苏云金芽孢杆菌

苏云金芽孢杆菌

前言化学杀虫剂的长期使用对生态环境产生了严重的破坏，而害虫种群的抗药性也日益提高，因此生物杀虫剂因为其“绿色环保”的特点日益引起人们的广泛关注。其中以自1901年日本学者从家蚕体内分离到以来的被广泛应用到植物病虫害的生物防治的苏云金芽孢杆菌最

为有名。苏云金芽孢杆菌是目前世界上产量最大、应用最广的生物杀虫剂。其形成的蛋白晶毒素能够对鳞翅目、膜翅目、双翅目、鞘翅目、食毛目、直翅目等9个目500多种害虫具有毒杀作用，同时还对线虫、瞒虫、原生动物等害虫有特异的杀虫活性。并且科学家关于苏云金芽孢杆菌的科学研究已经有很长的历史，自二次世界大战后，苏云金芽孢杆菌被广泛使用，至今已有60多年。

1、苏云金芽孢杆菌杀虫剂历史研究以及其应用苏云金芽孢杆菌最初是日本人石渡繁胤于1901年首次从有病的家蚕虫体内分离，并且证明其对一些鳞翅目的昆虫具有杀虫活性。1911年，德国人恩斯特·贝尔林纳从德国苏云金省的地中海粉螟虫体内又重新分离出一种高效

杀虫的细菌，并正式定名为苏云金芽孢杆菌(Bacillus

thutingiensis n.sp.)。[5]至今为止，苏云金芽孢杆菌杀虫剂是世界上应用最成功的生物杀虫剂。并且，科学家对于苏云金芽孢杆菌的研究已经有100a的历史。自二次世界大战后，苏云金芽孢杆菌被广泛使用，至今已有60多年。而且以苏云金芽孢杆菌杀虫毒蛋白为活性的生物杀虫剂年销售额占全球生物杀虫剂的95%以上。但是因为其推广力度以及人们的农药使用意识的传统观念，目前生物农药仅占全部农药市

场5%～8%，从此可看出，苏云金芽孢杆菌杀虫剂任然有具有较大的发展潜力。同时，苏云金芽孢杆菌被认为是对环境安全友好的生物杀虫剂，生产过程符合环境安全保护的要求，喷撒杀虫剂后在野--外残留少。苏云金芽孢杆菌农药生产成本较低，主要原料为淀粉、蛋白胨和豆粕粉等。生产和使用苏云金芽孢杆菌杀虫剂具有如下优点：(1)大罐液体发酵生产，生产工艺简单，设备投资少，生产成本低；(2)原材料来源广泛，均为农、副产品，价格比较便宜；(3)建厂周期短；

(4)产品杀虫谱广，对鳞翅目的200多种害虫均有毒杀作用；(5)使用Bt杀虫剂对环境和水源无污染，对人畜无害。

2、苏云金芽孢杆菌生物活性毒素杀虫机理与菌株的分离苏云金芽孢杆菌是一种广泛分布于自然界的革兰氏阳性细菌，其营养体细胞为两端钝圆的杆状，能够在细胞的一端或两端形成伴胞晶体蛋白，有方形、球形、立方形、菱形、椭球形、三角形、不规则形和镶嵌形等。而在生长代谢过程中能够产生杀虫活性物质对多种昆虫有很强的毒性作用，在杀虫效果强力的同时对人畜及环境无污染。2.1主要活性物质目前以发现的苏云金芽孢杆菌的生物活性物质有杀虫晶体蛋白、营养期杀虫蛋白、溶血素、几丁质酶、抗癌蛋白、磷脂酶C、水溶性毒素、β－外毒素、鼠因子外毒素、双效菌素、不稳定外毒素等。2.1.1杀虫晶体蛋白杀虫晶体蛋白是苏云金芽孢杆菌在芽孢形成的同时，在细菌体内的一端或者两端形成的伴胞晶体蛋白。其杀虫作用主要分为5个步骤：溶解、酶解活化、与受体结合、插入、孔洞或离子通道形成，每个步骤都能影响晶体蛋白的杀虫效果。其中现在研究已清楚Cry2

对双翅目和鳞翅目的昆虫具有杀虫活性；Cry4Ba对伊蚊和按蚊有较好的杀虫作用；Cyt则是一种溶细胞蛋白，几乎对所有细胞都有毒性。

2.1.2营养期杀虫蛋白（VIPs）营养期杀虫蛋白是苏云金芽孢杆菌在生长对数期分泌的一种胞外毒素蛋白，在芽孢杆菌中广泛存在。其作用机制和晶体蛋白相似。[6]其中现在研究已清楚Vip1A、Vip2A对玉米幼芽根叶甲等甲科昆虫有特异性，对鳞翅目昆虫不敏感；Vip3A对草地贪夜蛾、甜菜夜蛾、烟芽夜蛾等昆虫有较强的毒性。2.1.3几丁质酶几丁质酶是真菌细胞壁和昆虫中肠围食膜的主要成分，能够有效抑制真菌的生长。主要的杀虫机制是通过水解几丁质，破坏昆虫中肠围食膜，是昆虫中肠上皮几乎暴露在中场内的病原菌以及毒素中，增加病原体入侵昆虫机体的机会，加速幼虫死亡。2.1.4β－外毒素β－外毒素又称为苏云金素，是苏云金芽孢杆菌生长过程中分泌到菌体外的一种小分子腺苷衍生物。具体的抑菌机制现在还不清楚，但研究发现该外毒素能够抑制依赖DNA的RNA聚合酶，是昆虫在蜕皮或者变态期间不能够正常生长发育，而导致昆虫畸形或死亡。具有广谱杀虫活性。2.1.5磷脂酶C磷脂酶C又称作α－外毒素，对磷脂酰胆碱以及磷脂酰肌醇具有特异性，能够将二者进行特异性水解。但对于昆虫的毒力现在尚不明确。2.1.6溶血素抗癌蛋白以及双效菌素等双效菌素是苏云金芽孢杆菌在代谢过程中产生的一种可溶性物质，可以提高苏云金芽孢杆菌的杀虫效果100~400~倍，对于夜蛾科的昆虫杀虫效果尤其明显，并且双效菌素结构简单便于合成，有良好的运用前景。

2.2菌株的分离2.2.1采集地点苏云金芽孢杆菌是多种土壤中的正常菌

群组成成分，一般的采集地点是植被保护完整，并且未被破坏的原始生态环境，采集离地表5~500px的土样。2.2.2筛选方法主要筛选方法有温度筛选法、无菌水法、醋酸钠选择性筛选、抗生素选择性筛选法、弹土分离法；从页面上分离苏云金芽孢杆菌主要有无菌水法、温度筛选法、盖叶法、擦拭法，再结合生理生化鉴定、血清型鉴定。现在已从土壤、粪便、鲜果、植物根际、页面、食物等许多材料上分离到了苏云金芽孢杆菌。但在生产实践中，由于人工的连续传代，苏云金芽孢杆菌芽孢和晶体变小、生长速度变慢、杀虫效果低下等缺点，所以仍需要不断从自然界中直接分离高效苏云金芽孢杆菌生物活性杀虫剂。

3、近年的研究成果有科学家从向日葵的植物组织杂志中分离出了一个新的苏云金芽孢杆菌菌种（代号：00-50-0）。该菌具有生长快、杀虫速度快速、杀虫效果佳的特点。通过中型发酵罐进行发酵，20~24小时即可完成发酵。其生化特征表现为：生长后期产生的孢子数量和伴胞晶体的个数比为1：3；孢子负责繁殖，后者负责杀虫；生物化学和分子生物学研究证明，该菌种的总蛋白中含有133000Da的前毒素蛋白，60000、27000DA的杀虫蛋白。[3]因此，该种菌对带状向日葵蛾害虫表现出极高的毒性，杀虫效果比HD-1高出250左右。并且初步的生物测定结果表明，该菌对国外的大菜粉蝶、非洲粘虫、草地粘虫、北美云山卷叶蛾、舞毒蛾、榆树食叶虫、烟青蛾、烟草天蛾等害虫具有较高的毒性，对国内的菜青虫、甘蓝尺蠖、黄地老虎、东方粘虫、玉米螟、棉铃虫等重要经济作物害虫有较高的毒性，比现在市