白僵菌的研究进展.doc

摘要白僵菌是一种具有潜力的微生物杀虫剂, 其杀虫作用受到环境因子、菌株和害虫自身因素等的影响。在土壤环境中应用白僵菌防治害虫, 应从白僵菌侵染害虫的途径和方式入手, 用特定害虫对白僵菌进行专化培养, 选育专一性强的菌株, 并与其它试剂混合使用, 才能达到预期的效果。关于白僵菌的致病机制，列举了几种不同观点，着重阐述白僵菌分泌的毒素和蛋白酶在致病过程中的作用。关键词：白僵菌、致病性、生物防治、害虫ABSTRACTBeauveria bassiana is one kind has the potential of the microbial pesticides, its insecticidal role is environmental factors, strain and pests such as its own factors of influence. In the application of soil in the prevention and control of beauveria bassiana pests beauveria bassiana, should from infection of ways and the way of pests, with particular insect pests dialogue on the special m. anisopliae training, breeding strong specificity strains, and other reagent use, can mix to achieve the desired effect. About pathogenic mechanism of beauveria bassiana, cited several different view, this paper illustrates the secretion of beauveria bassiana toxins and protease in the pathogenic process in the role.Key words: Beauveria bassiana；pathogenic；Biological control；pests白僵菌的致病性及其在害虫防治中的应用（生物技术一班 赵爱丽）1 前言白僵菌( Beauveria bassia na ) 是当前世界上研究和应用最广泛的一种虫生真菌, 在昆虫的僵病中由白僵菌引起的约占21%, 寄主约10 余目700 余种昆虫和螨类。同时, 白僵菌符合主要生物制剂对微生物提出的一些基本要求, 即对温血动物和植物无害、易培养、致病性足以使害虫数量减少至许可水平之下等。真菌杀虫剂是一种最有希望替代化学杀虫剂的微生物制剂。可是, 纵观一个多世纪以来的情况, 这些微生物杀虫剂只获得片面的成功, 这是因为有两个主要因素: ( 1) 必须筛选和保存对某一特定害虫高毒的菌株,( 2) 至为重要的是有引起动物流行病的微环境。在防治叶面害虫中真菌取得了偶尔的成功, 目前的研究发现, 在适宜的土壤环境中使用它们还是有前途的。因此研究地下害虫的微生物防治更应为人们所关注。2白僵菌的生物学特性及致病性2.1生物学特性白僵菌在真菌分类学上属于半知菌亚门（Deuteromycotina）丝孢纲（Hyphomycetaces）丛梗孢目（Moniliales）丛梗孢科（moniliaceae）白僵菌属(Beauveria)。白僵菌是一种寄生真菌，昆虫是它最好的培养基。其菌体由两部分组成：（1）营养体菌丝，无色透明，较细，有隔膜，是营养、取食和生长的结构。菌丝在虫体上蔓延生长显白色，菌落呈粉状；（2）繁殖体分生孢子，呈球形或卵圆形，直径14m，无色透明，是繁殖、侵染和传播的结构。菌丝在深层培养中可形成大量芽生孢子，在固体培养基上形成分生孢子。通常根据孢子形态主要将白僵菌分为两种：一种为球孢白僵菌（B.bassiana），另一种为卵孢白僵菌（B.tenella）。这两种的主要区别在于球孢白僵菌产生的分生孢子有一半以上为球形，而卵孢白僵菌产生的分生孢子仅有20%为球形，绝大多数为卵圆形；球孢白僵菌的寄生范围广，如鳞翅目、鞘翅目、同翅目、膜翅目及螨类等，而卵孢白僵菌仅为地下害虫的病原菌，如金龟子幼虫。2.2白僵菌的致病性白僵菌的寄生范围极广，根据野外调查昆虫越冬发现，因白僵菌致病而死的昆虫占真菌致病总数的21%，它可寄生15 个目149 个科的700 多种昆虫及蜱螨类。目前主要应用白僵菌防治松毛虫、松叶蜂、松尺蠖、菜青虫、玉米螟、甘薯象甲、大豆食心虫、棉红蜘蛛和其它蛾蝶类的幼虫等大田、果树和森林害虫。尤其是白僵菌成功的应用于防治松毛虫和玉米螟，取得了举世瞩目的经济效益和环境效益。目前对于球孢白僵菌的研究和应用比较广泛。2.2.1 球孢白僵菌的致病性2.2.1.1 球孢白僵菌对蛾类致病性的研究进展选择适合的非化学防治是治理蛾类的关键。在昆虫病原真菌中，球孢白僵菌被认为是防治蛾类的最佳选择。目前对蛾类感染球孢白僵菌的研究比较广泛和深入，从器官、组织、细胞亚显微结构以及分子水平都有所论及。呼吸代谢是昆虫的生理生态特性之一。利用红外线CO2 分析仪测定了小菜蛾（Plutella xylostela）感染球孢白僵菌后呼吸节律的变化。结果表明，染病幼虫呼出的CO2量显著低于对照组。推测是由于菌株侵入虫体，吸取寄主体内大量营养成分，使寄主正常的生理代谢受到影响，无法维持正常的呼吸代谢。关于球孢白僵菌对昆虫呼吸代谢作用的机理，认为球孢白僵菌影响与昆虫呼吸作用有关的酶，但如何影响有待于进一步研究。许多学者认为在白僵菌致病过程中，其分泌的毒素起着重要作用。武艺6将白僵菌毒素作用于草地夜蛾(Spodopterafrugiperda)体外培养细胞，观察组织切片发现培养细胞的细胞膜、细胞核、线粒体、核糖体均有很大程度的损伤。聚丙烯酰胺凝胶电泳观察表明，其细胞内总蛋白种类和含量有所减少，进一步说明细胞完整结构的破坏导致细胞内物质环境稳定性的破坏，细胞正常的代谢活动发生紊乱。近年来，由于分子生物学技术的迅猛发展，白僵菌对蛾类致病性的研究已深入到分子水平。从球孢白僵菌的代谢产物中提取出来的毒素作用于菜地夜蛾体外培养细胞，测定细胞内几种同工酶的变化。同工酶特异性染色结果表明，细胞中毒后细胞内乳酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、酯酶等同工酶在种类和含量上都有所减少，细胞代谢发生紊乱。通过高效液相色谱对感染球孢白僵菌的小菜蛾血淋巴游离氨基酸进行了测定，结果表明，染菌的小菜蛾幼虫体内氨基酸含量明显低于对照组，说明幼虫染菌后，血淋巴游离氨基酸受到破坏，可能会导致与氨基酸有关的一些代谢过程的中断。2.3白僵菌感染害虫的方式目前应用白僵菌的方式多种多样。Harris 等报道过感染孢子的胡蜂( Vespula vulgar is) 可将孢子传染给未感染者而增加僵死率。Godonou 等 报道过香蕉根茎象( Cosmopolitessordidus) 可将孢子传到18m 的范围。Yasuda 研究发现甘薯象( Cylas f ormicar ius Fabricius1) 雌雄之间存在相互传染孢子的现象。Meadow 等 发现白菜花蝇( Delia r adium) 个体之间传染致死剂量的孢子, 依次下去至少可致死6 头虫子。为了增强白僵菌的有效性, 常常将它与其它试剂混和使用。在白僵菌中加入增效剂H3BO4 可使光肩星天牛( Anoplophor a glabripennis) 提早发病, 提高死亡率。Yasuda用性激素和白僵菌来防治甘薯象。在防治仓储害虫谷囊( Rhyzopter a dominica ) 时, Lord 在白僵菌中加入了干燥剂( 无定型二氧化硅) 和磨透剂( 金刚砂) 以使白僵菌更便于进入虫体。白僵菌侵入虫体的途径是体壁、气孔和吞食。2.4白僵菌的致病机理对于白僵菌的致病机理，国内外学者进行了大量的研究。Benz认为真菌对昆虫的致病性是由于其在分子水平上作用于昆虫呼吸酶系，影响呼吸，进而导致昆虫死亡。寄主死亡的直接原因还不明确，有人推测可能是寄主血腔中营养物质枯竭。但是亦有资料表明，在感染期间寄主血腔中蛋白质极少发生降解。目前一般认为白僵菌进入虫体血腔，一旦崩溃了寄主的细胞防御系统，便会旺盛地生长起来，最终导致寄主死亡。近年来一些研究表明，真菌对昆虫的致死作用是毒素。目前在白僵菌中已发现的几种毒素中最重要的有三种：白僵菌素(beauverin)、白僵菌交酯(beauve rolide)和球孢交酯(bassianolide)。白僵菌素是从球孢白僵菌菌丝体内纯化出来的，它可使细胞核变形，组织崩解。David 于1991 年报道，白僵菌素可诱导与肿瘤坏死因子（TNFE）引起的极类似于细胞程序性死亡的一种细胞死亡。球孢交酯是从球孢白僵菌和蜡蚧轮枝菌(Verticillum lecanii)侵染的家蚕幼虫中分离出来的，该毒素10g/g 能引起五龄家蚕幼虫肌肉迟缓，最后死亡。目前人们认为真菌毒素可能是通过干扰寄主细胞的免疫系统而起作用的，而且在病原菌对寄主的致病过程中起着愈来愈重要的作用。但总体来说，毒素对昆虫的杀伤机理尚未清楚，现只发现纯的毒素对寄主有免疫压力，肌肉麻痹和损害马式管的功能，且不是所有的白僵菌菌株都能产生毒素。白僵菌分泌的蛋白酶、几丁质酶和脂肪酶是穿过昆虫体壁所必需的，它们可降解昆虫体壁的组成成分蛋白质、几丁质和脂类等物质，从而使孢子萌发的芽管得以穿透体壁，因此这些酶对致死寄主有相当重要的辅助作用。目前许多研究人员对可降解昆虫体壁的胞外蛋白酶展开了广泛研究，已深入到分子水平。现已有几十种蛋白酶被纯化，有些蛋白酶的基因已被克隆出来。关于昆虫病原性真菌的致病性与其产酶力之间的关系，观点不一。Samsinakova A等认为几丁质酶的产生与毒力不一定有关。Segretain发现球孢白僵菌无毒菌株比毒性菌株产生更多的蛋白酶。研究发现，白僵菌的毒力与其分泌的胞外蛋白酶的量呈正相关。有人发现一种卵孢白僵菌对西方五月鳃金龟(Melolontha melolntha)幼虫的致病性与真菌的脂类水解活性有直接关系。Hadley N.F.认为昆虫表皮表面脂类的水解可能是菌丝突破表皮障碍所必需的条件。白僵菌致病机理不像化学农药那样依靠自身毒力杀伤杀死害虫，而是通过吸取虫体内水分和养分进行自身菌丝生长，致使虫体内生理代谢紊乱或代谢发生障碍而死亡。白僵菌不仅对幼虫、蛹、成虫等各虫态均能侵染，而且对下一代还有持效作用，在持效作用基础上发挥高效作用。3白僵菌在防治地下害虫的应用地下害虫是指一生中大部分在土壤中生活, 为害植物地下部或地面附近根茎部的害虫, 亦称为土壤害虫。它们的种类多、分布广、为害重。主要种类有蛴螬、蟋蟀、蝼蛄、地老虎, 其它还有拟步甲、根蝽、白蚁等等。现在对它们的防治一般采用化学农药。随着害虫抗药性的增加, 随之而来的是农药大剂量, 高毒性的使用, 这不仅污染环境, 与人们要求绿色环保的愿望背道而驰, 同时还使害虫天敌的种群和数量大为减少。最终致使地下害虫的为害日趋严重。对地下害虫的防治人们不得不重新做出选择。在用白僵菌防治地下害虫的研究中, 报道较多的是对蛴螬的防治, 而对金针虫、蝼蛄、地老虎等害虫的防治的报道很少。扬弘平报道了从东北黑鳃金龟( Holotrichiadimphoria ) 及暗黑鳃金龟(Holotrichia morosa ) 尸体上分离、筛选出对欧州金龟子(Melolon tha hippocasta ni) 幼虫高毒力的菌株。用单孢分离、紫外线照射分生孢子和原生质的诱变方法, 获得了对大黑鳃金龟(Holotrichia oblita ) 幼虫具高毒力的菌株。在用白僵菌防治苗圃地蛴螬中发现, 白僵菌与化学农药3911 分层使用, 防治效果达981 7%, 虫口减退率较单使农药3911 防治区降低了261 2%。白僵菌与芫菁夜蛾线虫交错使用, 防治效果可达89% 以上,比单施白僵菌提高3314%以上。土壤中施用白僵菌, 不仅当年对蛴螬有控制作用, 而且第二年仍有作用。白僵菌对地下害虫的防治, 应根据具体害虫而选育针对其毒力强的菌株, 并与其它防治方法有效地结合起来, 这样才能达到预期的效果。【参 考 文 献】1 于有志,孙洪儒.白僵菌( Beauveria bassiana ) 的致病性及其在地下害虫防治中的应用J.宁夏农学院学报2 李春香,张淑红.白僵菌对害虫致病性的研究进展J.唐山师范学院学报3 翟锦彬,黄秀梨,许萍.杀虫真菌球抱白僵菌的昆虫致病机