害蟲病原微生物安全性研究進(jìn)展

鄒　莉　高　博

摘要介紹了害蟲病原微生物安全性的提出、發(fā)展現(xiàn)狀及評價方法，提出了應(yīng)建立害蟲病原微生物安全性的評價體系，以指導(dǎo)害蟲病原微生物安全性評價。

關(guān)鍵詞病原微生物；安全性；評價

中圖分類號S476+.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號 1007-5739（2009）07-0099-02

害蟲病原微生物具有高度專一性、安全、無污染、不破壞環(huán)境、不殺傷天敵、對人畜無毒的特點，是理想的綠色農(nóng)藥，因此在研制早期沒有安全性試驗的記載。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)陳萬義教授不同意所謂“生物農(nóng)藥都是安全無公害的觀點”。他認(rèn)為對于農(nóng)藥的安全性應(yīng)該全方位評價，首先是對人的毒性（包括急性、亞急性、亞慢性和慢性毒性），再是對環(huán)境和生物群落的安全性。因此，科技工作者必須對害蟲病原微生物殺蟲劑有足夠的了解，對害蟲病原微生物的安全性有一個正確的、全面的評估。

1幾個主要害蟲病原微生物的安全性評價

化學(xué)農(nóng)藥對人體具有遠(yuǎn)期危害、對生態(tài)環(huán)境具有負(fù)面影響。害蟲病原微生物具有無污染、對環(huán)境影響較小以及在殺蟲方面不易產(chǎn)生抗性等特點。因此，后者得到了廣泛地應(yīng)用和發(fā)展。我國害蟲病原微生物殺蟲劑的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用，始于20世紀(jì)50年代，其主要種類有細(xì)菌、昆蟲病原真菌、昆蟲病毒等。大量微生物高濃度集中使用的安全性如何，是害蟲病原微生物在開始研究和使用時人們一直關(guān)心的問題。劉家發(fā)等對我國使用的幾個主要害蟲病原微生物品種，如（蘇云金桿菌、增產(chǎn)菌、白僵菌、棉鈴蟲核型多角體病毒（HaNPV）、茶小卷葉蛾顆粒體病毒（AoGV）、苜蓿銀紋夜蛾多核衣殼核型多角體病毒（AcMNPV））的急性毒性、亞慢性染毒、致敏性、生殖毒性及致突變等方面進(jìn)行了安全性評價[1]。

研究表明供試的幾種害蟲病原微生物并沒有表現(xiàn)出化學(xué)農(nóng)藥所具有的劑量-效應(yīng)（反應(yīng)）關(guān)系，未引起哺乳動物的體溫、體重、血象、生化、重要臟器病理及其他癥狀體征的異常變化，可以認(rèn)為單純的害蟲病原微生物不會引起急、慢性毒性。從害蟲病原微生物的殺蟲機制來看，它們對昆蟲的毒殺作用主要是通過感染，然后在蟲體內(nèi)繁殖導(dǎo)致昆蟲死亡。

從植物、昆蟲中分離作為農(nóng)藥使用的細(xì)菌、真菌、桿狀病毒是自然發(fā)生和自然存在的，其宿主一般只限于其原始宿主，很難侵入哺乳動物體內(nèi)并繁殖。從評價結(jié)果看，所試幾種害蟲病原微生物對哺乳動物和人是安全的。但應(yīng)注意的是目前采用的對害蟲病原微生物的評價體系仍是評價化學(xué)農(nóng)藥的程序和方法，而對害蟲病原微生物的特殊性注意不夠，害蟲病原微生物是否存在人類認(rèn)識以外的危害尚需進(jìn)一步研究，其評價程序和方法也有待改進(jìn)。

2松毛蟲質(zhì)型多角體病毒殺蟲劑的安全性評價

來愛萍等根據(jù)《農(nóng)藥安全性毒理學(xué)評價程序》和GB 15670-1995《農(nóng)藥登記毒理學(xué)試驗方法》對松毛蟲質(zhì)型多角體病毒（簡稱DPCPV）殺蟲劑的毒性、致病性以及刺激性進(jìn)行了研究，指出DPCPV對雌、雄性大鼠急性經(jīng)口LD50大于5 000mg/kg；急性經(jīng)皮LD50大于2 000mg/kg，均屬低毒類。經(jīng)4周染毒觀察，在1 000mg/kg劑量經(jīng)腹腔每5d注射1次，共3次染毒后，所有觀察指標(biāo)（體溫、體重、血常規(guī)、ALT、尿素氮、總蛋白、白蛋白，肝、肺、腎、脾臟體比）與對照組比較，表明該樣品對大鼠無明顯毒作用。涂敷法致敏試驗，對豚鼠致敏率為0。對兔眼刺激積分指數(shù)（I.A.O.I）為4分，平均積分指數(shù)48h后為0，眼刺激強度為無刺激性。由此可見，松毛蟲質(zhì)型多角體病毒殺蟲劑是無毒性、無刺激性，對哺乳動物是安全的[2]。

3重組桿狀病毒殺蟲劑的安全性評價

早在20世紀(jì)70年代，大量的田間試驗表明，在大田中使用野生桿狀病毒殺蟲劑是安全的。然而由于重組病毒殺蟲劑增加了外源基因，或刪除了某些基因，所以其安全性需要重新評價。

3.1重組病毒對捕食性天敵的影響

重組病毒對捕食性天敵個體發(fā)育和種群特征等影響很小。Heinz等用苜蓿銀紋夜蛾（Autographa californica ）的NPV（AcMNPV）和重組病毒AcMNPV.AaIT分別感染煙芽夜蛾（Heliothis virescens），捕食性天敵Chrysoperda carnea和Orius insido-sus取食煙芽夜蛾后，在2種病毒處理組之間，C.carnea幼蟲到蛹發(fā)育時間、生存率沒有明顯不同，幼蟲到成蟲發(fā)育時間、生存率基本相同；2種病毒處理間O.insidosu的生存率相似。AcMNPV.AaIT對C.carnea和O.insidosus沒有不利的影響。Li等將2種蝎子的神經(jīng)毒素基因分別插入到AcMNPV和谷實夜蛾（美洲棉鈴蟲）（Helicoverpa zea）NPV（HzSNPV）基因組，構(gòu)建成重組病毒；捕食性天敵紅外來火蟻（Solenopsis invicta）、大眼長蝽（Geocoris punctipes）和集棲瓢蟲（Hippodamia conrwer-gens）取食健康的和感染有重組病毒、野生病毒的煙芽夜蛾后，消化能力、遷移和生殖力沒有差別；每種天敵在所有處理中的生存曲線相似，生活特征沒有受到不利影響[3]。Smith等用HzSNPV、AcMNPV和重組病毒（分別在這2種野生病毒中插入昆蟲選擇性神經(jīng)毒素基因LqhIT2）做了較大規(guī)模的野外試驗，觀察病毒對小花蝽、小毛瓢蟲、錨斑長足瓢蟲、姬蝽、大眼長蝽等天敵的影響，發(fā)現(xiàn)這些天敵的密度和多樣性在重組病毒處理區(qū)和野生病毒處理區(qū)內(nèi)基本相同，重組病毒和野生病毒對這些天敵種群具有相似的作用[4]。

重組病毒感染群居黃蜂（Polistics metricus）后，在黃蜂體內(nèi)可檢測到毒素，但這些毒素對黃蜂的發(fā)育和活動沒有影響。如果毒素基因由極晚期基因啟動子調(diào)控，則在蜂體內(nèi)不會檢測到外源基因，重組病毒是不能垂直傳播的，并且重組病毒通過捕食天敵的移動而獲得的擴散力（單位時間內(nèi)形成新的侵染循環(huán)的次數(shù)）是有限的。

3.2重組病毒殺蟲劑對寄生性天敵的影響

重組病毒殺蟲劑對寄生性天敵的影響相對于捕食性天敵而言，影響可能更大。因為宿主中的內(nèi)寄生天敵不僅取食宿主組織，并且還接觸由重組病毒表達(dá)的毒素，導(dǎo)致寄生天敵不能完全發(fā)育。Smith等的試驗結(jié)果表明，重組病毒處理組和野生病毒處理組間M.croceipes的羽化率相同；從感染重組病毒和野生病毒的煙芽夜蛾羽化出來的寄生天敵的大小和頭寬相似[5]?？傊?，野生病毒和重組病毒對內(nèi)寄生蜂發(fā)育的影響相似，重組病毒通過寄生蜂向外傳播的可能性也很小。

3.3釋放重組病毒的生態(tài)效應(yīng)

關(guān)于釋放重組病毒的生態(tài)效應(yīng)，在野外和溫室都做了重組病毒和野生病毒競爭的研究，結(jié)果表明：與野生病毒相比，重組病毒的適應(yīng)性降低，對環(huán)境的影響也很低；在野外，重組病毒總比野生病毒的危險性低。病毒殺死昆蟲越快，病毒生產(chǎn)量（被病毒感染而死亡的昆蟲個體生產(chǎn)的包涵體的數(shù)量）越少，重組病毒也是這樣，重組病毒表達(dá)的毒素影響了病毒的復(fù)制，導(dǎo)致生產(chǎn)量降低。殺蟲速度的提高和隨之而來的病毒生產(chǎn)量的減少的比例關(guān)系是很復(fù)雜的，受病毒的種類和劑量、幼蟲的蟲態(tài)等因素影響，病毒產(chǎn)量的減少降低了重組病毒在野外的適應(yīng)性，最終重組病毒競爭不過野生病毒。Fuxa等報道了野生病毒和重組病毒在土壤中的持續(xù)生存能力和分布情況。他們用野生病毒HzSNPV和重組病毒HzSNPV.LqhIT2處理煙芽夜蛾和谷實夜蛾后，在土壤中HzSNPV累積包涵體的數(shù)量比HzSNPV. LqhIT2的多1倍；而在土壤內(nèi)只能探測到HzSNPV.LqhIT2微量的痕跡[6]。由于重組病毒不能產(chǎn)生多角體，在野外失活，因而野生病毒最終占據(jù)優(yōu)勢。

重組病毒的另一個安全性問題是：昆蟲病毒經(jīng)基因修飾后，插入到其中的外源基因能否“跳躍”到其他生物體而發(fā)生基因重組。事實上，一些關(guān)鍵因子如距離、病毒復(fù)制的模式和同源性程度等限制供體和受體DNA間的基因重組。Milks等發(fā)現(xiàn)，當(dāng)AcMNPV和粉紋夜蛾NPV同時感染粉紋夜蛾幼蟲時，這2種病毒并不發(fā)生重組。其原因可能是細(xì)胞一旦被一種病毒感染，對另一種病毒就有抗性。同樣，這種情況也可能發(fā)生在重組病毒，即重組病毒難以和其他病毒重組，于是避免了外源基因的擴散。

評估重組病毒的生物安全問題，要研究它的適應(yīng)性。適應(yīng)性包括3個重要組分：生產(chǎn)力、擴散力和持續(xù)生存力，這些組分間的關(guān)系是很復(fù)雜的，對其要進(jìn)行長期和綜合的研究；對具有不同生活史和敏感性的宿主而言，適應(yīng)性的各組分是如何變化的等進(jìn)行研究，只有這樣，得出的結(jié)果才更可靠、更能經(jīng)得起實踐的檢驗。

目前的試驗證據(jù)表明，重組病毒是比較安全的。然而，還不能說重組病毒絕對安全，因為人們對重組病毒的生態(tài)學(xué)和宿主范圍的進(jìn)化等許多問題的理解還不全面；同時，也應(yīng)注意到任何風(fēng)險評估都應(yīng)在相對危險的背景下進(jìn)行，比較對象也應(yīng)是要取代的害蟲防治方法，例如與化學(xué)農(nóng)藥相比，重組病毒殺蟲劑畢竟安全得多。隨著安全性研究全面、深入地進(jìn)行，以此為基礎(chǔ)，最大限度地降低重組病毒的潛在危險，相信重組病毒殺蟲劑具有廣闊的發(fā)展空間和前景。

4參考文獻(xiàn)

[1] 劉家發(fā)，張啟媛，王護民，等.微生物農(nóng)藥的安全性研究[J].環(huán)境與健康雜志，1999，16（6）：325-326.

[2] 來愛萍，張啟媛，王護民，等.松毛蟲質(zhì)型多角體病毒殺蟲劑安全性研究[J].衛(wèi)生毒理學(xué)雜志，2001，15（2）：118.

[3] LI J B，HEINZ K M，F(xiàn)LEXNER J L，et al. Effects of recombinant bacu-loviruses on three nontarget heliothine predators[J].Biological Control，1999（15）：293-302.

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[5] SMITH C R，KEVIN M H，CHRISTOPHER G S. Impact of recom-binant baculovirus field applications on a nontarget heliothine parasitoid，Microplitis croceipes（Hymenoptera：Braconidae）[J]. J. Econ Entomol，2000，93（4）：1109-1117.

[6] FUXA J R，MATTER M M，ABDEL-RAHMAN A，et al. Persistence and distribution of wild-type and recombinant nucleopolyhedroviruses in soil[J]. Microbiol Ecol，2001，41（3）：222-232.

[7] 林同，張傳溪.重組桿狀病毒殺蟲劑的生物安全性[J].昆蟲學(xué)報，2003，46（2）：244-249.