苏云金杆菌的杀虫机理及应用研究可研报告
第一节 苏云金杆菌的定义
苏云金杆菌,简称Bt,,又称苏云金芽孢杆菌,是包括许多变种的一类产晶体的芽孢杆菌。该菌可产生两大类毒素,即内毒素(伴胞晶体)和外毒素,害虫取食后,在肠道碱性消化液作用下,菌体释放毒素,害虫中毒并停止取食,最后害虫因饥饿和血液及神经中毒死亡。因此该杆菌可做微生物源低毒杀虫剂,用于防治直翅目、鞘翅目、双翅目、膜翅目,特别是鳞翅目的多种害虫。(可研报告)
第二节 苏云金杆菌的杀虫机理
害虫在摄食Bt杀虫剂的杀虫晶体蛋白后, ICPs在中肠碱性条件下二硫键打开,在肠道胰蛋白酶的作用下激活形成抗蛋白酶的毒性核心片断,才有活性。Bt活性蛋白与中肠上皮细胞结合后,有毒性的α2螺旋穿透细胞膜形成一个离子通道(孔) ,依pH的不同,这些孔具有选择性(仅K+可通过)和非选择性(Na+和阴离子可通过) ,由于碱性和蛋白酶的作用,因而这些孔很有可能有K+渗漏,这种阴离子通道破坏了膜电势,细胞膨胀并裂解,导致中肠坏死,围食膜和上皮退化变性,肠壁受损后,中肠的碱性高渗内含物进入血腔,血淋巴pH值升高而导致昆虫麻痹死亡。害虫死后由毒素导致了细菌败血病。
第三节 苏云金杆菌防虫原理
苏云金杆菌,是一种包括许多变种的产晶体芽孢杆菌,可做微生物源低毒杀虫剂,以胃毒作用为主。该菌可产生两大类毒素,即内毒素(伴胞晶体)和外毒素,使害虫停止取食,最后害虫因饥饿和细胞壁破裂、血液败坏和神经中毒而死亡,而外毒素作用缓慢,在蜕皮和变态时作用明显,这两个时期是RNA合成的高峰期,外毒素能抑制依赖于DNA的RNA聚合酶。该药作用缓慢,害虫取食后2天左右才能见效,持效期约1天,因此使用时应比常规化学药剂提前2~3天,且在害虫低龄期使用效果较好。对鱼类、蜜蜂安全,但对家蚕高毒。
它的主要活性成分是一种或数种杀虫晶体蛋白(insecticidal crystal proteins,ICPs),又称δ-内毒素,对鳞翅目、鞘翅目、双翅目、膜翅目、同翅目等昆虫,以及动植物线虫、蜱螨等节肢动物都有特异性的毒杀活性,而对非目标生物安全因此,Bt杀虫剂具有专一、高效和对人畜安全等优点目前苏云金杆菌商品制剂已达100多种,是世界上应用最为广泛、用量最大、效果最好的微生物杀虫剂,因而倍受人们关注。但是,商品Bt制剂在生产防治中也显示出某些局限性,如速效性差、对高龄幼虫不敏感、田间持效期短以及重组工程菌株遗传性状不稳定等都已成为影响Bt进一步成功推广使用的制约因素。因此,为了提高Bt制剂的杀虫效果,对其增效途径的
研究已成为世界性的
研究热点,主要包括:筛选增效菌株;利用化学添加剂、植物它感素、几丁质酶作为增效物质;昆虫病原微生物间的互作增效等。
最早商业化生产的Bt杀虫剂是1938年法国以半固体发酵法生产的产品,商品名称为Sporeine。美国最早的Bt杀虫剂商业化生产的产品是1958年由实验室生产的可湿性粉剂。1960年,美国共有五家公司生产Bt杀虫剂,在整个60年代期间,两项重大的进展极大地推动了苏云金杆菌杀虫剂的商业化进程,第一个进展是1969年Dulmage分离出HD-1菌株,其杀虫能力对不同的害虫为传统的20-212倍。此后的几年间,所有的美国厂家转向生产HD-1菌株制剂,成为农业及林业防治的主要产品。第二个进展是对苏云金杆菌杀虫剂商品建立了国际性的毒力标准,原先的产品是以芽孢数为标准的,但芽孢数并不能完全代表毒性,提出了用生物测定的方法来标定产品的毒力标准。
我国对苏云金杆菌的起步
研究要比最早
研究的国家晚半个世纪,1955年曹骥先生等用从法国引进的商品制剂中分离的菌株,在实验室制备菌剂,用于防治玉米螟。1959年刘篙乐先生从当时的捷克斯洛伐克引进苏云金杆菌亚种,并用实验室制备的培养物防治杨天社蛾、菜粉蝶、松毛虫,均取得了显著的效果,还对防治粘虫的增效途径和血细胞的病态变化进行了
研究。同年,张履鸿先生从前苏联引进了苏云金亚种、蜡螟亚种和松蜀亚种,进行防治一些鳞翅目害虫的室内实验。1961年彭中允先生从前苏联带回了“虫菌三号”菌粉,并从中分离了菌种,进行了一系列室内外
研究。林业部和有关部门还用我国自行研制的菌剂在湖北生红安县首次用飞机防治松毛虫,取得了良好的效果,从而肯定了苏云金杆菌防治农林害虫的作用。在此基础上,湖北省农科所与武汉抗菌素厂,中国科学院动物所与长沙微生物所先后合作,分别对蜡螟亚种和苏云金亚种的液体深层发酵生产工艺进行了
研究,试生产产品应用效果的肯定,引起了国家有关部门的重视。1964年国家科委下达任务,兴建了专门的生产苏云金杆菌制剂工厂一武汉染料厂青虫菌车间。到1965年底,武汉生产的注册商标“三五牌”和长沙生产的“424”苏云金杆菌商品在我国问世。中国林科院也进行了液体深层发酵的
研究。全国产量一度达到1500吨粉剂,但由于大多数厂家技术不过关,产品效价差,质量不可靠。导致苏云金杆菌杀虫剂一度走向低谷。
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