仓贮病原细菌

书籍:现代科技综述大辞典上 更新时间:2018-09-11 02:41:39

出处:按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第950页(2997字)

仓贮害虫是在干燥而停止生长发育的贮藏物内独立繁殖的一类特殊害虫,随着化学农药防治弊端的出现,人类寻求无化害的微生物防治,鉴于此.仓贮害虫病原细菌的研究和应用也随之诞生和发展。

公元前已有蜂、蚕罹病死亡而蒙受损失的记载。直到1870年,巴士德(L.Pastecer)才证明蚕腐烂(或软化病)是由一种芽孢杆菌引起的,从而奠定了昆虫病理学的基础。昆虫病理学主要是指对昆虫疾病病因、病征与疾病现象,以及其引起虫体内构造、化学、机能等变化的研究和利用昆虫病原体来防治害虫可能性(微生物治虫)的一门学科。

1901年,贝林纳(E.Berliner)从德国的一个面粉厂大批染病的地中海粉螟中分离出一种芽孢杆菌,详细描述了该菌形态和培养特征,并命名为苏云金杆菌(简称BT)。

1938年,第1个苏云金杆菌商业制剂Sporeine在法国问世。到50年代,它作为地中海粉螟防治剂得到应用。

1953~1955年,斯泰奥斯(A.E.Steinhaus)等证明蜡状芽孢杆菌是玉米象、谷象、美洲蜚蠊、印度谷螟等仓贮害虫的病原菌。此菌是一种普通的分布很广的土壤腐生菌,能产生一种杀虫毒素——卵磷酯酶;同时报道粘质赛氏杆菌为多种仓贮害虫的病原菌,为细腰温木白增蚁、大蜡螟、谷象、米象、黄粉虫等,这种细菌普遍存在于昆虫肠道内,当昆虫肠道受机械损伤和受其它因子抑制时,菌进入血腔,使虫患败血症而死亡。

这两种菌,由于致病力不稳定或其抗逆性较差,难于应用。

苏云金杆菌在仓贮害虫和仓贮产品中有着广泛的分布,迄今已分离筛选出大批BT原始菌株,这些虫种包括地中海粉螟、大蜡螟、小蜡螟、一点谷螟、印度谷螟、干果斑螟、棉红铃虫、烟叶粉斑螟、米蛾、毛毡蛾、紫斑谷螟等及小麦、玉米等粉尘。这些菌株符合德国柯赫(1843~1910)提出的柯赫假定,回接后使虫致病并能重新分离出来。同时,还观察到在地中海粉螟种群、英国的和非洲的谷物、坚果仓库中贮藏害虫都曾发生苏云金杆菌流行病,这是因为仓库环境条件适宜于苏云金杆菌制剂的应用和害虫流行病的发生。

苏云金杆菌在仓贮害虫中的应用有两个大的突破。

大蜡螟在蜂巢中取食蜂蜜、蜂蜡、花粉破坏蜂巢等,对欧洲养蜂业造成很大损失 如用化学农药防治,不但伤害蜂群,而且污染蜂蜜等产品。在苏云金杆菌对人畜和蜜蜂的安全被证实后,北美、英国、德国、法国等用苏云金杆菌防治蜂巢中的大蜡螟已摸索出新途径。伯吉斯(H.D.Bruges,1976)报道,将苏云金杆菌Thurrcide2%菌粉/蜂蜡(wt/wt)加2%特里通作为粘着剂并制成悬浮液,将悬浮液涂布于一个薄的蜂巢础滚筒上,约经40℃干燥处理(不可超过60℃),再把粘有芽孢和伴孢晶体的蜂巢础滚筒安放于蜂巢中,6年后仍有很好的防治效果。

1980年,美国农业部仓贮害虫研究所梅克盖尼(McGaughey)应用苏云金杆菌制剂防治小麦的、玉米的仓贮鳞翅目害虫获得突破性的进展。美国环境保护局(EPA)批准允许苏云金杆菌用于谷物害虫的防治,这也是第1种用于防治谷物害虫的长效微生物杀虫剂。具体使用技术是:应用苏云金杆菌制剂处理10cm厚的小麦层,接种1000粒虫卵,经100mg制剂/kg小麦处理,其防治效果达96.4%。当用于防治玉米害虫时,虫口下降92%,在贮藏期即使是盛夏,谷物表层温度高达38C,苏云金杆菌毒力也不降低。

贮粮中长期使用苏云金杆菌制剂,对寄生性小茧蜂和捕食性蜘蛛的发育没有影响。苏云金杆菌虽不能直接杀死谷蛾,却能抑制谷蛾的繁殖。刚孵化的谷蛾幼虫钻入谷粒前,短暂地接触谷物表面的苏云金杆菌制剂,可使下一代虫口减少三分之二。苏云金杆菌用于防治仓库越冬代棉红龄虫幼虫,也有很好的毒杀效果。

苏云金杆菌用于食植物昆虫以来,在野外和实验室内均未曾发现产生抗性。1985年,梅克盖尼(Mcgaughey)报道印度谷螟经伴孢晶体和芽孢的苏云金杆菌商业制剂处理两代后,抗性增强27倍,处理到15代,抗性增强97倍。选出的纯抗性品系(R)与敏感群体(S)进行杂交以确定抗性是否有优势,结果表明,性连锁是接近的,在潜在敏感性中没有性相关的差异。应该查明,昆虫产生的这些抗性如果是普遍性的,则应及早研究抗性产生的对策。

为扩大苏云金杆菌杀虫谱和针对鞘翅目害虫筛选高毒力菌株,世界各国进行了大量工作,取得一些令人鼓舞的结果。1986年,美国赫奈施泰特(C.Hernstade)和1984年德国柯尔基(A.Kring)等筛选出对铃薯叶甲虫和黄粉虫有高毒力的圣地亚哥亚种和拟步虫甲亚种,现在已扩大到对20多种鞘翅目有毒效,但对鳞翅目的、双翅目的害虫无毒力;这类菌株已在有关公司进入商业化开发阶段。

1991年,中国罗绍彬等人报道了苏云金杆菌Tm13′-14菌株,不但对鳞翅目的昆虫有高毒力,而且对鞘翅目害虫有高毒力,预计这类菌株将在2000年内成为鞘翅目害虫的防治剂。

1989年,英国马克德和阿德文(Mekdsd A.F.R.Andrew)从自然罹病死亡的马德拉蜚蠊虫尸中分离出一株蜡状菌株,10d血腔注射LD50=3.2×104活菌/虫和口饲感染LD50=3.2×104活菌/虫,虫感染后12h,观察到肠壁柱状细胞崩溃和细胞碎片。

1989年,陈涛等人发现黑胸大蠊罹病,轻者食欲减退,行动迟缓;重者失去平衡,虫体翻转折倒,直至死亡,死虫逐渐变软变黑,组织腐烂发臭,提足即断,最后整体腐烂。

然后进行病原细胞的分离筛选,共选出有效菌8株,CW-W-90-3菌(正在鉴定中)对黑胸大蠊毒力最高,经口饲试管培养液,15d死亡50%,16~27d达到高峰,死亡率为70%~85%,甚至100%。

该菌还对德国小蠊、日本大蠊有毒性。对该菌杀虫毒素(PLC)的产生条件、制备纯化、毒力检测方法已进行研究,如果毒理试验对脊椎动物安全,则可能研制成为一种长效防治蜚蠊的制剂。

陈涛等人受国家自然科学基金的资助,正在进行“仓贮害虫病原细菌的调查和评估”的研究,已从全国各地仓贮害虫和贮藏产品以及粉尘中采集样本1707份,分离出原始菌株1975株,关于它们的分类地位及生态、分布的关系,对仓贮害虫的病原性及致病力正在研究中。

随着昆虫病理学和微生物防治害虫科学的发展,对仓贮害虫病原细菌的研究和应用起到了促进作用,而后者的发展又大大丰富和充实了前者。在仓贮害虫中,鞘翅目害虫在种类和数量上均占第一位,故此领域今后的重点应放在鞘翅目害虫病原细菌的调查和应用上,不但应查明病原细菌的种类和分布,而且更重要的是筛选高毒力菌株,将其研制成仓贮害虫的有效防治剂,使之在生产建设中发挥重大的作用。

(中国科学院武汉病毒研究所陈涛副研究员撰)

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