白僵菌及其应用

白僵菌及其应用张芷若植保检疫2班 201330650225摘要:白僵菌(Beauveria)是一类寄主范围广、致病性与适应性很强的昆虫病原真菌，已广泛应用于农林害虫的生物防治，应用前景很好。

对6个白僵菌属种的形态特征予以概述，并简要介绍它的致病性。

关键词: 研究进程生物学性状优点致病性应用前景正文:一､白僵菌的研究进程白僵菌属Beauveria Vuill.是全球分布的最常见的土壤虫生真菌Rehner & Buckley 2003,包含有球孢白僵菌 B.bassiana (Bals.-Criv.) Vuill.和布氏白僵菌 B.brongniartii (Sacc.) Petch 等具有重要经济价值的种类｡前者是研制真菌杀虫剂最多的虫生真菌｡据最新的较翔实的统计(Faria & Wraight2007),除我国外,世界上先后有 171 种真菌杀虫剂产品问世,其中以球孢白僵菌和金龟子绿僵菌产品最多,皆达 58 种之多,各占产品种类总数的33.9%｡而根据我国农业部农药检定所统计(ICAMA2008),2008年我国有11种真菌杀虫剂登记,其中6 种是球孢白僵菌产品｡自 MacLeod(1954)将 8个近似种组合进 B.bassiana,4个近似种组合进 B. tenella (Sacc.)Siemaszko ( 1972 年被 de Hoog 组合进B.brongniartii)以来,尽管有人一直怀疑这种广义分种的界限(St. Leger et al. 1992;Shin et al. 1995;Jaronski & Goettel 1997),但直到本世纪开始以后才得到愈来多的分子证据,证明这两个广义种是由形态相似､具有地方性区域谱系的一些隐含种组成的复合种(species complex) (Rehner & Buckley2005; Rehner et al. 2011) ｡然而,在 MacLeod (1954)之后的半个多世纪里,除本世纪以来的一些分类学和系统学研究外,他研究采用的都是广义球孢白僵菌和广义布氏白僵菌的概念｡自上世纪80年代分子生物学方法引进菌物研究以来,尤其是 90 年代初Kosir et al.(1991)对球孢白僵菌限制性片段长度多态性(RFLP)以及Rakotonirainy et al.(1991)对 rRNA 进行测序以来,这种最常见和最重要的虫生真菌的研究进入了分子时代,各领域的研究进展都令人瞩目｡[1]二､白僵菌的生物学性状白僵菌属半知菌亚门( Deteromycotina)､丝孢纲( Hyphomycetes)､丝孢目( Hyphomyce-tales)､丛梗孢科( Moniliaceac)､白僵菌属( Beau-veria) ,是一种虫生真菌, 寄主范围极广,已记载的包括 15目､149 科的700余种昆虫及蜱螨目的6科､10余种螨和蜱｡白僵菌的菌落成绒状,从卷毛状- 粉状,有时呈绳索状,但很少形成束丝梗;白色,稍后或变成淡黄色,偶成淡红色;背面无色,或淡黄 -粉红色｡分生孢子梗多,着生在营养菌丝上 ,粗 1-2 μ m ;产孢细胞( 瓶梗) 常浓密簇生于菌丝､分生孢子梗或膨大的泡囊( 柄细胞)上,球形- 瓶形 ,颈部延长成粗1 μ m､长达 20μ m 的产孢轴,轴上具小齿突,呈膝状( “之”字形弯曲) 的产孢细胞和泡囊常增生,在分生孢子梗或菌丝上聚成球形 - 卵形的相当于密室的孢子头 ,在低倍镜下即可看到｡分生孢子球形或近球形,透明,光滑｡[2]随着白僵菌属内种的分类研究进展,将白僵菌属分为6个种已被公认,这 6 个种在不同发育阶段虽然具有共同的形态特征,但也存在一定的差异｡1.球孢白僵菌[ Beauveria bassiana(Bals. ) Vuill.]菌丝具隔膜, 直径 1.15 - 2.00 μm, 透明无色,菌落平坦,粉状或如新碎笔状,表面白色至淡乳色,在马铃薯冻粉培养基底部无色｡分生孢子梗的分梗或小枝可多次直角分叉, 聚集成团, 分生孢子梗与主枝或侧枝着生部位多成直角｡分生孢子球形,直径 2.00-2.15 μm,着生在产孢细胞延伸而成的之字形结构上, 产孢细胞为瓶状多变化,由腹端向上逐渐变细｡2.布氏白僵菌[Beauveria brongniartii (Saccar-do)]菌落表面为白色､乳色至浅黄色,絮状､茸状或粉状｡菌丝细长透明有隔,产孢细胞形状不定,瓶状或丝状,分生孢子呈椭圆形或亚圆形(纵径 2.0-6.0μm × 横径 1.5-3.0μm),着生在由产孢细胞顶部延伸而成的之字形丝状结构上｡3.多形白僵菌[ Beauveria amorpha ]菌丝无色,光滑,有隔,直径 1.1-1.7 μm,产孢细胞轮生于菌丝或泡囊上, 由多个产孢细胞形成一个轮状结构,每轮产孢细胞最多可达 8 个,其基部球形､近球或椭圆形,直径2.1-3.2μm;基部延伸出18 μm 长的之字形结构产孢轴,其上具明显小齿突,产生较多的分生孢子(图 5)｡分生孢子透明､光滑,多数圆筒形,少数倒卵形,圆筒形孢子偶弯曲,纵径3.5-5.0μm,横径1.5-2.0μm｡4.苏格兰白僵菌(Beauveria caledonica)菌落粉状,起初白色,后变为灰奶油色,背面浅棕黄色｡菌丝无色光滑,直径为1.5-2.0 μm,产孢细胞浓密簇生于菌丝､分生孢子梗或膨大的泡囊上,球形至瓶形,产孢细胞大小为2.4-5.7 μm ×1.9-3.3 μm,产孢轴长约14 μm, 轴上具小齿突,呈膝状弯曲｡产孢细胞和泡囊常倍增,在分生孢子梗或菌丝上聚成相当密实的孢子头｡分生孢子无色,光滑,单细胞,多为短圆筒形,少为椭圆形,两端通常钝圆｡分生孢子大小为2.5-6.5μm × 1.3-2.2μm｡5.黏孢白僵菌(Beauveria velata)菌落透明有隔,直径2.0 -4.0 μm,淡黄色至浅褐色,孢子形成后表面粉末状, 背面起初无色以后变黄色｡4-8个产孢细胞成束着生在成熟的菌丝分支上,基部膨大呈球形(直径 2.5 -3.0 μm),顶端延伸出短轴丝｡分生孢子透明偶见表面光滑,但常常被具有突起松散的胶质层包被,孢子球形或椭圆形,直径 3.0-4.0μm｡6.蠕孢白僵菌(Beauveria vermiconia)菌丝透明表面光滑,直径 1.5-3.5μm,常常是二分支｡分生孢子形成器(conidial apparatus)紧密成簇,由一群膨大的细胞(5.0-6.0 μm ×3.0 -4.0μm)进一步分支产生产孢细胞｡产孢细胞有一个椭圆或瓶状大小为 4.0 -5.0μm ×2.0 -2.5μm 的基部,顶部延伸出一个之字形弯形或镰刀形,外侧 2.5μm, 内侧1.0-1.5μm｡[2]三､白僵菌的优点1.高选择性化学农药通常不分敌我地将益虫､害虫尽数毒杀,破坏了生态系统的平衡发展,增加了害虫爆发危害的机率｡不同寄主分离出的白僵菌对此类寄主具有较强的专化性,能主动回避对瓢虫､草蛉和食蚜虻等天敌益虫的侵染攻击,使整体的防治效果更好｡2.安全无残留白僵菌对人和其它生物没有危险, 一般也不伤害昆虫的天敌复合体｡在对残留量要求严格的场合,例如果树､茶叶､蔬菜等,白僵菌更加具有应用优势｡即使施用白僵菌后立刻收获产品也不会造成任何农药残留!同时,可以杜绝使用传统农药导致的田间中毒现象｡3.无抗药性与化学防治相比,害虫对白僵菌产生抗性的可能性很小｡害虫对化学农药的抗性使得其杀虫效果逐年减退｡白僵菌通过在自然条件下与害虫的体壁接触､侵入､感染致死害虫,害虫不会对其产生任何抗性｡连年使用,效果反而越来越高｡4.再生性白僵菌寄主致死后一般能在体外大量产孢,引起扩散,在适宜条件下能形成流行病｡同时可以借助适宜的温度､湿度,更可以在施用地定殖下来,继续繁殖生长,长期持续控制害虫｡5.兼容性白僵菌同各种天敌及很多杀虫剂是相容的,在某些情况下还有增效作用,从而各尽所长,增加对害虫的控制力度｡[3]四､白僵菌的致病性1.致病力及影响因素白僵菌能寄生多种昆虫,但不同菌株对寄主有一定的专化性,致病力也有一定的差异｡白僵菌若长期侵染一种昆虫,就会对该种昆虫产生喜嗜性｡我们可以利用白僵菌这种特性,通过人工定向培养,提高白僵菌对某种害虫的专化性和致病力｡环境条件对白僵菌致病力有一定影响｡在一定的温度范围内,白僵菌的侵染力随温度升高而加强｡就白僵菌侵染来说,孢子萌发与温度关系不大,在平均温度低于最适温度的环境条件下,白僵菌也能杀死越冬昆虫｡相对湿度对白僵菌的侵染很重要,一般认为,只有相对湿度高达90%以上时,白僵菌的孢子才能萌发并侵入虫体｡侵入后,环境相对湿度接近 100% 时,繁殖菌丝才能从虫尸中突破出来,形成分生孢子｡但 Ferron [ 4] 认为,白僵菌可不依赖环境湿度而达到感染大豆象( Acanthoscelides obtectus) 的目的｡昆虫的生理状态与白僵菌的致病力有一定的关系｡昆虫低龄幼虫和老龄幼虫的生理状况不同,对白僵菌的敏感性也不同｡低龄幼虫处于生长时期,抵抗外界不良环境条件的能力较差,极易感染白僵菌而死亡;高龄幼虫器官机能已发育成熟,不易发病,即使感染也不至于死亡,或拖至蛹期､成虫期死亡｡昆虫在越冬前和冬眠滞育期,对外界环境不敏感,感病较少｡此外,在同一发育阶段或同一发育时期,由于环境条件的改变或营养不良,引起昆虫生理状况失常,降低对病菌的抵抗力,容易感染发病｡[4]2,侵染途径和致病机制白僵菌感染的途径因昆虫的种类､虫态､环境条件等不同而有差别,主要通过表皮侵入昆虫,也可通过消化管､气孔､伤口等途径侵入虫体｡松毛虫在高温高湿条件下,主要是体壁感染;而在低温低湿条件下消化道感染的百分率提高｡不同虫态喷同样的白僵菌制剂,库蚊 ( Culex spp. ) 幼虫以呼吸道感染为主,成虫以体壁感染为主｡Fargues等研究了白僵菌对马铃薯甲虫幼虫蜕皮期间的感染模型｡用白僵菌悬液喷雾感染 3 龄中期的幼虫, 分生孢子在外皮表面发芽后, 通过体液, 侵入刚形成的新表皮, 使皮下组织溶解, 导致一些感病幼虫不能完成蜕皮｡另一方面, 幼虫在蜕皮时脆弱的新皮发生破裂, 使得菌丝及其他微生物得以进入血淋巴, 引起致命的败血症｡据研究表明,黑尾叶蝉( Nephotettix cincticeps) 感染白僵菌后,死亡前病变多发生在体壁和血液中,而其他组织器官的病变多发生在死亡后｡Broom等报道火蚁( Solenopsis geminata) 被白僵菌感染72h 后, 消化液的 pH 值从7 降低为 5｡白僵菌进入体腔初期,昆虫血细胞形成加速,将白僵菌围住,有吞噬作用;当白僵菌继续发育时,便冲破血细胞障碍,破坏血细胞, 体液变浑浊｡由于白僵菌代谢过程中产生草酸钙结晶,降低血淋巴的酸度,使机体代谢发生紊乱｡白僵菌侵入各组织器官时不仅使被破坏的细胞失去活力,邻近细胞也要受影响,如出现大型液泡､着色力降低,最后导致昆虫的死亡｡Vey 等 [ 14] 报道,白僵菌的附着胞在侵入过程中起着重要作用｡白僵菌的入侵是机械压力和酶共同作用的结果｡目前的研究表明,真菌在入侵体壁的过程中能够分泌蛋白酶､几丁质酶､脂酶､淀粉酶等,其中许多酶与入侵过程中表皮降解､侵染机构形成以及菌株毒力等关系密切｡Gupta等将大蜡螟和粉纹夜蛾 ( T richoplusia ni) 幼虫单个接种 5 株白僵菌测定死亡率,同时将不同株系的白僵菌接种到含这两种昆虫表皮的培养基上,测定其几丁质酶､蛋白酶､酯酶等活性,发现两组数据存在明显的相关性,酶活愈高,死亡率愈大,LT 50 愈低｡白僵菌对昆虫的致死原因, 除了由于失水而使组织破坏等因素外,白僵菌毒素是致死的最重要的因子｡[5] 五､应用前景随着社会经济的发展,人们环保意识增强,对生态环境愈来愈关注｡在农林害虫的防治中,化学防治的负面效应逐步为人们所认识｡我国目前已经撤消了几十种化学农药的登记｡生物农药具有对人畜毒性小､害虫不易产生抗药性､环境兼容性好等特点,因此应用前景会愈来愈好｡白僵菌作为目前研究应用较广的真菌杀虫剂,必将在更多的防治领域发挥其对害虫的杀伤力｡应用白僵菌防治森林害虫､农业害虫､经济作物害虫,害虫不易产生抗药性,不影响非目标昆虫,不杀伤害虫天敌,不污染环境,有利于增强生态系统的自控能力,是一类非常符合综合治理原则的防治措施,市场前景非常广阔｡白僵菌的应用前景主要体现在以下方面:1.防治农业害虫目前,白僵菌在农业害虫防治上的应用被越来越多的人欢迎｡白僵菌对玉米螟､大豆食心虫､蛴螬､甘薯象甲等多种农业害虫具有很高的防治效果｡如蛴螬危害花生､大豆､草坪､蔬菜､苗圃等多种作物,仅以花生为例,我国种植 300 万 hm 2 花生,均受蛴螬危害,按20%面积用白僵菌防治计算,需防治60 万 hm 2 ,需白僵菌制剂 9000t,合高孢粉 400t 左右｡2.防治森林害虫我国具有大面积的森林覆盖,也具有森林害虫 4000- 5000 种;危害最大的松毛虫,每年造成的立木生长量损失估计达 1000 万 m 3 ｡目前,白僵菌在林木害虫防治上主要针对蛀干性害虫､地下越冬害虫及食叶和枝梢害虫｡其对松树害虫( 如松褐天牛､松小蠹等) ､杨树害虫( 如星天牛､云斑天牛､桑天牛等) 等具有较强的杀伤力｡同时对越冬害虫及食叶害虫同样具有高致病率｡白僵菌的使用符合林业可持续发展的战略目标｡近年来白僵菌防治松毛虫面积每年在 60 万hm 2 ｡国内市场白僵菌高孢粉年需求在 2000t 左右｡3.防治经济作物害虫对于经济作物害虫的防治,必须从经济作物的生态效应､环境效应和经济效应的原则出发,全面考虑害虫的防治措施｡一般经济作物的立地条件较好,适宜白僵菌等生物杀虫剂的施用,其经济､环境效益也远比化学农药的效益高｡白僵菌主要可以应用于果园害虫( 如苹果蠹蛾､板栗象甲､桃小食心虫等)､茶园害虫( 茶小绿叶蝉是茶园上的常发害虫, 常年防治面积在 250万 hm 2 左右) 等经济作物害虫的防治｡随着农林产品质量要求的日益提高,杀虫剂市场必然需求大量的高效､低毒､无残留的生物杀虫剂｡4.防治卫生害虫人们生活水平逐步提高,对于健康生活的关注日益提高｡白僵菌素对蚊子幼虫具有毒性,许多试验也表明白僵菌对蝇､蚤､臭虫等卫生害虫具有一定的杀伤效果｡白僵菌也将更加广泛地应用于卫生害虫的防治｡参考文献: [1] 李增智，黄勃，陈名君，王滨，樊美珍分子时代的白僵菌研究，菌物学报834页[2] 高红，张冉，万永继白僵菌的分类研究进展，蚕业科学第4期731页[3]徐四琼，孙倩，曾德亮白僵菌研究与应用的现状及展望，安徽农学通报2005, 11( 7) :71- 72，[4]季香云, 杨长举白僵菌的致病性与应用，中国生物防治2003 年 5 月19(2)82-85[5]陈嘉恒，吴国杰，陈宗发，谢丰振，何麟白僵菌及其在农业生产上的应用，仲恺农业工程学院学报2012年 12 月第 25 卷第 4 期。