农药在害虫预防中的运用范文

作者：黄德发郑阿宗黄国鸿李群霞高志伟单位：福建省漳州市芗城永发果树技术研究所

白僵菌在虫体上具有蔓延的白色菌丝，其菌落呈绒状、丛卷毛至粉状，菌落培养初期多呈白色，后期呈淡黄色，偶成淡红色；有的很快形成粉层状孢子，有的继续保持絮状。气生菌丝透明，光滑、薄壁，疏松，有时成簇生长。

产孢细胞常浓密簇生。但有时轮生或单生，直接着生在气生菌丝、稍有分化的分生孢子梗或膨大的泡囊上，瓶状，下部膨大并延长成颈状，在顶生的分生孢子下方不远处在分枝产孢，反复向顶部合轴式产孢，结果形成呈膝状（“之”字形）弯曲的小齿状产孢轴。产孢细胞核和孢囊常增生，在分生孢子梗及菌丝上聚成球状到卵状的相当密实的孢子头分生孢子单孢，透明，薄壁，无厚埂孢子。白僵菌可通过分生孢子、芽生孢子、节孢子，内生孢子和菌丝体的断裂等多种方式进行无性繁殖，其生活史类型属多孢型。白僵菌生长发育与环境因素如温度、湿度、光照、氧气、氢离子浓度、营养物质有很大关系。其中湿度对白僵菌孢子生长发育影响最大，白僵菌分生孢子的萌发和菌丝生长，均要求较高的空气相对湿度。湿度在95%以上，分生孢子萌发迅速，湿度在95%以下孢子萌发所需要的时间要长得多，湿度90%以下则较难萌发。湿度还关系到白僵菌的传播与流行。在温度较高的环境条件下，孢子萌发长出芽管，穿透昆虫体壁进入血腔，白僵菌便利用寄主营养而生长繁殖，芽管伸长为菌丝，而后在血腔中以芽殖方式产生大量芽生孢子。在高湿条件下，菌丝自虫尸表面长出，产生分生孢子，并借此开始新的感染。温度则通常关系到孢子发芽和菌丝生长的速度及致病率的高低。分生孢子在5~30℃均能发芽，生长。

分生孢子萌发和菌丝生长的适温范围为18~28℃，最适温为25℃；35℃下短时间处理对孢子萌发和菌丝生长基本无影响，而在高于37℃条件下培养则一般不能萌发。温度过低（15℃以下），孢子萌发率低，菌丝生长缓慢。光照对白僵菌孢子的萌发、菌丝生长、孢子产生均有一定的影响，在黑暗条件下，孢子萌发时间缩短，菌丝生长速度缓慢，但菌落显著增厚，该种菌落再经过一段时间的光照就可以形成大量的孢子。

在一定的光照强度范围内，孢子数量随光的强度增加而增加。氧气对分生孢子、菌丝生长均有促进作用。白僵菌对酸碱度有广泛的适应性，白僵菌孢子在pH值3.0~9.4均能萌发，在pH值4.4的条件下，孢子萌发最快，且萌发率最高。在pH4.5~5.0的环境中，菌丝生长最旺盛，而形成分生孢子则以pH值6.0的环境为最好。白僵菌对营养的要求，主要是碳源和氮源以及少量微量元素。碳水化合物作为其生长能源，碳作为生物合成的骨架，氮源是合成氨基酸、细胞蛋白及核酸物质的重要元素。含淀粉和糖类等物质的农副产品，可提供碳源营养和能量来源。

白僵菌对氮源的要求不甚严格，无机氮源如硫酸铵、硝酸铵、硝酸钾及有机氮源如蛋白胨、酵母膏、玉米浆、大豆饼粉等都能提供其生长和产孢所需的氮源，但无机氮源不及有机氮源好。矿物质是白僵菌等虫生真菌生长过程不可缺少的，其主要功能是用作细胞构成的主要成分，作为酶的组成部分，并维持酶的活性，调节细胞的渗透压、氢离子浓度及氧化还原电位等，一般所需的矿物质包括硫、磷、镁、钾、钠、钙、铁等。白僵菌在培养基上可保持1~2年，干燥条件下甚至可以存活5年，虫体上维持6个月，Marques等发现在相对湿度15.5%，温度为-7℃的条件下白僵菌纯孢粉在保存80个月后仍有活性。

白僵菌的杀虫机制

1侵染途径及致病过程

白僵菌感染的途径因昆虫的种类、虫态、环境条件等不同而有差别，主要通过表皮侵入昆虫，也可通过消化管、气孔、伤口等途径侵入虫体。白僵菌对寄主的侵染一般要经历10个阶段，即：①分生孢子附着于寄主体表；②孢子在寄主体表萌发；③芽管穿透表皮进入寄主体腔；④菌丝在寄主血腔内生长；⑤产生有毒代谢物；⑥寄主死亡；⑦菌丝侵入寄主的所有器官；⑧菌丝穿出寄主体表；⑨在寄主体表重新形成孢子；⑩分生孢子扩散。其中只要经历4~5个阶段，就可以使昆虫致病。白僵菌的分生孢子接触到目标昆虫后，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着在寄主的外表皮上。分生孢子被吸附后，可产生一些酶及分泌一些黏性物质，使其进一步固着在体壁上。

目标昆虫的表皮成分不仅可以提供萌发生长时的营养，而且对形成的芽管有刺激作用。分生孢子萌发后，一般都形成长短各异、分枝或不分枝的芽管，所形成的芽管可依靠机械压力直接穿透表皮，伸入体腔内，在某些情况下，也会形成附着孢。

在芽管穿透寄主体壁的过程中，同时分泌昆虫表皮降解酶类，在这些酶的共同作用下，将虫体局部体壁溶解，以利于菌体侵染。芽管在穿透表皮之后，在寄主血腔中产生菌体或延长形成菌丝后在产生一种酵母状的虫菌体，同时产生毒素，破坏寄主的防御系统，产生大量芽生孢子，芽生孢子也可直接生长成菌丝，菌丝不断繁殖，侵入气孔，充满体腔，吸收营养，并会引起组织细胞的机械破坏，从而使寄主正常的代谢机能和形态结构发生变化，最终寄主因不能维持正常的生命活动过程而死亡。

2侵染过程中酶的作用

昆虫表皮是一层结构致密的防御屏障，主要成分分为几丁质和蛋白质。虽然体壁结构可以阻碍多种真菌入侵，而球孢白僵菌能有效地穿透昆虫表皮，这引起学者们极大兴趣。从被白僵菌侵染的昆虫表皮上，发现和分离得到一系列昆虫表皮降解酶，包括蛋白酶、几丁质酶、脂肪酶及淀粉酶等。表面这些酶类在白僵菌入侵寄主时，尤其是在穿透寄主表皮过程中，起到重要作用。用含有昆虫几丁质合成的抑制剂的白僵菌孢子悬液处理烟草天蛾的幼虫，发现两者之间存在协同作用。通过用不同的真菌对多种昆虫幼虫进行测定，发现白僵菌对一些昆虫幼虫的毒力与其胞外几丁质酶的活性有关

。近年来研究发现，在侵染昆虫表皮时，白僵菌胞外蛋白酶往往最先产生，（<2小时），在3~5天后才检测到几丁质酶活性，并且蛋白酶的产量明显高于几丁质酶，这与昆虫主要成分的结构是一致的。昆虫病原真菌侵入寄主昆虫表皮时，先分泌蛋白酶降解昆虫表皮中的蛋白质，当被蛋白质包裹的几丁质暴露出来后才诱导几丁质酶产生，几丁质酶诱导时间很短，很快被表皮几丁质降解产物所抑制，产量较低。因此，认为白僵菌胞外蛋白酶是菌株主要的毒力因子。

3侵染过程中产生的毒素

在白僵菌菌丝广泛侵入器官和组织之前，病原菌就可以战胜寄主的防卫反应，因此可以推测是它产生的毒素起了作用。白僵菌能在昆虫血腔内产生10多种毒素，这些次生代谢产物可能作为免疫抑制因子限制细胞、寄主正常的防御反应或直接作用于血细胞影响血细胞的运动，降低血细胞的吞噬和被囊作用。毒素主要有以下几类：蛋白质类，如从球孢白僵菌代谢物中分离得到10kDa毒素和TF-1,TF-2毒素。环肽类，如从球孢白僵菌中分离得到的白僵菌素，白僵菌素A及白僵菌素B。非肽类，如从布氏白僵菌中分离得到的卵孢霉素和布氏白僵菌素。从球孢白僵菌中分离得到的球孢白僵菌素，pyridovericin和pyridomacrolidin。

白僵菌的培养及生产

1菌种的分离及改良

传统的僵虫法是目前白僵菌菌种主要的分离方法。此法易于获得高毒力菌株，但寻找僵虫的工作量大，且受季节限制。王滨等研究获得快速分离纯化球孢白僵菌的方法。史红霞等研制了选择性培养基因，可回收土壤中球孢白僵菌孢子达79.15%。基因工程技术是提高菌株毒力的有效途径之一。以现有优良菌株为出发菌株，以已克隆和鉴定了的毒素基因（蝎毒基因）、毒力相关基因（降解昆虫体壁的蛋白酶基因、几丁质酶基因、酸性海藻糖酶基因等水解酶基因）、海藻糖合成关键酶6-硫酸海藻糖合成酶基因（tps1）为目的基因，构建超表达多个毒素或毒力基因的价工程菌株，使得Pr1蛋白得到超量表达，极大提高菌株的毒力。

2发酵工艺

球孢白僵菌的生产主要有固体发酵、液体深层发酵及液固双相发酵。生产的球孢白僵菌有3种形式的侵染体，就分生孢子、芽生孢子和菌丝。一般液体发酵生产芽生孢子和菌丝，但由于芽生孢子壁薄、在干燥过程中不稳定等特性，其剂型和应用受到限制。然而，在深层发酵中，无机氮源培养液产生的孢子也可是分生孢子。国外已开发出液体深层法生产白僵菌分生孢子的技术，而国内陈昌洁等对多级深层发酵生产球孢白僵菌的方法也做了大量的工作。液固双相发酵工艺是迄今所知气生分生孢子最成熟的生产工艺。近年来国内外对液固双相工艺进行了规范化研究，优化工艺参数及发酵条件，确立了规范化生产工艺流程和配套机械，缩短了生产周期，降低了生产成本。液固双相发酵过程包括液体发酵和固体发酵两个阶段，充分结合了两者之长。这就是利用液体发酵快速生产大量的菌丝体或芽生孢子，再转到固体营养或惰性基质上使其产生最接近自然接种体形态的气生分生孢子。

该工艺克服了单纯液相发酵生产的芽生孢子稳定性差等缺点，最大限度地利用了固体表面上产生气生分生孢子的优点，因而被广泛用于球孢白僵菌的大量生产。我国球孢白僵菌的双相生产工艺和孢子粉分离提纯技术已达到相当高的水平。3.3制剂及使用方法尽管杀虫真菌的研究应用历史悠久，在相当长的时期内其制剂研制和应用配套技术进展缓慢，主要是杀虫真菌的研究没有引起社会足够的重视。所以直到20世纪80年代前苏联制剂登记注册。

近年来，随着人们环境意识的增强，杀虫真菌的研制逐渐受到重视，每年登记注册的杀虫真菌产品不断增加，目前，球孢白僵菌有20多个产品注册，我国直到2003年才有第一个商品制剂登记注册。白僵菌为微生物活体杀虫剂，在制剂加工及使用方法和化学农药有很大的不同。研究者不断的扩宽白僵菌作为杀虫剂的应用方法，制成不同的剂型，提高其应用效果。白僵菌作为杀虫剂生产初期主要剂型是还有大量载体或培养料的原粉，运输不便且使用效果不稳定。为解决运输及使用效果问题，首先研究者利用旋风分离的方法，将孢子粉分离提纯，得到含孢量很高的高孢粉。为了增强分生孢子对周围环境的抵抗力，增加真菌杀虫剂的存活力，人们将高孢粉进一步与填料混合加工，制成各种剂型。

可湿性粉剂是以孢子粉加入湿润剂和载体混合而成的一种剂型；油悬剂是利用乳化剂将分生孢子制成油悬液的一种制剂形式；油剂是指将白僵菌孢子粉直接悬于植物油或矿物油介质中而成的剂型，它是利用无纺布为培养基的载体，让白僵菌在其生长，最终使害虫感染其上的孢子而受到侵染，从而达到控制害虫的目的，白僵菌制剂在使用过程中，根据不同的使用要求，结合具体的产品特点，主要采用喷雾法、喷粉法、飞机喷洒、超低容量喷雾法及撒施法等使用方法。制剂标准化是生产质量稳定可靠的微生物杀虫剂产品的一个重要保障。杀虫真菌制剂的标准化一般包括强毒菌株的筛选、稳定而可靠的剂型及标准检测方法等一系列内容。我国白僵菌制剂生产企业制定了油剂、纯孢子粉剂、混合粉剂的企业标准。然而白僵菌分生孢子制剂标准化和别的真菌杀虫剂一样也面临多方面的问题，加强相关的标准化研究十分必要。

白僵菌在果树害虫防治中的应用

果树害虫包括地下害虫蛴螬、金针虫、蝼蛄、蟋蟀、地老虎、白蚁、根蛆、拟步甲、线虫等，它们生活在土壤中，危害果树，对根部茎部危害严重；地上还有蚜虫、粉虱、介壳虫、绿叶蝉、青虫、果食蝇、螨类等，主要危害叶片、花果及茎杆较为严重。

应用白僵菌防治果树害虫，已取得显著成效。据研究，在香蕉生长中期每公顷用卵子包白僵菌150万亿孢子或75万孢子60千克，20天后观察结果，防治蛴螨效果达95.7%；在果树叶面喷施白僵菌防治蚜虫、粉虱、青虫等害虫效果在90%以上。喷施白僵菌时结合生物光合酶“高利达”微量元素叶面肥混用，达到标本兼治，效果更佳。

问题与讨论

白僵菌是当前国内外害虫生物防治研究、生产和应用最多的杀虫微生物之一。它是一种生产无公害绿色食品、无污染生态环境的最佳选择之一。但白僵菌真菌杀虫药效慢，宜在幼龄害虫发生时使用及前期预防为主。