核型多角体病毒在害虫生物防治中的应用

核型多角体病毒在害虫生物防治中的应用

摘要: 随着化学农药问题的日益严重，昆虫病毒防治害虫是生物防治的一种有效方法。本文主要针对核型多角体病毒的形态特征、病毒的作用机理、后效作用以及重组昆虫病毒和能够感染并增效病毒的物质方面进行的浅显的阐述。

关键词：核型多角体病毒，生物防治，增效作用

化学农药的大量使用，引起农药残留、害虫产生抗性、再猖獗问题日益突出。随着社会对环保意识的高度重视，开发应用高效、低毒、与环境兼容、和谐的农药，减少或替代传统的广谱、高毒有机化学农药，是农药发展的必然趋势[1]。普遍认为21世纪的农药将成为一种“环境和谐农药”(environment acceptable／friendly pesticides)[2]。昆虫病毒作为生物防治的重要手段之一，其优点在于特异性强、毒力高、稳定性好、安全无害，用后能引起害虫群体病毒疾病的流行传播，在相当长时间内可自然控制害虫消长，导致相继世代害虫持续带毒，感染死亡。与其他化学农药和生物农药相比，昆虫病毒杀虫剂到目前未发现抗性问题，这为病毒杀虫剂的发展带来了良好的契机。

1 核型多角体病毒的形态特征

1.1形态

核型多角体病毒（NPV）含包涵体，为多角体病毒Polyhedra。核型多角体直径：0.5~15微米（μm=μ=10-6米）病毒粒子直径：26~70毫微米，长200~400毫微米（nm=mμm=10-9米）粒子杆状，核含双股RNA被壳螺旋状。

不同的昆虫形态有所不同，如黄地老虎核多角体病毒（AsNPV）多角体大多呈六边形。大小一般为l.7—2.6um，为多粒包埋类型，每个病毒束内有2—7个棱衣壳，以3—4个最多见。核衣壳为杆状，有的稍有弯曲，大小约为308nm ×52nm[3]。扁刺蛾核型多角体病毒(TsNPV) 在透射电镜下观察多角体平面观量不规则的四边形，五边形以及少量六边形。多角体大小不均一，为0.5～1.05um，平均直径为0.59u m±0.13um。多角体在弱戚中作用15分钟左右时，可看到多角体内的病毒粒子随机分布，大小均一，并包埋于多角体的空膜中。同时，还可见到囊状的多角体空膜[4]。

1.2理化性状

主要成份蛋白质不同多角体所含的氨基酸成份不同；不溶于水和多种有机溶剂，如乙醇、乙醚、笨、丙酮等；不能为细菌或细胞蛋白酶破坏；活体外用Na2CO3的稀溶液（0.08~0.05M）溶解获得病毒粒子被食感染虫体，能在中肠释放粒子，多角体不溶于血淋巴，耐低温，－135~150℃下冻融5次不失活。

2 核型多角体病毒的研究与应用

2.1 病毒研究利用的历史

第一个关于昆虫病毒病的记录文献是我国12世纪中叶的《农书》中有关于家蚕“高节”、“脚肿”病的记载。这就是我国养蚕农民俗称“脓病”的核型多角体病毒病[5]。迄今为止，已发现的昆虫病毒有很多种。到1995年，已知可从716种昆虫和迄今为止，已发现的昆虫病毒有很多种。利用昆虫病毒防治害虫的研究早在19世纪末就已开展了，Gehren(1892)在德国利用昆虫核型多角体病毒防治模毒蛾(Lymantria monacha)[6]。20世纪40年代，加拿大的松针黄叶蜂( Neodiprion Sertifer)危害较严重，应用人工防治效果不大。直到从欧洲随天敌把该害虫的核型多角体病毒( Neodiprion Sertifer nuclear polyhedrosis virus，NsNPV)引入，才使这个害虫的为害基本得到控制。1961年，美国应用棉铃虫核型多角体病毒(Helicoverpa armigera nuclear polyhedrosis virus，HaNPV)防治棉花、玉米、高粱、大豆、番茄等多种作物的害虫，取得较好的效果，并于1971年正式登记，是第一个工业生产的昆虫病毒商品。自20世纪70年代以来我国在这方面陆续有大量相关的研究报道。到20世纪90年代，国内已

开发出棉铃虫核型多角体病毒和斜纹夜蛾核型多角体病毒(Spodoptera litura nuclear polyhedrosis virus,SlNPV)等多种昆虫病毒杀虫剂，并且已经商业化。

2.2 核多角体病毒防治害虫的机理

1.2.1病毒的作用机制

病毒被昆虫幼虫取食后，多角体在昆虫肠道的碱性环境下溶解，有感染力的病毒粒子被释放出来。游离的病毒粒子通过围食膜的网眼吸附在中肠微绒毛上，脱掉套膜以核衣壳进入中肠细胞，病毒核酸在中肠细胞核中复制，但一般不形成多角体，只形成核衣壳。这些核衣壳获得囊膜后，从第一次受侵染的细胞中释放出来。释放出来的病毒粒子进入血腔，随昆虫血淋巴循环到达其他组织，开始第二次侵染。在病毒粒子第二次侵染的细胞核中，包含病毒粒子的多角体蛋白也在形成，开始时在病毒粒子表面附着无数多角体蛋白晶粒，以后蛋白晶粒不断积累，形成不定形的结晶小块，即“前多角体”。这些结晶小块不断增大，病毒粒子单个或成束地被包埋进去，形成具有一定形状的成熟多角体。多角体充满被侵染的细胞核，核异常膨大，最后破裂，细胞随之解体而释放出多角体(其内包涵病毒粒子)。大量新复制的病毒粒子进入细胞之间的缝隙并向血腔(体腔)中扩散，感染组织细胞。然后病毒的多角体又进行下一次侵染，如此循环往复。昆虫感染病毒后 2～3d，血淋巴浑浊，在血球、气管基质和脂肪体等细胞中充满了多角体，导致细胞破裂，昆虫死亡[7,8]。

1.2.2 害虫感染病毒后的症状

发病后往往体色变黄、发白，行动异常，逐渐失去食欲；最后体内组织液化，体壁脆弱易破，流出脓汁样的体液。有些野外昆虫感染核型多角体病后，常向植物上部转移，爬至树顶，倒悬其上而死。液化体液下坠，使体躯前部膨大，皮肤则脆弱易裂，破后流出乳白色或褐色浓稠液，内含大量新形成的核多角体。无特殊臭味（未被细菌侵染前）。有时幼虫感染病毒量不足以使幼虫致死，幼虫仅在末龄时血淋巴稍乳白的感染病症，染病幼虫蛹期死亡。

2.2杀虫剂的后效作用

此病毒制剂在大田一次施用，发病虫体内产生大量昆虫病毒或游离病毒粒子，随昆虫尸体附着在植物外表或落在土壤表层，在各种媒介的作用下又作为次代害虫的传染源。另外由于带昆虫病毒的雌性成虫产下的卵表面带病毒也常引起次代感染死亡。总之，昆虫病毒一旦进入害虫种群的生态体系中，它就通过各种途径和方式传播扩散，调节控制害虫的数量。因此，害虫的昆虫病毒杀虫剂不需要将害虫全部消灭，而是要把它控制在一个经济危害水平之下。即保留一定的种群数量，最大限度地利用环境中昆虫病毒，有效的降低农业害虫的药剂防治投入，从而缓解了害虫对杀虫剂抗性的产生[9]。

3基因重组核型多角体病毒的研究进展

3.1插入神经毒素、激素和酶基因

目前认为有应用前景的是导入蝎毒素基因、螨神经毒素基因和蜂毒素基因。这类毒素可迅速将昆虫麻痹，使之停止取食和为害作物，而昆虫病毒可以继续增殖，杀死寄主。将昆虫毒素基因插入杆状病毒后的病毒杀虫效力可比野生型杆状病毒高30%～40%。昆虫的生理代谢受激素和酶的调控，把某些激素和酶的基因插入到昆虫病毒基因组中并表达，使之处于一个高水平，就可破坏虫体的正常代谢和调节功能，加速昆虫死亡。目前已有利尿激素(DH)、促前胸腺激素(PTTH)和保幼激素酯酶(JHE)基因被重组到杆状病毒中表达。Maeda(1990)根据烟草夜蛾(Manduca sexta)幼虫的利尿激素氨基酸序列合成了利尿激素基因。并将此基因重组到家蚕核型多角体病毒(Bombyx mori nuclear polyhedrosis virus,BmNPV )中，经注射感染家蚕幼虫后，由于过量的利尿激素扰乱了蚕体水分平衡，而导致家蚕因缺水而提早死亡，致死时间缩短约20% [10]。

3.2 异源重组核型多角体病毒

杆状病毒杀虫范围狭窄，一般只能感染一种或几种害虫。应用基因工程技术扩大杆状病