農藥在害蟲預防中的運用范文

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作者：黃德發鄭阿宗黃國鴻李群霞高志偉單位：福建省漳州市薌城永發果樹技術研究所

白僵菌在蟲體上具有蔓延的白色菌絲，其菌落呈絨狀、叢卷毛至粉狀，菌落培養初期多呈白色，后期呈淡黃色，偶成淡紅色；有的很快形成粉層狀孢子，有的繼續保持絮狀。氣生菌絲透明，光滑、薄壁，疏松，有時成簇生長。

產孢細胞常濃密簇生。但有時輪生或單生，直接著生在氣生菌絲、稍有分化的分生孢子梗或膨大的泡囊上，瓶狀，下部膨大并延長成頸狀，在頂生的分生孢子下方不遠處在分枝產孢，反復向頂部合軸式產孢，結果形成呈膝狀（“之”字形）彎曲的小齒狀產孢軸。產孢細胞核和孢囊常增生，在分生孢子梗及菌絲上聚成球狀到卵狀的相當密實的孢子頭分生孢子單孢，透明，薄壁，無厚埂孢子。白僵菌可通過分生孢子、芽生孢子、節孢子，內生孢子和菌絲體的斷裂等多種方式進行無性繁殖，其生活史類型屬多孢型。白僵菌生長發育與環境因素如溫度、濕度、光照、氧氣、氫離子濃度、營養物質有很大關系。其中濕度對白僵菌孢子生長發育影響最大，白僵菌分生孢子的萌發和菌絲生長，均要求較高的空氣相對濕度。濕度在95%以上，分生孢子萌發迅速，濕度在95%以下孢子萌發所需要的時間要長得多，濕度90%以下則較難萌發。濕度還關系到白僵菌的傳播與流行。在溫度較高的環境條件下，孢子萌發長出芽管，穿透昆蟲體壁進入血腔，白僵菌便利用寄主營養而生長繁殖，芽管伸長為菌絲，而后在血腔中以芽殖方式產生大量芽生孢子。在高濕條件下，菌絲自蟲尸表面長出，產生分生孢子，并借此開始新的感染。溫度則通常關系到孢子發芽和菌絲生長的速度及致病率的高低。分生孢子在5~30℃均能發芽，生長。

分生孢子萌發和菌絲生長的適溫范圍為18~28℃，最適溫為25℃；35℃下短時間處理對孢子萌發和菌絲生長基本無影響，而在高于37℃條件下培養則一般不能萌發。溫度過低（15℃以下），孢子萌發率低，菌絲生長緩慢。光照對白僵菌孢子的萌發、菌絲生長、孢子產生均有一定的影響，在黑暗條件下，孢子萌發時間縮短，菌絲生長速度緩慢，但菌落顯著增厚，該種菌落再經過一段時間的光照就可以形成大量的孢子。

在一定的光照強度范圍內，孢子數量隨光的強度增加而增加。氧氣對分生孢子、菌絲生長均有促進作用。白僵菌對酸堿度有廣泛的適應性，白僵菌孢子在pH值3.0~9.4均能萌發，在pH值4.4的條件下，孢子萌發最快，且萌發率最高。在pH4.5~5.0的環境中，菌絲生長最旺盛，而形成分生孢子則以pH值6.0的環境為最好。白僵菌對營養的要求，主要是碳源和氮源以及少量微量元素。碳水化合物作為其生長能源，碳作為生物合成的骨架，氮源是合成氨基酸、細胞蛋白及核酸物質的重要元素。含淀粉和糖類等物質的農副產品，可提供碳源營養和能量來源。

白僵菌對氮源的要求不甚嚴格，無機氮源如硫酸銨、硝酸銨、硝酸鉀及有機氮源如蛋白胨、酵母膏、玉米漿、大豆餅粉等都能提供其生長和產孢所需的氮源，但無機氮源不及有機氮源好。礦物質是白僵菌等蟲生真菌生長過程不可缺少的，其主要功能是用作細胞構成的主要成分，作為酶的組成部分，并維持酶的活性，調節細胞的滲透壓、氫離子濃度及氧化還原電位等，一般所需的礦物質包括硫、磷、鎂、鉀、鈉、鈣、鐵等。白僵菌在培養基上可保持1~2年，干燥條件下甚至可以存活5年，蟲體上維持6個月，Marques等發現在相對濕度15.5%，溫度為-7℃的條件下白僵菌純孢粉在保存80個月后仍有活性。

白僵菌的殺蟲機制

1侵染途徑及致病過程

白僵菌感染的途徑因昆蟲的種類、蟲態、環境條件等不同而有差別，主要通過表皮侵入昆蟲，也可通過消化管、氣孔、傷口等途徑侵入蟲體。白僵菌對寄主的侵染一般要經歷10個階段，即：①分生孢子附著于寄主體表；②孢子在寄主體表萌發；③芽管穿透表皮進入寄主體腔；④菌絲在寄主血腔內生長；⑤產生有毒代謝物；⑥寄主死亡；⑦菌絲侵入寄主的所有器官；⑧菌絲穿出寄主體表；⑨在寄主體表重新形成孢子；⑩分生孢子擴散。其中只要經歷4~5個階段，就可以使昆蟲致病。白僵菌的分生孢子接觸到目標昆蟲后，由于分生孢子及寄主表皮共同的疏水作用，使得分生孢子吸附在附著在寄主的外表皮上。分生孢子被吸附后，可產生一些酶及分泌一些黏性物質，使其進一步固著在體壁上。

目標昆蟲的表皮成分不僅可以提供萌發生長時的營養，而且對形成的芽管有刺激作用。分生孢子萌發后，一般都形成長短各異、分枝或不分枝的芽管，所形成的芽管可依靠機械壓力直接穿透表皮，伸入體腔內，在某些情況下，也會形成附著孢。

在芽管穿透寄主體壁的過程中，同時分泌昆蟲表皮降解酶類，在這些酶的共同作用下，將蟲體局部體壁溶解，以利于菌體侵染。芽管在穿透表皮之后，在寄主血腔中產生菌體或延長形成菌絲后在產生一種酵母狀的蟲菌體，同時產生毒素，破壞寄主的防御系統，產生大量芽生孢子，芽生孢子也可直接生長成菌絲，菌絲不斷繁殖，侵入氣孔，充滿體腔，吸收營養，并會引起組織細胞的機械破壞，從而使寄主正常的代謝機能和形態結構發生變化，最終寄主因不能維持正常的生命活動過程而死亡。

2侵染過程中酶的作用

昆蟲表皮是一層結構致密的防御屏障，主要成分分為幾丁質和蛋白質。雖然體壁結構可以阻礙多種真菌入侵，而球孢白僵菌能有效地穿透昆蟲表皮，這引起學者們極大興趣。從被白僵菌侵染的昆蟲表皮上，發現和分離得到一系列昆蟲表皮降解酶，包括蛋白酶、幾丁質酶、脂肪酶及淀粉酶等。表面這些酶類在白僵菌入侵寄主時，尤其是在穿透寄主表皮過程中，起到重要作用。用含有昆蟲幾丁質合成的抑制劑的白僵菌孢子懸液處理煙草天蛾的幼蟲，發現兩者之間存在協同作用。通過用不同的真菌對多種昆蟲幼蟲進行測定，發現白僵菌對一些昆蟲幼蟲的毒力與其胞外幾丁質酶的活性有關

。近年來研究發現，在侵染昆蟲表皮時，白僵菌胞外蛋白酶往往最先產生，（<2小時），在3~5天后才檢測到幾丁質酶活性，并且蛋白酶的產量明顯高于幾丁質酶，這與昆蟲主要成分的結構是一致的。昆蟲病原真菌侵入寄主昆蟲表皮時，先分泌蛋白酶降解昆蟲表皮中的蛋白質，當被蛋白質包裹的幾丁質暴露出來后才誘導幾丁質酶產生，幾丁質酶誘導時間很短，很快被表皮幾丁質降解產物所抑制，產量較低。因此，認為白僵菌胞外蛋白酶是菌株主要的毒力因子。

3侵染過程中產生的毒素

在白僵菌菌絲廣泛侵入器官和組織之前，病原菌就可以戰勝寄主的防衛反應，因此可以推測是它產生的毒素起了作用。白僵菌能在昆蟲血腔內產生10多種毒素，這些次生代謝產物可能作為免疫抑制因子限制細胞、寄主正常的防御反應或直接作用于血細胞影響血細胞的運動，降低血細胞的吞噬和被囊作用。毒素主要有以下幾類：蛋白質類，如從球孢白僵菌代謝物中分離得到10kDa毒素和TF-1,TF-2毒素。環肽類，如從球孢白僵菌中分離得到的白僵菌素，白僵菌素A及白僵菌素B。非肽類，如從布氏白僵菌中分離得到的卵孢霉素和布氏白僵菌素。從球孢白僵菌中分離得到的球孢白僵菌素，pyridovericin和pyridomacrolidin。

白僵菌的培養及生產

1菌種的分離及改良

傳統的僵蟲法是目前白僵菌菌種主要的分離方法。此法易于獲得高毒力菌株，但尋找僵蟲的工作量大，且受季節限制。王濱等研究獲得快速分離純化球孢白僵菌的方法。史紅霞等研制了選擇性培養基因，可回收土壤中球孢白僵菌孢子達79.15%。基因工程技術是提高菌株毒力的有效途徑之一。以現有優良菌株為出發菌株，以已克隆和鑒定了的毒素基因（蝎毒基因）、毒力相關基因（降解昆蟲體壁的蛋白酶基因、幾丁質酶基因、酸性海藻糖酶基因等水解酶基因）、海藻糖合成關鍵酶6-硫酸海藻糖合成酶基因（tps1）為目的基因，構建超表達多個毒素或毒力基因的價工程菌株，使得Pr1蛋白得到超量表達，極大提高菌株的毒力。

2發酵工藝

球孢白僵菌的生產主要有固體發酵、液體深層發酵及液固雙相發酵。生產的球孢白僵菌有3種形式的侵染體，就分生孢子、芽生孢子和菌絲。一般液體發酵生產芽生孢子和菌絲，但由于芽生孢子壁薄、在干燥過程中不穩定等特性，其劑型和應用受到限制。然而，在深層發酵中，無機氮源培養液產生的孢子也可是分生孢子。國外已開發出液體深層法生產白僵菌分生孢子的技術，而國內陳昌潔等對多級深層發酵生產球孢白僵菌的方法也做了大量的工作。液固雙相發酵工藝是迄今所知氣生分生孢子最成熟的生產工藝。近年來國內外對液固雙相工藝進行了規范化研究，優化工藝參數及發酵條件，確立了規范化生產工藝流程和配套機械，縮短了生產周期，降低了生產成本。液固雙相發酵過程包括液體發酵和固體發酵兩個階段，充分結合了兩者之長。這就是利用液體發酵快速生產大量的菌絲體或芽生孢子，再轉到固體營養或惰性基質上使其產生最接近自然接種體形態的氣生分生孢子。

該工藝克服了單純液相發酵生產的芽生孢子穩定性差等缺點，最大限度地利用了固體表面上產生氣生分生孢子的優點，因而被廣泛用于球孢白僵菌的大量生產。我國球孢白僵菌的雙相生產工藝和孢子粉分離提純技術已達到相當高的水平。3.3制劑及使用方法盡管殺蟲真菌的研究應用歷史悠久，在相當長的時期內其制劑研制和應用配套技術進展緩慢，主要是殺蟲真菌的研究沒有引起社會足夠的重視。所以直到20世紀80年代前蘇聯制劑登記注冊。

近年來，隨著人們環境意識的增強，殺蟲真菌的研制逐漸受到重視，每年登記注冊的殺蟲真菌產品不斷增加，目前，球孢白僵菌有20多個產品注冊，我國直到2003年才有第一個商品制劑登記注冊。白僵菌為微生物活體殺蟲劑，在制劑加工及使用方法和化學農藥有很大的不同。研究者不斷的擴寬白僵菌作為殺蟲劑的應用方法，制成不同的劑型，提高其應用效果。白僵菌作為殺蟲劑生產初期主要劑型是還有大量載體或培養料的原粉，運輸不便且使用效果不穩定。為解決運輸及使用效果問題，首先研究者利用旋風分離的方法，將孢子粉分離提純，得到含孢量很高的高孢粉。為了增強分生孢子對周圍環境的抵抗力，增加真菌殺蟲劑的存活力，人們將高孢粉進一步與填料混合加工，制成各種劑型。

可濕性粉劑是以孢子粉加入濕潤劑和載體混合而成的一種劑型；油懸劑是利用乳化劑將分生孢子制成油懸液的一種制劑形式；油劑是指將白僵菌孢子粉直接懸于植物油或礦物油介質中而成的劑型，它是利用無紡布為培養基的載體，讓白僵菌在其生長，最終使害蟲感染其上的孢子而受到侵染，從而達到控制害蟲的目的，白僵菌制劑在使用過程中，根據不同的使用要求，結合具體的產品特點，主要采用噴霧法、噴粉法、飛機噴灑、超低容量噴霧法及撒施法等使用方法。制劑標準化是生產質量穩定可靠的微生物殺蟲劑產品的一個重要保障。殺蟲真菌制劑的標準化一般包括強毒菌株的篩選、穩定而可靠的劑型及標準檢測方法等一系列內容。我國白僵菌制劑生產企業制定了油劑、純孢子粉劑、混合粉劑的企業標準。然而白僵菌分生孢子制劑標準化和別的真菌殺蟲劑一樣也面臨多方面的問題，加強相關的標準化研究十分必要。

白僵菌在果樹害蟲防治中的應用

果樹害蟲包括地下害蟲蠐螬、金針蟲、螻蛄、蟋蟀、地老虎、白蟻、根蛆、擬步甲、線蟲等，它們生活在土壤中，危害果樹，對根部莖部危害嚴重；地上還有蚜蟲、粉虱、介殼蟲、綠葉蟬、青蟲、果食蠅、螨類等，主要危害葉片、花果及莖桿較為嚴重。

應用白僵菌防治果樹害蟲，已取得顯著成效。據研究，在香蕉生長中期每公頃用卵子包白僵菌150萬億孢子或75萬孢子60千克，20天后觀察結果，防治蠐螨效果達95.7%；在果樹葉面噴施白僵菌防治蚜蟲、粉虱、青蟲等害蟲效果在90%以上。噴施白僵菌時結合生物光合酶“高利達”微量元素葉面肥混用，達到標本兼治，效果更佳。

問題與討論

白僵菌是當前國內外害蟲生物防治研究、生產和應用最多的殺蟲微生物之一。它是一種生產無公害綠色食品、無污染生態環境的最佳選擇之一。但白僵菌真菌殺蟲藥效慢，宜在幼齡害蟲發生時使用及前期預防為主。