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虫生真菌在林业害虫生物防治中的运用

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《吉林林业科技》2017年第4期

摘要:虫生真菌是自然界中分布广泛的昆虫致病菌,对于林业昆虫的生物防治具有极高的应用价值。本文就林业害虫的生物防治方法、虫生真菌在种属、制剂及代谢的多样性,致病作用机制,在林业害虫生物防治中的实际应用情况进行了总结。

关键词:虫生真菌;多样性;作用机制;应用

林叶害虫的发生,可使林木在形态、组织或生理上发生一系列异常的变化,导致林木的生长发育不良,产量和质量下降,严重的会引起林木或整个林分的死亡和生态环境恶化。因此,林业害虫防控工作受到党和国家领导人的高度重视[1]。近些年,受人工林面积不断增加,气候的异常变化、国际间贸易的不断增多等因素影响,林业害虫的发生呈现逐年加重的趋势。因此如何有效控制林业病害,成为重要研究内容。虫生真菌即昆虫病原真菌,能通过昆虫体壁直接侵入寄主昆虫,无需从口器摄入,感染昆虫并使其致病,从而杀死昆虫。因此可以利用虫生真菌资源防治有害昆虫,而且通过此种防治方法,能够解决化学药剂防治带来的环境污染、抗药性、再猖獗等实际问题。目前,如何利用虫生真菌防治有害昆虫,是许多国家都致力于研究的内容,也是生物防治研究的热点问题[2]。

1林业害虫生物防治方法

1.1天敌治虫

以天敌防治害虫主要包括保护天敌、繁殖和释放天敌、引进天敌几个方面。保护天敌:根据在不同环境下各种天敌的特性制定措施保护天敌,可以使其自然增殖。如封山育林和营造混交林可以形成多树种、多层次的复杂森林结构,能够改善天敌的生存环境,增加天敌效能,同时能够增加天敌的寄主、中间寄主,丰富其食物资源。此外,种植对天敌繁殖有益的植物,增加生境物种的多样性,通过提高天敌对环境的适应能力,保护天敌的生存[3]。繁殖和释放天敌:如果经过上述保护措施后,自然界中的天敌依然不能将某种害虫数量控制在经济损害水平以下时,可以采取人工大量繁殖、释放天敌昆虫。通常是一些防治目标很明确,有很强针对性的天敌种类,如通过人工饲养并释放的寄生蜂。目前,赤眼蜂属的多种卵寄生蜂是我国研究和利用最多的天敌,用来防治鳞翅目害虫的部分种类已经实现了商品化,在实际生产中广泛应用[4]。引进天敌:对于新输入的害虫,一般采取从外地引进适宜的天敌,则生物防治成功的可能性比较大。一方面可以改善和加强本地的天敌组成,一方面对新的有害昆虫有针对性,能够提高对虫害的控制效果。我国已成功引进一些天敌昆虫[5],此类天敌已适应了新的引进地的生态环境,对目标害虫起到了一定的控制作用。

1.2微生物治虫

昆虫在整个生活史过程中,会遭到不少致病微生物的侵染,呈现病态甚至死亡。因此,可以利用致病微生物防治林业害虫。有些致病微生物甚至能够在昆虫种群内引起广泛的流行病,将害虫的种群数量长期控制在较低水平以下。并且昆虫的致病微生物多数对人和动物都是非致病菌,是无危害的,也不会对环境造成污染,可以像化学农药一样,制成不同的制剂,进行喷洒或撒施,方便使用。在自然界中,60%的由致病微生物致死的昆虫,都是由真菌引起的。因此,虫生真菌是主要的研究致病微生物,如白僵菌、绿僵菌、拟青霉、莱氏野村菌、汤普森被毛孢、蜡蚧轮枝菌等。目前,在生产上已得到广泛应用的主要是白僵菌、绿僵菌、蜡蚧轮枝菌和虫瘟霉。

2虫生真菌的多样性

2.1种属多样性

已知的虫生真菌主要包括虫草属真菌、捕食性真菌和寄生线虫真菌,约有215种,并不断有一些新种产生。我国虫生真菌资源已经研究报道的有405种。已知的寄生昆虫的真菌寄主范围较广,可寄生6个目100多个属的215种昆虫[6]。在这些虫生真菌中,开发应用的虫生真菌为20种,主要为两大类,一类是半知菌中的丝孢菌类Hyphomycetales,如白僵菌、绿僵菌、蜡蚧轮枝菌等。另一类为接合菌中的虫霉菌Ento-mophthora,例如虫瘟霉、虫疫霉等,往往能引起高强度害虫流行病。

2.2制剂多样性

随着以菌治虫研究的日益发展,虫生真菌资源已经开始向制剂化及商业化方向发展。同化学药剂的制剂相似,以真菌为主体的制剂剂型种类较多,主要包括孢子粉剂、可湿性孢子粉剂、胶囊剂、孢子悬乳剂、油悬浮剂、颗粒剂、微胶囊剂等,使用方法也与化学农药的使用方法相同,利用不同药械进行喷雾、喷粉、涂刷茎干或处理土壤等。对虫生真菌制剂使用方法的研究,最初使用的喷雾法,容易堵喷头,而撒粉附着力差,又无法与机械配套使用。乳剂、微胶囊剂及可湿性粉剂的研究,存在贮藏稳定性问题,又转向油剂的研究。有研究表明,白僵菌油剂型与喷雾机配套使用,效果最好。此外还有对混合制剂的研究。

2.3代谢产物多样性

虫生真菌侵染昆虫体后,一方面大量生长从而掠夺寄主营养,另一方面还会产生引起昆虫死亡的有毒次生代谢物质———毒素。不同的虫生真菌所产生的毒素种类也会有较大差异,目前已研究发现很多,例如白僵菌素、球孢交酯、破坏素或绿僵菌素、白僵菌交酯、细胞松驰素、虫霉毒素等,大约有13属47种或变种的真菌,能够产生对昆虫有毒的次生代谢产物34种以上。

3虫生真菌的作用机制

虫生真菌主要是通过表皮、消化道和呼吸道三种入侵途径实现对昆虫的侵染,而从表皮直接侵入是大多数虫生真菌的主要入侵途径。虫生真菌首先在昆虫体表上附着,产生孢子后,孢子萌发产生芽管穿透昆虫体,进而在其体内定殖,最终导致昆虫死亡。在这个侵染过程中,包括昆虫对寄主组织的识别、产生机械破坏作用、与寄主竞争营养、造成寄主代谢紊乱、同时分泌毒素、破坏寄主组织结构等,在多种因素的共同作用下,寄主昆虫受害致死。

3.1形成附着胞

昆虫病原真菌同许多植物致病真菌一样,孢子与寄主接触后在其体表萌发,菌丝分化出附着胞,固着在寄主表面后产生侵入钉,对体壁造成一定的机械压力,同时分解能够降解体壁的酶类物质,使得侵入钉能够穿透体壁。多数对白僵菌和绿僵菌研究表明,对于建立虫生真菌与寄主昆虫之间的关系附着胞是至关重要的一个环节。但并不是所有的虫生真菌都会产生附着胞。附着胞的产生也会受营养条件、pH值等因素的影响。

3.2酶的作用

虫生真菌在侵染过程中,依靠分泌多种的酶类来实现对寄主昆虫的破坏作用,如淀粉酶、蛋白酶、脂酶、酯酶及几丁质酶等多种胞外水解酶类,其中蛋白酶和几丁质酶是侵染过程中产生的主要酶类[7]。蛋白酶降解后既有利于菌丝的侵入,还能为菌丝提供相应的养分;蛋白酶降解表皮结构蛋白后,可以激活昆虫血淋巴细胞中多酚氧化酶,有助于物质的降解;蛋白酶还有助于让几丁质充分的暴露,从而促使几丁质酶发挥降解的作用。

3.3分泌毒素

虫生真菌除了分泌酶类对寄主昆虫造成破坏作用外,在营养生长时,还能分泌具有一定毒性的代谢产物———毒素,加快寄主的死亡或者使寄主直接中毒死亡。白僵菌和绿僵菌分泌的毒素主要包括白僵菌素、环孢素和破坏素等,其中破坏素的研究较为深入。

4虫生真菌在林业害虫防治中的应用

在林业害虫的生物防治中应用最广的虫生真菌是白僵菌、绿僵菌、蜡蚧轮枝菌、虫瘟霉等。我国在林业上应用白僵菌进行大面积防治松毛虫,防治效果显著,也是世界上最成功的生物防治实例。日本用白僵菌防治柳杉和扁柏树上的柳杉天牛取得了显著效果。随着松墨天牛的大量繁殖,对松材线虫病的传播逐渐加剧,研究者对应用白僵菌防治松墨天牛的研究也在逐年增加,并取得了一定的防治效果[8]。防治油松毛虫应用粉质拟青霉的例子最为典型。在油松毛虫越冬以前,用粉质拟青霉的菌剂撒在树干基部土壤中,这样越冬的幼虫就会因为孢子侵染后发病致死。蜡蚧轮枝孢是治虫效果较好,寄主范围广,包括刺吸式口器昆虫,如介壳虫、蚜虫、粉虱和飞虱等,咀嚼式口器昆虫,如鞘翅目和鳞翅目等,还有螨类。因此可以广泛应用于林业害虫的防治。

参考文献

[1]吕宗恕,郑育杰.林业害虫,年损千亿[J].营销界:农资与市场,2013(02):80-83.

[2]刘春来.虫生真菌在农林害虫生物防治中的应用[J].浙江林学院学报,2009,26(02):286-291.

[3]王秀锁.保护天敌昆虫,维护森林生态平衡[J].内蒙古林业调查设计,2003,26(02):44-45.

[4]于丽爽.养“天敌昆虫”前景广阔[J].江西农业,2015(06).

[5]张礼生,陈红印.我国天敌昆虫与生防微生物资源引种三十年成就与展望[J].植物保护,2016,42(05):24-32.

[6]徐伟松,李建丰,胡美英.昆虫病原真菌在害虫防治上的应用[J].广西农业科学,2003(06):51-52.

[7]杨运华,杜开书,石明旺.虫生真菌的生物防治研究进展[J].河南科技学院学报,2011,39(01):34-37.

[8]余婉清.白僵菌不同方法防治松毛虫试验研究[J].江苏林业科学.2010,37(03):33-35.

作者:李月;姜春杰;赵宇鹰;冯梅;金岩 单位:北华大学林学院

吉林林业科技杂志责任编辑:张雨    阅读:人次