昆虫病原微生物研究进展
真菌诱导的昆虫免疫反应研究进展
Key words : f ungus ; insect immunity ; pat h of signal t ransmission
不同病原的感染可能引发不同的免疫反应 ,其 机制也有所不同 。最常规的感染是虫体由食物摄入 病原物或受伤的情况下 ,即细菌和病毒进入消化道 或通过伤口引发感染 。目前大部分的研究主要集中 于这种感染引发的昆虫免疫反应 ,并对其机制进行 了深入研究 。然而 ,对于外源性真菌能直接穿透昆 虫表皮进入体内定殖寄生并诱发昆虫免疫反应的相 关报道相对较少 。为此 ,作者就国内外对真菌感染 昆虫的机制以及昆虫对真菌感染的免疫反应方面的 研究进行了综述 ,以期对同类研究提供参考 。
制 、模式受体 、信号转导 、体液免疫 细胞免疫等方面的研究进行综述 。
[ 关键词 ] 真菌 ; 昆虫免疫 ; 信号传导途径
[ 中图分类号 ] S476 + . 12
[ 文献标识码 ] A
Research Progress in Insect Immunit y Respo nse Induced by Fungi
2 血细胞介导的免疫应答
真菌突破昆虫表皮的障碍 ,进入血淋巴后首先 面临的是血细胞的识别和攻击 。对病原菌真菌感染 的细胞免疫主要涉及吞噬 、包囊 、结节等反应[17] 。 已报道的昆虫血细胞有原血细胞 、粒细胞 、珠血细 胞 、浆血细胞及类绛血细胞等 。一般认为主要是浆 细胞和粒细胞在免疫反应中起作用 ,浆细胞是具有 吞噬功能的血细胞 ,粒细胞是具有包囊大分子物质 并去核化形成结节 ,引发酚氧化酶激活产生黑化的 多功能细胞 。
昆虫病原线虫共生细菌研究进展
剂量下对 Q.:+,79+<5
血 淋 巴 的 降 解 ，对 大 蜡 螟 的 血 细 胞 有 毒 性（ @;-89A5 .75 ) :4 ， 8;-E7+L.I) 有 B%% \ 的 致 死 作 用 ， 在 !1 42;L[E* & 下 ， 死亡率为 但 未 死 亡 的 昆 虫 有 ZM 41\ 的 个 体 与 对 照 比 较 ， 体重明 B’ 4’\ ， 显减轻， 说明这种组分以某种方式阻碍着幼虫的取食。共生菌 次级代谢物对昆虫幼虫的拒食和杀死作用说明， 共生菌代谢物 可能与杀虫机理有关，尽管这种杀虫作用比一般的杀虫剂弱， 但它可能参与了与其它致病因子的共同作用， 这些代谢物在线 四、 3.-,I9)FJ;<5 <88 45 和 >9,7,I9)FJ;<5 基因工程 基因工程即 @]Y 重组技术是把带有所需要性状的基因插 入 到 缺 乏 这 种 性 状 的 有 机 体 中 ， 以 改 变 生 物 的 品 质 。 ^+I. 但 对 斯 氏 科 ?7.+-.I-. R 的， 这方面的研究虽已进行了近 !%)O ， *)7+J). 和异小杆科 Q.7.I,I9)FJ+ R7+J). 病原线虫而言基因重 报道以 >_HB’ 为 组的工作则仅刚刚起步。^I)E/*)-（ B0’0 ） 载 体 建 立 了 异 小 杆 线 虫 的 > 4O :;*+-.<E.-< 发 光 共 生 菌 的 克隆了生物发光的基因。变体中的每个染色体中 （ 3;O .7O ) :4 ， 这些突变体在生 都 插 入 了 多 个 V-2 片 段 B00B ）， 化特性、 营养和菌落特性上都有所不同， 有各自的 V-2 插入位 点。这些研究为分离毒性基因， 明确其在致病过程中的作用提 供了可能。昆虫病原线虫共 生 菌 的 外 毒 素 蛋 白 由 于 杀 虫 效 果 好、 杀虫谱宽， 是很有应用前景的杀虫毒蛋白。 五、 目前昆虫病原线虫及其共生菌研究中存在的问题 虽 然 C;I*)- （ B0’& ） 发 现 ， 新 线 ].,)8:.E7)-)O E)I R 能周期性产生毒素， 但到目前为止， 8,E)8<). 在培养过程中， 还没有异小杆线虫产生毒素的报道 ， 而且， 也没有在无菌条件 报导以 >_HB’ 为载体 下培育出无菌线虫。^I)E/*)-（ B0’0 ） 建立了异小杆线虫的 > 4O :;*+-.<E. 4O :;*+-.<E.-<O UBM
红火蚁昆虫病原微生物资源及其应用现状
㊀㊀2023年第64卷第9期2233收稿日期:2023-01-10基金项目:国家重点研发计划(2021YFD1000500)作者简介:易松望(1998 ),男,湖南醴陵人,硕士,研究方向为农业有害生物综合防控,E-mail:ysw0930@㊂通信作者:吕要斌(1971 ),男,山西沁水人,研究员,博士,研究方向为农业有害生物综合防控,E-mail:luybcn@㊂文献著录格式:易松望,李晓维,黄俊,等.红火蚁昆虫病原微生物资源及其应用现状[J].浙江农业科学,2023,64(9):2233-2242.DOI:10.16178/j.issn.0528-9017.20230039红火蚁昆虫病原微生物资源及其应用现状易松望1,李晓维2,黄俊2,张娟3,吕要斌1,2∗(1.浙江农林大学现代农学院,浙江杭州㊀311300;2.浙江省农业科学院植物保护与微生物研究所,浙江杭州㊀310021;3.浙江省园林植物与花卉研究所,浙江杭州㊀311122)㊀㊀摘㊀要:红火蚁(Solenopsis invicta Buren)是一种国际重大外来入侵生物,严重危害农林生产㊁生命健康㊁公共安全和生态环境,是最具有破坏力的入侵生物之一㊂随着环保和可持续发展的需要,应用生物防治方法来实现红火蚁的可持续控制,将是未来红火蚁高效防控技术体系中的重要组成部分㊂昆虫病原微生物对红火蚁控害作用研究较为广泛,已报道的可侵染红火蚁的昆虫病原微生物主要包括病原真菌㊁病原细菌㊁病原线虫㊁微孢子虫㊁病毒五大类,本文对红火蚁昆虫病原微生物资源㊁作用机理㊁影响因子及应用现状进行了综述,旨在为更好地利用昆虫病原微生物防治红火蚁提供指导㊂关键词:红火蚁;生物防治;昆虫病原微生物中图分类号:S186㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:0528-9017(2023)09-2233-10㊀㊀红火蚁(Solenopsis invicta Buren)是一种国际重大外来入侵生物,其食性杂㊁攻击性强㊁繁殖力大㊁习性凶猛,严重危害农林生产㊁生命健康㊁公共安全和生态环境,被世界自然保护联盟(IUCN)列为100种最具有破坏力的入侵生物之一[1]㊂红火蚁原产于南美洲巴拉那河流域,2003年首次在我国台湾发生为害[2],2004年在广东省吴川市发现[3-4]㊂2005年在广西㊁湖南㊁福建等省区相继发生[5],随后从南向北扩散蔓延㊂2005年,红火蚁被农业部定为我国进境植物检疫性有害生物和全国植物检疫性有害生物㊂2008年前红火蚁入侵县级区域数量处于缓慢增长阶段,2009年之后进入快速增长阶段,近年来在我国传播扩散速度明显增大,新发突发态势明显[6]㊂截至2021年4月,红火蚁已在广东㊁广西㊁福建㊁江西㊁四川㊁海南㊁云南㊁湖南㊁重庆㊁贵州㊁浙江㊁湖北等12省(自治区㊁直辖市)的448个县级行政区域发生分布[7]㊂目前,红火蚁的高效防控技术体系包括监测技术㊁检疫除害技术和应急防控㊁根除与治理技术,其中杀虫剂在检疫除害㊁应急防控以及根除与治理中发挥着重要作用[4]㊂虽然基于杀虫剂的化学防治是防效和持效性最好的措施,但也存在耗时耗力㊁抗药性风险㊁污染环境㊁破坏生态平衡㊁杀伤非靶标生物等多种弊端[8]㊂随着环保和可持续发展的需要,应用生物防治方法来实现红火蚁的可持续控制,将是未来红火蚁高效防控技术体系中的重要组成部分㊂国内外学者在红火蚁生物防治方面已经开展了多年研究,在应用寄生性天敌㊁捕食性天敌和病原微生物控制红火蚁上取得了一定的进展,其中,昆虫病原微生物对红火蚁控害作用研究最为广泛[8-9]㊂昆虫病原微生物是指能够侵染昆虫使其发生疾病并且病害能够在昆虫种群中流行的微生物,是自然界调控昆虫种群数量动态的一类重要因子[10]㊂基于昆虫病原微生物开发出来的微生物杀虫剂具有环境友好㊁可规模化生产㊁易于扩散㊁控制效果可持续等优点,备受生物防治学者及相关产业界的广泛关注,已被广泛作为化学农药的替代品应用于害虫防治[10-11]㊂目前已报道的可侵染红火蚁的昆虫病原微生物主要包括病原真菌㊁病原细菌㊁病原线虫㊁微孢子虫㊁病毒五大类,本文对红火蚁昆虫病原微生物研究及应用现状进行了综述,以期为红火蚁的生物防治提供指导㊂1㊀病原微生物资源㊀㊀目前报道的红火蚁病原微生物主要包括病原真2234㊀㊀2023年第64卷第9期菌㊁病原细菌㊁病原线虫㊁微孢子虫㊁病毒在内的39种(表1)㊂表1㊀红火蚁病原微生物名录病原类别科种菌株/品系参考文献真菌虫草菌科Cordycipitaceae球孢白僵菌Beauveria bassiana447㊁NI8㊁ANU1㊁Bb1501㊁5974㊁Pr1-6㊁Pr1:chi㊁Bb02㊁Bb04㊁BSX-PC㊁QB3.428㊁QB3.45㊁ZGNKY-1㊁ZGNKY-3㊁ZGNKY-5[23-29]麦角菌科Clavicipitaceae金龟子绿僵菌Metarhizium anisopliaeMf10㊁SH㊁Ma3㊁Ma01㊁SM076㊁M09㊁CQMa117㊁Mawys-01[30][27][31-32][28]黄绿绿僵菌Metarhizium flavovirideSM076[33]褐色绿僵菌Metarhizium brunneumATCC 62176[34]淡紫拟青霉Purpureocillium lilacinumPl04[15,35][27]玫烟色棒束孢Isaria fumosoroseaIFCF-H㊁IFCF-L[31]丝孢菌类Hyphomycetes 黑酵母菌Myrmecomyces annellisae[36]线虫草科Ophiocordycipitaceae 多毛孢Hirsutella sp.[37]新月霉科Ancylistaceae耳霉Conidiobolus sp.[38]线虫斯氏线虫科Steinerematidae夜蛾斯氏线虫Steinenrema feltiae[39]小卷蛾斯氏线虫Steinernema carpocapsaeAll 品系㊁Mexican 品系[40]芫菁夜蛾斯氏线虫Steinenrema feltiae (=bibionis )SN 品系[41]蝼蛄斯氏线虫Steinenrema scapterisci[42]异小杆线虫科Heterorhabditidae 嗜菌异小杆线虫Heterorhabditis bacteriophora (=heliothidis )NC 品系[41]四线科Tetradonematidae 火蚁四线虫Tetradonema solenopsis[43-44]索线虫科Mermithidae火蚁异索线虫Allomermis solenopsi[45]病毒双顺反子病毒科Dicistroviridae红火蚁病毒Solenopsis invicta virus 1,SINV-1[46-47]红火蚁病毒SINV-1A [48]红火蚁病毒SINV-5[49]红火蚁病毒SINV-6[50]红火蚁病毒SINV-9[50]红火蚁病毒SINV-12[50]红火蚁病毒SINV-13[50]多顺反子类小RNA 病毒科红火蚁病毒SINV-2[51]Polycipiviridae 红火蚁病毒SINV-4[52]红火蚁病毒SINV-8[50]Solinviviridae红火蚁病毒SINV-3[53-54]Iflaviridae 传染性软化症病毒科红火蚁病毒SINV-11[50]红火蚁病毒SINV-16[21]白纤病毒科Phenuiviridae 红火蚁病毒SINV-14[21]尼亚米病毒科Nyamiviridae 红火蚁病毒SINV-15[21]未确定分类地位红火蚁病毒SINV-7[50]红火蚁病毒SINV-10[50]红火蚁病毒SINV-17[21]整体病毒科Totiviridae 双链RNA 病毒Solenopsis midden virus,SMV[50]细小病毒科Parvoviridae双链DNA 病毒Solenopsis invicta densovirus,SiDNV [55]细菌芽孢杆菌科Bacillaceae 苏云金芽孢杆菌Bacillus thuringiensis[56]微孢子虫泰洛哈虫科Thelohaniidae微孢子虫Thelohania solenopsae[57]布雷孢虫科Burenellidae蠕孢子虫Vairimorpha invictae[22]㊀㊀用于防治红火蚁的病原真菌主要种类有球孢白僵菌Beauveria bassiana ㊁金龟子绿僵菌Metarhizium anisopliae ㊁黄绿绿僵菌M.flavoviride ㊁褐色绿僵菌M.brunneum ㊁黄曲霉Aspergillus flavus ㊁淡紫拟青霉Purpureocillium lilacinum ㊁黑酵母菌Myrmecomycesannellisae ㊁玫烟色棒束孢Isaria fumosorosea 以及多毛孢Hirsutella sp.和耳霉Conidiobolus sp.等(表1)㊂其中,球孢白僵菌和金龟子绿僵菌的研究最为广泛㊂白僵菌被认为是红火蚁生物防治最有前途的真菌之一[12],国外早在20世纪80年代就开始应用球孢白僵菌防治红火蚁㊂巴西学者Stimac 等[13]从红火蚁中分离出球孢白僵菌,进一步进行田间试验发现,感染球孢白僵菌后红火蚁死亡率可达到约80%[14]㊂目前报道的对红火蚁有较强致病力的球孢白僵菌菌株包括巴西菌株447,美国菌株NI8,韩国菌株ANU1,以及中国菌株Bb1501㊁5974㊁Pr1-6㊁Pr1:chi㊁Bb02㊁Bb04㊁BSX-PC㊁QB3.428㊁QB3.45㊁ZGNKY-1㊁ZGNKY-3和ZGNKY-5(表1)㊂金龟子绿僵菌是红火蚁生物防治中应用最为广泛的绿僵菌㊂Woolfolk等[15]在密西西比州红火蚁蚁巢土壤㊁植物碎屑和蚂蚁体表组织中分离出昆虫病原真菌金龟子绿僵菌㊂目前报道的对红火蚁有较强致病力的金龟子绿僵菌菌株主要来自于中国,包括Mf10㊁SH㊁Ma3㊁Ma01㊁SM076㊁M09㊁CQMa117和Mawys-01(表1)㊂昆虫病原线虫具有主动搜寻寄主特别是土栖性及钻蛀性害虫的能力㊁对人畜和环境安全㊁杀虫谱广㊁易于培养㊁不易产生抗药性㊁可与多种杀虫剂复配使用等特点,已成为最具潜力的生物防治制剂之一[16-17]㊂红火蚁为土栖性昆虫,利用昆虫病原线虫防治红火蚁具有很好的应用前景㊂目前报道的可以侵染红火蚁的病原线虫包括火蚁四线虫Tetradonema solenopsis㊁火蚁异索线虫Allomermis solenopsi㊁夜蛾斯氏线虫Steinenrema feltiae㊁小卷蛾斯氏线虫All品系S.carpocapsae All㊁小卷蛾斯氏线虫Mexican品系S.carpocapsae Mexican㊁芫菁夜蛾斯氏线虫S.feltiae(=bibionis)㊁蝼蛄斯氏线虫S.scapterisci和嗜菌异小杆线虫Heterorhabditis bacteriophora(=heliothidis)㊂昆虫病毒是指以昆虫为寄主的病毒,利用致病性昆虫病毒引发流行性传染病的方式调节昆虫种群数量,是害虫生物防治的重要手段[18]㊂红火蚁病毒(Solenopsis invicta virus,SINV)的发现开辟了一条新的红火蚁生物防治之路[19]㊂目前报道的红火蚁病毒主要包括单链RNA病毒(SINV1~17㊁SINV1A)㊁双链RNA病毒(Solenopsis midden virus,SMV)㊁双链DNA病毒(Solenopsis invicta densovirus,SiDNV)等20余种,其中SINV系列病毒研究较为广泛[20-21]㊂另外,昆虫病原细菌(如苏云金芽孢杆菌Bacillus thuringiensis)和微孢子虫也可用于红火蚁的生物防治(表1)㊂微孢子虫(microsporidia)是一类由孢子形成的单细胞寄生虫,只能以动物为宿主,大部分的昆虫都可以被微孢子虫寄生㊂目前报道的寄生红火蚁的微孢子虫包括微孢子虫Thelohania solenopsae和蠕孢子虫Vairimorpha invictae两种[22]㊂2㊀病原微生物对红火蚁的作用机理㊀㊀病原微生物防治红火蚁的作用机理研究主要集中在昆虫病原真菌和昆虫病毒㊂2.1㊀昆虫病原真菌对红火蚁的作用机理㊀㊀虫生真菌侵染寄主过程包括分生孢子附着㊁孢子萌发㊁穿透表皮㊁菌丝在寄主体内生长㊁侵入所有组织器官㊁然后菌丝穿出表皮㊁产生分生孢子㊁分生孢子扩散继续侵染其他寄主[58]㊂目前昆虫病原真菌对红火蚁的作用机理研究主要包括球孢白僵菌侵染红火蚁过程㊁生理生化和分子机制㊂王龙江等[59]通过扫描电镜观察了球孢白僵菌Bb04菌株分生孢子对红火蚁工蚁体表的侵染过程,发现分子孢子多分布在红火蚁工蚁节间膜㊁胸部的褶皱㊁气门㊁体壁的凹陷部位㊁刚毛窝附近,以及着生较密刚毛的足上㊂萌发的分生孢子在节间膜以及体表缝隙㊁刚毛窝及刚毛稀少的凹陷部位㊁胸部褶皱和足胫节处入侵㊂分生孢子在附着12h后开始萌发,接种后18h附着在节间膜处的孢子首先入侵成功,接种后24h刚毛窝附近孢子萌发入侵,接种后60h胸㊁腹和足等部位的孢子均成功穿透侵入表皮㊂分生孢子可以直接以芽管侵入表皮,也可以产生附着胞再次侵入㊂Li等[29]通过扫描电镜观察了球孢白僵菌ZGNKY-5菌株分生孢子对红火蚁工蚁体表的侵染过程,发现2h后分生孢子开始附着在红火蚁表皮,48h后分生孢子胚芽管朝向表皮,96小时后菌丝定殖在整个虫体㊂学者们还对球孢白僵菌侵染红火蚁的生理生化和分子机制开展了研究㊂例如,王龙江等[60]测定了经球孢白僵菌感染后红火蚁工蚁㊁蛹和幼蚁体内蛋白质含量的变化,发现球孢白僵菌感染能显著降低红火蚁各种虫态体内蛋白质含量㊂红火蚁工蚁被球孢白僵菌感染后体内保护酶和酯酶发生了变化,其中体内超氧化物歧化酶(SOD)㊁过氧化氢酶(CAT)呈下降趋势,过氧化物酶(POD)呈先上升后降低趋势;而羧酸酯酶(CarE)的活力呈先下降后上升的趋势;乙酰胆碱酯酶(AchE)比活力则呈先上升后下降的趋势[61]㊂有研究报道,多种昆虫的转铁蛋白基因能够被细菌或真菌感染诱导,白僵菌分生孢子处理红火蚁后,会诱导转铁蛋白基因(Transferrin)的表达[62]㊂另外,红火蚁感染球2236㊀㊀2023年第64卷第9期孢白僵菌过程中,气味结合蛋白(OBP)和化学感受蛋白(CSP)表达发生明显变化,可能与红火蚁感受病原真菌㊁触发梳理和巢穴清洁等过程有关[63]㊂2.2㊀昆虫病毒对红火蚁生理特性的影响㊀㊀关于红火蚁病毒的研究目前主要集中在病毒分子特征㊁系统发育学㊁宿主特异性㊁传播㊁地理分布和基因组学上,只有少数研究报道了病毒对红火蚁生理特性的影响,主要集中在SINV-1㊁SINV-2㊁SINV-3和SINV-4四种红火蚁病毒中㊂不同红火蚁病毒对红火蚁的影响具有显著差异㊂研究发现,SINV-1主要影响早期的有翅雌蚁,有翅雌蚁感染SINV-1后,体重下降,建立新蚁巢能力下降[64]㊂红火蚁感染SINV-1和SINV-2后多表现为无症状,在特定胁迫条件下才会出现死亡[65]㊂与SINV-1相比,SINV-2主要影响蚁群建立的后期阶段,有翅雌蚁会出现繁殖力显著降低㊁体重降低等现象,新建立的蚁群生长也会变缓[64]㊂SINV-2与SINV-1和SINV-3相比,宿主中基因表达变化更大,有翅雌蚁对SINV-2的免疫反应比SINV-1更强[64]㊂SINV-3感染蚁群后,会导致蚁群固体食物取食量减少,幼虫和蛹死亡率增高,有翅雌蚁繁殖力降低,工蚁的喂养行为受到影响,从而导致蚁群饥饿现象的发生[66-67]㊂而SINV-4感染不会影响有翅雌蚁的产卵量或繁殖力[54]㊂3㊀病原微生物防治红火蚁的影响因素3.1㊀病原微生物种类、菌株或品系3.1.1㊀昆虫病原真菌㊀㊀昆虫病原真菌(如白僵菌㊁绿僵菌等)虽然能寄生多种昆虫,但不同种类或菌株对寄主的专化性和致病力具有一定差异[68]㊂国内学者广泛开展了不同球孢白僵菌菌株对红火蚁的致病力研究㊂杨佳后等[26]通过室内生物测定的方法研究了4株球孢白僵菌菌株Bb1501, 5974,Pr1-6,Pr1:chi对红火蚁工蚁的致病力,发现4株白僵菌的毒力由强到弱依次是Pr1-6㊁Pr1:chi㊁5974㊁Bb1501,其中菌株5974的致死速度最快㊂吕利华等[27]在室内比较了球孢白僵菌菌株Bb01㊁Bb02㊁Bb03㊁Bb04对红火蚁工蚁的致病力,发现分离自橘小实蝇的球孢白僵菌菌株Bb04对红火蚁工蚁致死时间最短,而分离自玉米螟的Bb02菌株致死浓度最低,说明Bb02和Bb04具较强的致病力和致死速度,是红火蚁微生物防治的优良菌株㊂吴志鹏等[28]采用浸液法测定了11株球孢白僵菌对红火蚁工蚁的致病力,筛选出白僵菌BSX-PC菌株对红火蚁的致病力较强,致死速度较快㊂Li等[29]在实验室生物测定中测试了来自不同宿主的10株白僵菌分离株对红火蚁工蚁的致病力,发现QB3.428㊁QB3.45㊁ZGNKY-1㊁ZGNKY-3㊁ZGNKY-5五个菌株的致病力显著高于对照,其中ZGNKY-5的致病力最强㊂研究发现,不同的绿僵菌种类对红火蚁的致病力具有显著差异㊂Jin等[34]测定了褐色绿僵菌和金龟子绿僵菌ATCC62176菌株对红火蚁工蚁的致病力,发现两个菌株均对工蚁具有较好的致病力,其中褐色绿僵菌的致病力更强㊂绿僵菌不同菌株对红火蚁的致病力也具有明显差异㊂李薇等[30]测定了金龟子绿僵菌菌株Mf10㊁Ma3㊁Ma09㊁SH㊁Ma29对红火蚁的致病力,发现Mf10㊁SH㊁Ma3处理红火蚁一周内的死亡率均可达90%以上,并且在两周后几乎全部死亡㊂Qiu等[31]测定了金龟子绿僵菌菌株Ma01㊁SM076和M09对红火蚁的致病力,发现M09对工蚁的致死速度最快,致病力最强㊂王磊等[32]在实验室条件下测定了金龟子绿僵菌M09㊁CQMa117和CQMa128三个菌株对红火蚁的侵染能力,同样发现M09菌株对红火蚁工蚁㊁幼虫和蛹具有最强的侵染能力㊂吴志鹏等[28]采用浸液法测定了9株金龟子绿僵菌菌株对红火蚁工蚁的致病力,筛选出绿僵菌Mawys-01菌株对红火蚁的致病力较强,致死速度较快㊂3.1.2㊀昆虫病原线虫㊀㊀不同昆虫病原线虫对红火蚁的致病力也具有显著差异㊂Drees等[41]在室内测定了不同浓度小卷蛾斯氏线虫All品系㊁小卷蛾斯氏线虫Mexican品系㊁芫菁夜蛾斯氏线虫和嗜菌异小杆线虫对红火蚁不同虫态的致病力,发现小卷蛾斯氏线虫All品系对红火蚁的致死率最为稳定,其对幼虫㊁蛹㊁生殖蚁的致死率分别为82%~94%㊁64%~96%和38%~99%㊂3.1.3㊀昆虫病毒㊀㊀不同红火蚁病毒的致病力也存在不同,SINV-3的致病力强于其他红火蚁病毒[66,69]㊂3.2㊀环境因子㊀㊀昆虫病原真菌对红火蚁的致病力与温度㊁土壤湿度和组成有关㊂刘晓燕等[70]测定了不同温度下白僵菌菌株对红火蚁工蚁的致病力,发现温度显著影响白僵菌菌株对红火蚁工蚁的致病力,25ħ时白僵菌菌株Bb04对红火蚁工蚁的LT50最短,死亡速度最快,致病力最强㊂韩国学者报道了低温可降低球孢白僵菌ANU1对红火蚁的致病力,10ħ时红火蚁的死亡率小于30%[25]㊂土壤湿度和土壤组成对白僵菌和绿僵菌防治红火蚁效果具有显著的影响㊂研究发现,在4个土壤湿度处理下[0(湿)㊁-0.2㊁-0.5㊁-1.0(干) bar],土壤湿度为-0.2bar的处理中红火蚁的死亡率高于土壤湿度为-0.5bar的处理,且均高于土壤湿度为0bar(湿)和-1.0bar(干)的处理;白僵菌对红火蚁在淤泥(淤泥70%㊁沙子15%㊁黏土15%)和砂土(淤泥15%㊁沙子70%㊁黏土15%)中的致死率高于在黏土中(淤泥15%㊁沙子15%㊁黏土70%)的致死率[71]㊂蚁巢土壤情况(是否有添加物)会影响球孢白僵菌在土壤中的生长情况[72]㊂而Pereira等[73]则研究了白僵菌在蚁巢中的传播以及它与蚁巢土壤的关系,发现土壤能够降低白僵菌在蚁群中的传播扩散㊂土壤含水量和土壤类型对金龟子绿僵菌的致病力同样具有显著影响,金龟子绿僵菌M09在砂土㊁壤土和黏土中对红火蚁的致死率均与对照差异显著,其中在砂土中的毒力最强;在不同含水量的土壤中,金龟子绿僵菌的致死率也不相同,因此,选择高湿和砂土类型的土壤施用金龟子绿僵菌M09可以达到较好的效果[74]㊂3.3㊀接种方法㊀㊀接种方法影响白僵菌对红火蚁的致病力, Pereira等[75]比较了直接喷施㊁通过无菌土施用㊁通过非灭菌土施用㊁通过培养皿表面施用四种方法对红火蚁的致病力,发现红火蚁直接喷施白僵菌孢子后放入干净塑料杯㊁加入灭菌土壤和加入不灭菌土壤的死亡率相似;用106孢子㊃g-1的浓度处理无菌土壤后,红火蚁死亡率可达90%,而当用108孢子㊃g-1的浓度处理非灭菌土壤后最高死亡率只有50%;用107孢子㊃g-1的浓度处理非灭菌土壤感染红火蚁3d后移走,15d后死亡率升高至15%,而不移走的红火蚁15d后的死亡率仅为4%;在培养皿表面施用处理中,浓度为104孢子㊃mm-2即可使红火蚁的死亡率达到100%㊂3.4㊀病原微生物互作㊀㊀病原微生物间的互作也会影响白僵菌的致病力,红火蚁感染微孢子虫后,白僵菌对红火蚁的LC50比对照低4.5倍[76]㊂而小卷蛾斯氏线虫和白僵菌则具有拮抗作用[77]㊂3.5㊀红火蚁与病原微生物互作㊀㊀寄主和病原微生物在进化过程中相互依存,同时又相互竞争和对抗㊂红火蚁作为社会性昆虫,个体之间分工明确,形成了多样的防御机制㊂研究发现,红火蚁毒腺生物碱对多种病原真菌(球孢白僵菌㊁绿僵菌和玫烟色拟青霉)具有抑菌活性,真菌孢子萌发率随着毒液生物碱浓度的增加而降低[78]㊂另外,红火蚁感染白僵菌后的挥发物会影响白僵菌孢子的萌发率[79]㊂红火蚁的全蚁浸出液对不同的细菌和真菌具有抑制作用,苏云金芽孢杆菌对红火蚁全蚁浸出液中度敏感[30]㊂红火蚁还形成了一系列的行为防御机制㊂研究发现,红火蚁可通过梳理行为来抵御病原真菌的侵染,红火蚁感染绿僵菌后,会增加自我梳理行为和相互梳理行为,以清除体表的分生孢子,从而降低同蚁巢蚂蚁对病原真菌的敏感性[80]㊂红火蚁工蚁还可以通过社会行为防御病原真菌侵染蛹,工蚁被绿僵菌侵染后,其在蛹室的活动时间逐渐减少,育幼时间占蛹室活动时间的比例也下降;而当蛹被绿僵菌侵染后,工蚁对侵染蛹的梳理总时间和每次梳理的平均持续时间显著增加,梳理行为能显著减少侵染蛹的体表分生孢子数量,工蚁的存在能抑制蛹体表孢子的萌发,蛹的羽化率随着工蚁数量增加显著升高[81]㊂研究发现,感染绿僵菌死亡的红火蚁蛹尸体表面脂肪酸浓度较高,工蚁可能能够识别这些信号,加快搬尸行为,清除感染源,进而降低蚁群进一步感染风险[82]㊂另外,感染真菌的红火蚁对苦味生物碱化学奎宁的取食偏好增强,可能是红火蚁形成的通过摄入生物碱来应对病原感染的策略;感染真菌的红火蚁交哺行为也会增加,从而能够将含有抗菌性物质的反刍液体交哺给健康同伴,提高蚁群对病菌的免疫力[83]㊂4㊀田间应用现状4.1㊀白僵菌㊀㊀目前应用球孢白僵菌田间防治红火蚁主要包括蚁巢注射㊁蚁巢淋浇和撒播三种方法㊂Oi等[84]在田间研究了白僵菌不同施用方法对蚁巢中红火蚁的控制情况,发现将大米和白僵菌Bb447一起施用在蚁巢上时,最多可导致55%的蚂蚁感染率,处理八周后70%的处理蚁巢仍处于活跃状态或形成新蚁巢;在秋末和夏初向蚁巢注射白僵菌Bb447分生孢子粉剂可分别导致60%和52%的红火蚁感染率,但处理8周后,所有注射的蚁巢仍保持活跃2238㊀㊀2023年第64卷第9期或形成活跃的新巢;注射二氧化硅载体和白僵菌孢子混合制剂会导致活动蚁巢减少52%,而单独注入二氧化硅载体导致活动蚁巢减少41%;在蚁巢注射真菌制剂后,红火蚁的觅食明显减少,而其他蚂蚁种类的觅食增加㊂利用外包豆油层放入球孢白僵菌菌球作为诱饵,可使蚁巢活跃性显著降低[85]㊂将白僵菌菌丝包被在海藻酸钠颗粒直接注射到蚁巢中能够一定程度降低蚁巢活动,但注射不久后,会发现红火蚁将颗粒搬出蚁巢的行为,花生油涂布的海藻酸钠颗粒通过撒播和蚁巢处理后,均可以降低蚁巢活动等级[86-87]㊂另外,研究发现,白僵菌与化学农药联用对红火蚁的防效具有增效作用,当白僵菌粉剂与噻虫啉8ʒ2㊁6ʒ4㊁5ʒ5㊁4ʒ6㊁1ʒ9混合时,共毒系数分别为356.53㊁251.20㊁182.50㊁215.03和143.19,其中8ʒ2混合时增效效果最佳,田间试验发现,与单独使用白僵菌相比,30%白僵菌-噻虫啉(8ʒ2)水分散剂处理对蚁巢的控制效果更佳,且蚁巢注射方法优于蚁巢淋浇方法[88]㊂4.2㊀绿僵菌㊀㊀绿僵菌对红火蚁控制潜力研究主要集中在室内,尚未开展田间应用㊂学者们对绿僵菌的应用剂型与化学农药联合应用方法进行了探索㊂Qiu 等[89]提出了一种基于明胶(GE)和阿拉伯胶(GA)的金龟子绿僵菌微胶囊化方法,可将绿僵菌分生孢子包被在35~50μm直径的球体中,形成绿僵菌微胶囊剂型,该剂型与未封装的分生孢子相比,紫外线防护能力提高,保质期延长,且对红火蚁具有感染活性㊂另外,学者们还探索了化学农药与绿僵菌混合应用的可能性,研究了茚虫威㊁多杀菌素㊁苯氧威㊁氟虫腈㊁硼酸㊁烯虫酯㊁阿维菌素和高效氯氰菊酯等防控红火蚁的常用农药在田间推荐剂量及亚致死剂量下对黄绿绿僵菌SM076菌株和金龟子绿僵菌M09菌株萌发㊁生长及产孢的影响,结果发现,0.1mg㊃mL-1茚虫威㊁0.1mg㊃mL-1多杀菌素和0.5mg㊃mL-1烯虫酯对黄绿绿僵菌SM076萌发㊁生长及产孢等没有影响,0.5mg㊃mL-1茚虫威㊁0.1mg㊃mL-1阿维菌素㊁0.01mg㊃mL-1苯氧威㊁0.5mg㊃mL-1烯虫酯和0.05mg㊃mL-1氟虫腈对金龟子绿僵菌M09的萌发㊁菌丝生长和产孢量均无影响[90]㊂4.3㊀昆虫病原线虫㊀㊀Jouvenaz等[39]在田间应用淋水处理测定了夜蛾斯氏线虫对红火蚁的防控效果,结果发现,该线虫对红火蚁没有效果,还会导致迁巢㊂Morris 等[40]在田间每3.8L使用浓度为2ˑ106IJs的小卷蛾斯氏线虫淋浇红火蚁蚁巢,6周内可显著降低红火蚁的蚁巢活性,且控制效果与酰胺腙相当㊂Drees等[41]田间试验发现,小卷蛾斯氏线虫All品系处理蚁巢2周后,蚁巢活动性为40%~48%,处理6周后,蚁巢活动性为52%~80%,蚁巢淋浇法处理效果优于蚁巢注射法,但会引起迁巢现象㊂然而,Jouvenaz等[91]发现,使用小卷蛾斯氏线虫无法根除育苗盆中的红火蚁㊂4.4㊀昆虫病毒㊀㊀SINV-3具有寄主特异性[92-93],在目前鉴定的红火蚁病毒中毒力最强[66,69],可用于入侵地红火蚁防治的生物防治,已作为生物防治制剂在田纳西㊁佛罗里达和加利福尼亚用于红火蚁的防治[94-95]㊂田间试验表明,接种后SINV-3可在蚁巢内成功传播㊁建立和繁殖,且与对照蚁巢组相比,施用SINV-3的处理蚁巢减少了7倍,蚁巢大小显著减小,且病毒施用后可在环境中持续存在[96]㊂4.5㊀微孢子虫㊀㊀微孢子虫可以通过红火蚁个体间的交哺行为在蚁巢内传播,当蚁后被微孢子虫感染后,产卵量会显著降低,导致红火蚁种群数量逐渐减少;有翅雌蚁被微孢子虫感染后18个月左右蚁巢开始消亡[97]㊂田间释放微孢子虫在佛罗里达的感染率为58%,在路易斯安那可造成82%的感染率[98-99]㊂有研究报道,微孢子虫T.solenopsae和蠕孢子虫V. invictae对红火蚁具有寄主专化性,红火蚁同时受到这两种微孢子虫的感染时比其单独感染时蚁巢消亡更快[22]㊂虽然微孢子虫能有效抑制红火蚁的进一步扩散,但是目前对于室内大规模培养以及田间应用还存在技术障碍㊂5㊀总结与展望㊀㊀基于昆虫病原微生物的红火蚁生物防治是红火蚁可持续防控的重要组成部分,前期研究已经鉴定了大量的红火蚁病原微生物资源,为红火蚁的生物防治奠定了基础㊂然而,由于病原微生物药效缓慢㊁适应性差㊁贮存期短㊁成本高等缺点,严重制约了其在红火蚁防治中的应用㊂红火蚁作为社会性昆虫,形成了应对病原微生物的化学㊁行为等防御机制,影响防治效果㊂目前,昆虫病原微生物的田间应用技术主要包括蚁巢注射㊁蚁巢淋浇和撒播等方法,但田间防控效果差异很大,继续开展高毒力。
微生物杀虫剂研究进展
２ １ 细 菌杀 虫剂 ．
高毒性 化学农 药 大范 围 、 无制 约 的大量使 用 ， 严重 地 污染 了周 围的水 体 、 土壤及作 物 ， 破坏 了 自然 生态 环 境 ， 人们 的身体 健康 和生 活构成 了极 大地 威胁 ， 对 为 避免 其副作 用 ， 内外 许多 学者 都在 寻找选 择力强 、 国 高效低 毒 、 用安 全 的微生 物杀虫 剂 。 使
小菜蛾 、 烟草夜蛾 、 伊蚊等近 ２ 种害虫对 Ｂ 杀虫剂 ０ ｔ 产 生 了不 同程 度 的抗 性 ， 有 试 验 表 明 ， 虫 对 Ｂ 另 害 ｔ
基 因工 程菌 和转 基 因抗 虫植 物 均 会 产 生 与 Ｂ 杀 虫 ｔ
农 田作物 中近 ３ 害虫 ， ０种 防效 一般达 ８ ％ ～ ０ 。 ０ ９％ 过去认 为 Ｂ 的杀虫肽 有 多种类 型 ， ｔ 害虫 不会 产
如下许多 优点 ：１ 微 生 物杀虫 剂对 害 虫作 用特 异性 （）
强， 极少杀伤害虫天 敌和有 益生 物 ， 不破 坏生 态平衡 ；
（） ２ 多种成分和因素发生作用， 害虫不易产生抗药性 ； （） ３ 对人畜安全 ， 不污染环境 ， 利于改善人类生产 、 有 生
微 生 物 杀 虫 剂 研 究 进 展
侍 继梅 潘 永 胜 ，
（． １ 宿豫 区森 林 病 虫 害 防 治 检 疫 站 ， 江苏 宿迂 ２ ３ ０ ； ． 迁 市 森 林 病 虫 害 防 治检 疫 站 ， 苏 ２８０２宿 江 宿迁 ２ ３０ ２ ８０）
摘 要 ： 微 生 物 杀 虫 剂 的 优点 、 类 及 应 用 、 虫 机 理 儿 个 方 面进 行 了综 述 ， 望 了其 发 展 前 景 。 就 种 杀 展 关 键 词 ： 生 物 杀虫 剂 ； 类 ； 用 ； 虫 机 理 微 种 应 杀 中 图分 类 号 ： Ｑ ５ ． Ｔ ４ ３５ 文献 标 识 码 ： Ａ
害虫病原微生物安全性研究进展
行 了研 究 ， 出 Ｄ Ｃ Ｖ 对雌 、 指 ＰＰ 雄性 大 鼠急 性经 口 Ｌ 大 于 Ｄ
５０ ０ ／ ｇ 急 性 经 皮 Ｌ ０ ｍｇｋ ； Ｄ 大 于 ２０ ０ ／ ｇ 均 属 低毒 类 。 ０ ｍｇｋ ， 经 ４周 染 毒 观 察 ． １０ ０ ／ ｇ剂 量 经 腹 腔 每 ５ 在 ０ ｍｇ ｋ ｄ注 射 １
《 代农业 科技 ）０９ 第 ７期 现 ２０ 年
植 物保 护
害 虫病 原 微 生物 安 全 性 研 究进 展
邹 莉 高 博
（ 北 林 业 大 学 ， 龙 江 哈 尔 滨 １０ ４ ） 东 黑 ５ ０ ０
摘要
介 绍 了害 虫病原 微 生物安 全性 的提 出、 发展 现状 及评 价 方 法， 出 了应 建 立 害 虫病 原微 生物 安全 性 的评 价体 系 ， 提 以指 导害 虫病
Hale Waihona Puke 夜蛾 多核衣 壳核 型 多 角体 病毒 （ ｃ Ａ ＭＮＰ ） 的急性 毒 性 、 Ｖ） 亚
慢性 染毒 、 致敏 性 、 生殖 毒性 及 致突 变等 方面 进 行 了安 全性
评价【 １ １ 。
研 究 表 明供 试 的 几 种 害 虫 病 原 微 生物 并 没 有 表 现 出
小 。 ｅ ｚ 用 苜 蓿 银 纹 夜 蛾 （ ｕ ｇ ｐａ ｔ ｍｃ 的 ＮＰ Ｈｉ 等 ｎ Ａ ｔｒ ｈ ｉ ｉ ｏ ａ ｃｆ ａ） ａ ｏ Ｖ （ ｃ Ｐ 和 重 组 病 毒 Ａ ＭＮ ＶＡ ｌ 别 感染 烟 芽夜 蛾 Ａ ＭＮ Ｖ） ｃ Ｐ ．ａ Ｔ分
不够 ， 虫 病 原 微 生物 是 否 存 在人 类 认 识 以 外 的 危害 尚需 害
病虫害防治中的生物学防治技术研究现状与发展趋势
生物学防治技术概述
生物学防治技术是指利用生物之间的相互关系，以一种或一类生物来抑制另一种或另一类生物的方法。
主要包括天敌昆虫利用、病原微生物利用、农用抗生素、植物性农药和动物源农药等。
分类
定义
优势
对环境友好，不污染环境，对非靶标生物安全，可以长期控制病虫害，不易产生抗性等。
局限性
见效慢，受环境影响大，防治效果不稳定等。
03
CHAPTER
常见生物学防治技术及应用
利用天敌昆虫控制害虫的危害。
定义
如瓢虫、草蛉、蜘蛛等捕食性天敌，以及赤眼蜂、蚜茧蜂等寄生性天敌，可被用于多种害虫的防治。
应用
长期效果显著，对环境友好。
优势
可能存在与害虫竞争食物和栖息地的问题。
局限
定义
应用
优势
基因工程在生物防治中的应用
基因编辑技术为生物防治微生物的改良提供了更高效、精确的方法。通过基因编辑技术，可以精确地修改生防菌的基因组，提高其抗逆性、繁殖能力和生防效果。同时，基因编辑技术还可以用于生防微生物与其他微生物之间的基因交流，促进有益基因的转移和扩散。
基因编辑技术在生物防治中的应用
生物防治与化学防治的协同作用
加强科研机构、高校与企业之间的合作，共同推动生物防治技术的研发和应用。
培训与宣传
加强对农民的培训和宣传，提高他们对生物防治技术的认识和接受程度。
政策支持
政府应加大对生物防治技术的支持力度，制定相关政策，鼓励农民使用生物防治技术。
06
CHAPTER
结论
环境友好性
与化学农药相比，生物学防治技术具有更高的环境友好性，减少了化学物质对土壤、水源和生态系统的负面影响。
昆虫共生微生物及其功能研究进展
http : ! www. insect. cry. cndol ： 10.16380/j. kcb.2021.01.0131 月 Januaa2021, 64(1)： 121 -140昆虫学报ACTAENTOMOLOGICASINICA昆虫共生微生物及其功能研究进展王渭霞打朱廷恒2'**，赖凤香1!"基金项目：中央级公益性科研基本科研业务费专项资金（2017RG005）作者简介：王渭霞，女,1974年2月生，甘肃渭源人！硕士！副研究员！研究方向为水稻害虫防治以及害虫分子生物学！ E-mail ： wangeVVT* 通讯作者 Corresponding authore , E-mail : thzhu@ zjut. edu. cn % laifengxiang@ caas. cn收稿日期 Received ： 2020X7X4% 接受日期 Accepted ： 2020-09-F3（1.中国水稻研究所，杭州310006 %2.浙江工业大学生物工程学院微生物研究所，杭州310014）摘要：昆'体内共生微生物能够占到昆'生物量的1% -10%,主要包括细菌、真菌、古菌和病毒$ 昆'与共生微生物共进化形成共生体，共生微生物在昆'生物学性状、多样性形成、生态适应性与抗逆性等多方面发挥着重要的作用。
昆'中的农作物害'严重影响农业生产$本文对2000年以来农业害'共生微生物的多样性、研究方法和功能机制、共生微生物之间的互作以及在害'防控中 的应用等方面的研究进展进行综述和展望。
随着分子微生态学、宏基因组测序等先进研究方法的不断开发应用，对农业昆'害'共生微生物研究的广度和深度都有了突破。
发现共生微生物主要 通过以下方式影响宿主昆'：（1）合成营养物质或产生消化酶促进宿主生长发育、拓展宿主生态位；（2）产生保护性代谢物直接保护宿主抵御胁迫，或通过调控寄主植物的防御反应间接地保护宿 主；（3）产生活性物质调控宿主的生殖、交配、聚集和运动等行为。
昆虫细胞程序性死亡的研究进展
昆虫学报Acta Entomologica Sinica ,June 2008,51(6):652-658ISS N 045426296基金项目:国家级大学生创新实验项目(2007);湖北省自然科学基金项目(2007ABA160);国家自然科学基金项目(30470073,30370056).作者简介:刘凯于,男,1968年11月生,湖南湘阴人,博士,副教授,主要从事昆虫分子生物学和害虫防治的研究,E 2mail :liukaiyu @nu.3通讯作者Author for correspondence ,E 2mail :hzhong @ 收稿日期Received :2007212229;接受日期Accepted :2008205220昆虫细胞程序性死亡的研究进展刘凯于1,2,邓玉杰1,张许平1,彭建新1,2,李 毅1,2,洪华珠1,2,3(11华中师范大学生命科学学院,武汉 430079;21华中师范大学农药与化学生物学教育部重点实验室,武汉 430079)摘要:在昆虫发育和抵抗病原微生物的入侵过程中,细胞凋亡与自噬性死亡现象十分常见。
昆虫细胞凋亡的研究已经取得了许多的成果,但是有关细胞自噬程序性死亡的研究还正在深入。
昆虫细胞凋亡的信号通路至少有3条:一条类似于线虫细胞的凋亡信号通路,另一条类似于哺乳动物细胞的凋亡信号通路,还有一条不依赖于胱天蛋白酶的凋亡信号通路。
在昆虫的多种组织细胞中,细胞凋亡与自噬程序性死亡在信号通路上存在互串(cross 2talking ),可以相互促进、抑制或替代。
了解昆虫细胞程序性死亡对防治害虫具有一定的意义。
关键词:昆虫细胞;细胞凋亡;自噬程序性死亡;信号转导途径;互串中图分类号:Q966 文献标识码:A 文章编号:045426296(2008)0620652207R esearch progress in programmed cell death in insectsLI U K ai 2Y u1,2,DE NG Y u 2Jie 1,ZH ANG Xu 2Ping 1,PE NGJian 2X in1,2,LI Y i1,2,H ONG Hua 2Zhu1,2,3(11C ollege of Life Sciences ,Huazhong N ormal University ,Wuhan 430079,China ;21K ey Laboratory of Pesticide&Chemical Biology ,Ministry of Education ,Huazhong N ormal University ,Wuhan 430079,China )Abstract :Cell apoptosis and autophagic cell death are comm on during insect development and resistance against pathogens.Insect cell apoptosis has been elucidated better than insect cell autophagic death.There are at least three signal transduction pathways in insect cell apoptosis :the first one is similar to nematode apoptosis pathway ,the second similar to that used by mammals ,and the third independent on caspases.Although insect cell apoptosis is distinguished from insect cell autophagic death ,the cross 2talking may exist between both.The tw o types of cell death pathways can prom ote ,inhibit or substitute each other in insect cells.It is of great significance in pest control to understand programmed cell death in insects.K ey w ords :Insect cell ;cell apoptosis ;autophagic programmed cell death ;signal transduction pathway ;cross 2talking 哺乳动物细胞死亡类型及其机制的研究,已经取得了重要的进展。
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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505%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.。