茶園生物防治的研究進(jìn)展

袁爭，雷攀登

（安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，祁門 245600）

化學(xué)農(nóng)藥是導(dǎo)致茶葉出現(xiàn)農(nóng)殘超標(biāo)的潛在因子。如何減少甚至杜絕化學(xué)農(nóng)藥帶來的不利影響？其中一個重要的方面就是運(yùn)用生物防治。最為人們熟知的生物防治概念是：利用自然的或經(jīng)過改造的生物、基因或基因產(chǎn)物來減少有害生物的作用，使其有利于有益生物作物、樹木、動物和微生物等[1]。國家對生物防治的指導(dǎo)性意見是：“積極推進(jìn)生物農(nóng)藥、生物肥料和生物飼料等綠色農(nóng)用產(chǎn)品研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展提供重要支撐”。生物防治主要包括以天敵昆蟲防治，以微生物及其代謝產(chǎn)物防治，以轉(zhuǎn)基因植物防治和以植物源農(nóng)藥、動物源農(nóng)藥防治等四大類。具體到目前的茶園生物防治，主要有以下四個方面：

1 天敵-害蟲-植物

茶園害蟲的天敵主要是蜘蛛和蜂類等益蟲，涵蓋了蜘蛛目、膜翅目和雙翅目等多個目。其他還有各種脊椎動物，如鳥類。其中比較常見的有白斑獵蛛、三突花蛛、迷宮漏斗蛛、赤眼蜂、絨繭蜂、黑卵蜂和草蛉等，且部分昆蟲已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。隨著研究的深入，生物導(dǎo)彈技術(shù)和載體植物系統(tǒng)等概念逐漸被人們重視并付諸實(shí)踐[2-3]。除了天敵與害蟲的關(guān)系，植物與害蟲，天敵-害蟲-植物之間的關(guān)系也受到專家和學(xué)者的重視。茉莉酸（jasmonic acid，JA）和茉莉酸甲酯（methyl jasmonate，MJA）是能夠誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗蟲效果的植物次生代謝產(chǎn)物。它們的誘導(dǎo)作用分為直接誘導(dǎo)和間接誘導(dǎo)[4-5]。桂連友[6]等通過向茶樹噴施茉莉酸甲酯來研究茶樹受誘導(dǎo)產(chǎn)生的抗蟲性及其對茶尺蠖幼蟲的影響。結(jié)果表明，經(jīng)過噴施后，茶樹葉片的脂氧合酶（lipoxygenase，LOX）、多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）和蛋白酶抑制素（proteinase inhibitors，PI）的活性均得到提高；取食噴施過的茶葉后，茶尺蠖幼蟲中腸類胰蛋白酶（tryptase）和類胰凝乳蛋白酶（CTLP）的活性受到抑制，導(dǎo)致茶尺蠖生長受阻。這說明植物信息傳遞物質(zhì)在茶樹和害蟲之間是有著密切關(guān)系的。除了信息傳遞物質(zhì)外，非寄主植物揮發(fā)物，如迷迭香等，也可調(diào)控茶樹害蟲的行為[7]。另據(jù)研究，綠葉植物-害蟲-天敵三層互作關(guān)系中，順-3-己烯醇是寄生蜂定位寄主的關(guān)鍵化合物,而且光照能夠打亂互作關(guān)系的節(jié)律[8]。這些研究為在茶園中完善和應(yīng)用“推-拉”策略打下了基石。

2 微生物及其代謝產(chǎn)物

2.1 微生物

目前應(yīng)用于茶園的微生物主要有蘇云金芽孢桿菌（Bacillus thuringiensis，Bt.）、白僵菌（Beauveria bassiana）和茶尺蠖核型多角體病毒（Ectropis oblique nucleopolyhedrovirus，EoNPV）等。

Bt.制劑以其對環(huán)境友好，對害蟲選擇性高和控害作用強(qiáng)等優(yōu)勢，在微生物制劑中應(yīng)用最廣。但近年來，Bt.制劑中許多問題暴露出來，如菌株退化、有效成分易分解、殺蟲譜窄等。劉石泉[9]等通過構(gòu)建高性能克隆載體，運(yùn)用定向突變篩選出有利基因，并進(jìn)行DNA重組，完成Bt.遺傳工程菌的研制，以解決Bt.制劑存在的問題。自2004年開始，Bt.進(jìn)入功能基因組學(xué)時代，Bt.作為生物農(nóng)藥迎來了新的發(fā)展契機(jī)。

白僵菌是一種蟲生真菌，包括球孢白僵菌（B . bassiana (Bals.-Criv.) Vuill.）和布氏白僵菌（B .brongniartii (Sacc.) Petch）等，其中運(yùn)用球孢白僵菌研制真菌殺蟲劑最為常見，目前在茶園主要用來防治鱗翅目、半翅目和鞘翅目等種類的害蟲。自上世紀(jì)90年代，白僵菌的研究進(jìn)入分子時代。關(guān)于白僵菌的研究內(nèi)容包括白僵菌的分類學(xué)，生態(tài)學(xué)，生物學(xué)，分子致病機(jī)制，基因工程和流行病學(xué)等范疇。這些研究為解決菌株退化和毒力減弱等問題探明了方向。需要指出的是，研究金龜子綠僵菌的分子致病機(jī)制可促進(jìn)球孢白僵菌相關(guān)的研究[10]。至今，已確定和白僵菌致病機(jī)制有關(guān)的物質(zhì)有幾丁質(zhì)酶基因，酶基因蛋白和一些新發(fā)現(xiàn)的毒素。在發(fā)現(xiàn)了這些基因和毒素后，人們開始探討將毒力基因通過基因工程的手段導(dǎo)入白僵菌基因組，并取得了進(jìn)展。如導(dǎo)入蝎毒基因Aalt可提高白僵菌的毒力9-22倍[11]。隨著流行病學(xué)研究的深入，已有研究結(jié)果表明，優(yōu)勢度低和異質(zhì)性高的白僵菌種群有利于持續(xù)控制害蟲的種群數(shù)量。我國只有繼續(xù)強(qiáng)化白僵菌的基礎(chǔ)研究才可解決其菌株退化的問題，并且為市場應(yīng)用奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。

EoNPV是核型多角體病毒的一種。它由茶尺蠖的口器等器官進(jìn)入體內(nèi)，游離出病毒粒子，病毒粒子再進(jìn)入體腔并入侵健康細(xì)胞，直至其死亡。死亡后其糞便和尸體可作為傳染源引發(fā)流行病?，F(xiàn)已完成EoNPV多克隆抗體和單克隆抗體的制備[12-13]。另外，定性定量檢測EoNPV也是研究的熱門。目前已有研究運(yùn)用熒光定量PCR檢測方法[14-15]、酶聯(lián)免疫吸附反應(yīng)（Enzyme-linkedimmunosorbent Assay，ELISA）和 indirect-ELISA檢測方法來檢測EoNPV。重組 NPV也是研究的一個方向，它可以擴(kuò)大殺蟲譜，提高致病力[16]。

2.2 微生物次級代謝產(chǎn)物

應(yīng)用于病蟲害防治的主要有抗生素、毒素、色素和生物堿等[17]。應(yīng)用于茶園的主要是抗生素，如阿維菌素和井岡霉素等。阿維菌素是十六元大環(huán)內(nèi)脂化合物，由阿維鏈霉菌（Streptomyces avermitilis）發(fā)酵產(chǎn)生。它對害蟲和害螨等具有良好的防效[18]。侯宏偉研制出了以藍(lán)藻為載體的阿維菌素抗紫外緩釋劑[19]，解決了阿維菌素對紫外線敏感的問題。井岡霉素是由吸水鏈霉菌井岡變種產(chǎn)生的，對茶枝黑根腐病等效果較好。現(xiàn)在對井岡霉素的研究主要圍繞運(yùn)用基因組學(xué)提高產(chǎn)量、井岡霉素的合成、探究病菌抗性機(jī)制、影響病菌的生長發(fā)育和提高毒力等方面展開[20-24]。

3 植物源農(nóng)藥

植物源農(nóng)藥是利用植物資源研發(fā)而成的農(nóng)藥。茶園中主要應(yīng)用除蟲菊素、魚藤酮和苦參堿等，可防治茶尺蠖，茶卷葉蛾，茶黑毒蛾，茶毛蟲和茶蠶等[26]，其中苦參堿還可防治一些病害。關(guān)于這三種植物源農(nóng)藥對害蟲的作用機(jī)理在酶水平上已經(jīng)研究透徹[27]，有待深入基因水平研究。在篩選高產(chǎn)植株方面，除了常規(guī)的手段外，航天搭載也是一項(xiàng)新興技術(shù)。吳玉東和徐漢虹等研究得出：航天搭載可以使非洲山毛豆（Tephrosia vogelii Hook）種子變異，從而改變其葉片的魚藤酮含量[28]。除了已經(jīng)成功投入市場的植物源農(nóng)藥外，一些科研機(jī)構(gòu)也在不斷篩選殺蟲植物，以期應(yīng)用于茶園防治。曾維愛[29]對辣蓼的殺蟲活性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)辣蓼中含有對茶尺蠖有一定防效的活性物質(zhì)。由植物源農(nóng)藥引申而來的光活化農(nóng)藥和導(dǎo)向農(nóng)藥也在不斷研發(fā)中，已開發(fā)出光敏毒素、二酰基駢類化合物等農(nóng)藥活性成分，但應(yīng)用到市場生產(chǎn)還需假以時日[30-32]。

4 動物源農(nóng)藥

動物源農(nóng)藥包括動物毒素，昆蟲內(nèi)激素和昆蟲信息素等三個部分[33]。其中在茶園研究較多的是昆蟲性信息素，如茶尺蠖性信息素等。茶尺蠖性信息素可影響雌雄蛾交配，使雌雄比例失調(diào)，從而控制茶尺蠖種群數(shù)量。目前已確定了茶尺蠖性信息素中兩個重要組分的化學(xué)結(jié)構(gòu)——(Z,Z,Z)-3,6,9-十八碳三烯和 6,7-環(huán)氧-(Z,Z)-3,9-十八碳二烯，并且二者數(shù)量的比例大致為1.89:5。人工合成茶尺蠖性信息素也已部分實(shí)現(xiàn)[34-36]。其他性信息素還有茶毛蟲性信息素等。動物源農(nóng)藥也具有環(huán)保，選擇性強(qiáng)和對人畜低毒等優(yōu)勢。將性信息素推廣應(yīng)用并開發(fā)其他種類的動物源農(nóng)藥是茶園生物農(nóng)藥一條重要的發(fā)展支路。

5 展望

由于生物產(chǎn)業(yè)的重要性，我國有關(guān)部門提出：至2015年，一批新型綠色農(nóng)用生物產(chǎn)品形成產(chǎn)業(yè)化；至 2020年，10-15家農(nóng)用生物制品企業(yè)具有國際競爭優(yōu)勢。茶園生物防治也是整個生物產(chǎn)業(yè)的有機(jī)組成部分。目前，茶園生物防治研究和應(yīng)用已如火如荼地展開，并收到了很好的成效。今后茶園生物防治的研究方向包括：充分研究天敵-害蟲-植物三層互作關(guān)系，充分開發(fā)茶園微生物及其代謝產(chǎn)物、植物源和動物源農(nóng)藥，運(yùn)用生物工程進(jìn)行技術(shù)改造。此外，茶園生物防治不是孤立的，它需要和茶園農(nóng)業(yè)防治及有機(jī)茶園建設(shè)等措施結(jié)合，相互協(xié)作，共同致力于茶園的病蟲害防治。生物防治為茶園的可持續(xù)發(fā)展提供了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

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