下芽孢制成悬液，注射到健康蛴螬体内仍有高度致病力。

（四）乳状菌的病理学自然条件下日本金龟子芽孢杆菌可通过蛴螬的消化道而侵染，当蛴螬吞食带有细菌芽孢的植物根、茎、种子或土壤中的腐生物质后，芽孢在中肠内萌发生成营养体，并穿过肠壁侵入体腔。细菌在血腔中大量繁殖并形成芽孢。由于病虫或死虫体内有大量芽孢使血淋巴混浊，使别感染的蛴螬呈乳白色，病虫行动迟缓，对外界刺激反应迟钝。如将胸足扯断，伤口渗出乳白色液，镜检可见大量芽孢杆菌，而健康体液清亮或仅稍带混浊。

按照Julian等人的说法，感染过程分为四个阶段。第一阶段是初期潜育期，约12天，有较少的杆状细胞。第二阶段使营养体迅速繁殖阶段，约3-5天，在5天除有前孢外，偶有芽孢出现。第三那阶段为中间阶段，约5-10天，从占优势的营养生长转变，到前孢和芽孢的生成。第四阶段是芽孢形成，约14-21天，体内充满大量芽孢，最后使幼虫死亡。在3-5天，大约有20%的细胞可形成芽孢。在中间阶段（5-6天）前孢构成总菌数的20-30%，但到10天就增加到40%-80%。在第四阶段，前孢进一步发展，营养体和前孢数量减少，而芽孢大量累积。在最后阶段，幼虫体内将含有5×109芽孢（5×1010/每毫升血淋巴），幼虫血淋巴呈牛乳状。显然，这种杆菌在日本金龟子幼虫体内的芽孢形成不是相伴进行的。Sharpe和Rhodes曾证明，在人工培养基上的菌落，它的芽