重要昆蟲病原真菌玫煙色棒束孢的研究進(jìn)展

王 成，陳萬浩，韓燕峰

（貴州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院／真菌資源研究所，貴州貴陽550025）

重要昆蟲病原真菌玫煙色棒束孢的研究進(jìn)展

王 成，陳萬浩，韓燕峰＊

（貴州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院／真菌資源研究所，貴州貴陽550025）

玫煙色棒束孢（Isaria fumosorosea）是一種重要的昆蟲病原真菌，在生物防治中起著重要作用。從生物學(xué)特性、代謝產(chǎn)物、致病力及其致病機(jī)理和遺傳變異等方面對(duì)國內(nèi)外有關(guān)玫煙色棒束孢的研究進(jìn)行概述，旨在為玫煙色棒束孢的進(jìn)一步深入研究及開發(fā)應(yīng)用提供參考。

玫煙色棒束孢；昆蟲病原真菌；生物防治

絲狀真菌是自然界微生物中的一個(gè)重要類群，其獨(dú)特的入侵方式和可行的宿存機(jī)制在生物防治尤其是害蟲綜合治理方面具有很大的應(yīng)用潛力，從而成為生物防治害蟲的重要手段和發(fā)展趨勢(shì)。

玫煙色棒束孢（Isaria fumosorosea Wize）曾被移入擬青霉屬［1］，稱為玫煙色擬青霉（Paecilomyces fumosoroseus），后移入棒束孢屬［2］。其瓶梗瓶狀或近球形，單生或輪生于孢子梗上，壁光滑，透明，大小為（7～15）μm×（1.5～2.0）μm；分生孢子單胞，多柱形或擬梭型，光滑，透明至肉色，大?。?～4）μm×（1～2）μm，呈鏈狀［3］，無厚垣孢子。該菌可寄生同翅目、鱗翅目、鞘翅目、雙翅目和膜翅目昆蟲［4］，是茶樹、蔬菜和果樹害蟲的重要致病真菌之一［5］，尤其對(duì)同翅目蚜蟲、粉虱等刺吸式口器害蟲、鱗翅目的文山松毛蟲、云南松毛蟲、角斑古毒蛾、云尺蛾以及茶園害蟲茶小綠葉蟬和茶橙癭螨等有很強(qiáng)的致病力［6］。玫煙色棒束孢同時(shí)也是一種常見的土壤真菌［7］，分布廣，易培養(yǎng)且對(duì)人及環(huán)境無毒，是一種安全的生物農(nóng)藥。由于直接分離篩選到的野生菌株防效不穩(wěn)定、毒力易退化，因此，實(shí)際應(yīng)用受到限制［4］。

自20世紀(jì)90年代以來，有關(guān)玫煙色棒束孢分離鑒定、表型特征研究（培養(yǎng)性狀及代謝產(chǎn)物）、遺傳變異、致病性及應(yīng)用等方面的相關(guān)研究顯著增加［89］，一些國家已將其開發(fā)形成商品殺蟲劑，如，荷蘭生產(chǎn)的Biobest防蚜制劑，美國的Pre－FeRal／PFR 97菌劑，墨西哥的Paesin防粉虱制劑和委內(nèi)瑞拉的Bemisin制劑等［4］。目前，國內(nèi)玫煙色棒束孢前期研究工作已取得不少進(jìn)展，但尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的開發(fā)和應(yīng)用。鑒于此，筆者從生物學(xué)特性、代謝產(chǎn)物、致病力及其致病機(jī)理和遺傳變異等方面對(duì)國內(nèi)外有關(guān)玫煙色棒束孢的研究進(jìn)行概述，旨在為玫煙色棒束孢的進(jìn)一步深入研究及開發(fā)應(yīng)用提供參考。

1 生長(zhǎng)環(huán)境條件

真菌的生長(zhǎng)和繁殖都需要一定的營養(yǎng)和繁殖條件，其中，溫度、相對(duì)濕度、光照、pH及營養(yǎng)條件等非生物因子可對(duì)孢子萌發(fā)及菌絲生長(zhǎng)、產(chǎn)孢及毒力產(chǎn)生不同程度的影響，菌株和寄主植物等生物因子也可影響真菌的穩(wěn)定性和殺蟲活性［4］。玫煙色棒束孢可在中、低溫環(huán)境下生長(zhǎng)，且在較短時(shí)間內(nèi)成熟并產(chǎn)孢［10］。

1.1 溫度

玫煙色棒束孢廣泛分布于熱帶、亞熱帶地區(qū)及溫帶的溫室內(nèi)，此外在海拔2 500m以上的高寒地區(qū)（年均氣溫5℃以下）也有分布［7］。該菌在15～30℃均可生長(zhǎng)和產(chǎn)孢［11］。25℃條件下產(chǎn)孢較多，30℃條件下菌落生長(zhǎng)最快，生長(zhǎng)所需溫度比產(chǎn)孢高。環(huán)境溫度不僅影響真菌孢子的萌發(fā)和生長(zhǎng)速率，而且還影響田間的殺蟲效果及其孢子制劑的貯存穩(wěn)定性［12］。

1.2 光照

光周期對(duì)玫煙色棒束孢菌落生長(zhǎng)和產(chǎn)孢有影響，其中，以產(chǎn)孢影響更為顯著。不同光周期條件下，菌落產(chǎn)孢量與生長(zhǎng)速度具有顯著差異。在晝夜交替條件下，能形成大量成熟的分生孢子梗和分生孢子［13］；張偉等［14］研究發(fā)現(xiàn)，保持14h光照、10h黑暗交替培養(yǎng)條件最有利于玫煙色棒束孢產(chǎn)孢。隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)，菌落生長(zhǎng)速率增大，但其產(chǎn)孢量有所下降。梁建東等［13］研究發(fā)現(xiàn)，光強(qiáng)度也能影響玫煙色棒束孢的產(chǎn)孢，低強(qiáng)度光照下可以形成分生孢子，高強(qiáng)度的光照能抑制分生孢子的形成。

1.3 濕度

相對(duì)濕度對(duì)孢子的穩(wěn)定性和存活率具有重要作用，孢子萌發(fā)一般需要較高的相對(duì)濕度［15］；產(chǎn)孢前期濕度為80%，產(chǎn)孢后期濕度為50%有利于玫煙色棒束孢產(chǎn)孢，而且還可降低雜菌的污染［16］。

1.4 通氣性

在滿足營養(yǎng)、溫度和光照的前提下，玫煙色棒束孢孢子形成的重要條件是良好的通氣條件。通氣條件好，孢子形成快，產(chǎn)孢量高；反之則產(chǎn)孢慢，產(chǎn)孢量低。液體培養(yǎng)裝液量少，通氣性好，培養(yǎng)基內(nèi)可形成較多的菌絲，產(chǎn)孢量多且快；裝液量多，通氣性差的培養(yǎng)基菌絲生物量較低［4］。

1.5 其他

玫煙色棒束孢液體培養(yǎng)過程中，隨培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，培養(yǎng)液中的糖分含量、酸堿度、菌絲生物量和產(chǎn)孢量均發(fā)生明顯的變化。菌絲快速生長(zhǎng)和孢子大量形成時(shí)糖分消耗最多，接種72h后應(yīng)適當(dāng)調(diào)節(jié)酸堿度，以形成有利于玫煙色棒束孢菌絲生長(zhǎng)和產(chǎn)孢的酸堿環(huán)境條件［17］。另外，植物油與含水量可影響玫煙色棒束孢菌株分生孢子的萌發(fā)率，植物油有利于孢子的貯藏，低含水量能提高分生孢子的萌發(fā)率［18］。如，以玉米油和Oil－Based作為主要成分的玫煙色棒束孢制劑能增強(qiáng)分生孢子的耐熱性與穩(wěn)定性，從而提高其功效［19］。

2 具生理活性的代謝產(chǎn)物

玫煙色棒束孢菌株代謝過程可產(chǎn)生殺蟲活性物質(zhì)，當(dāng)其侵染昆蟲后，通過產(chǎn)生次生代謝物質(zhì)引發(fā)昆蟲病變而死亡。如，玫煙色棒束孢的代謝產(chǎn)物能夠抑制煙蚜乙酰膽堿酯酶活性，從而阻斷昆蟲神經(jīng)傳導(dǎo)，影響和破壞昆蟲生理生化過程，導(dǎo)致昆蟲死亡［20］。目前報(bào)道的主要活性成分是白僵菌交酯L、白僵菌交酯La及青霉素［4］。此外，玫煙色棒束孢的代謝產(chǎn)物不僅有殺蟲活性，還含有生長(zhǎng)激素類物質(zhì)，具有促進(jìn)植物生長(zhǎng)等其他的一些生理活性。方祺霞等［21］報(bào)道，玫煙色棒束孢制劑中含有促進(jìn)多種作物生長(zhǎng)的物質(zhì)“808生物制劑”，可使茶葉產(chǎn)量提高30%左右。

3 對(duì)昆蟲的侵染及致病性

玫煙色棒束孢可通過體壁侵染蟲體，分生孢子形成入侵菌絲或吸附胞、侵染釘?shù)忍厥饨Y(jié)構(gòu)，同時(shí)分泌各種胞外酶、有機(jī)酸以及毒素破壞寄主體壁后再侵入寄主［22］。因此，分生孢子能否成功地附著在寄主體表并萌發(fā)是玫煙色棒束孢感染寄主的關(guān)鍵。有研究表明，玫煙色棒束孢對(duì)小菜蛾的致病力與菌株的產(chǎn)孢量、萌發(fā)速率、胞外蛋白酶水平、對(duì)小菜蛾幼蟲體壁的附著能力、對(duì)體壁的穿透能力及在血腔中的增殖速度呈正相關(guān)［23］；生長(zhǎng)速度快、產(chǎn)孢能力強(qiáng)且孢子萌發(fā)速度快的菌株其毒力也較強(qiáng)。玫煙色棒束孢的孢子萌發(fā)及其在寄主植物葉片上的分布受植物葉片表面分泌物、溫度、濕度及揮發(fā)性物質(zhì)等因素的影響；處于不同寄主植物上的同一菌株對(duì)同種害蟲的致病力也存在差異［4］。同一菌株對(duì)不同蟲齡昆蟲的致病程度也有較大差異。

玫煙色棒束孢可很好地防治溫室害蟲，如煙粉虱和小菜蛾［24］，田間的菜青蟲［25］、墨西哥果蠅的幼蟲和蛹［26］，亞洲柑橘木虱［27］。為了充分發(fā)揮其應(yīng)用潛力，玫煙色棒束孢可與低劑量吡蟲啉、氰戊菊酯或滅幼脲等化學(xué)農(nóng)藥混用，比單獨(dú)使用相同濃度玫煙色棒束孢的控制效果好［28］。

4遺傳變異

玫煙色棒束孢遺傳變異方面的研究報(bào)道較少。一些研究表明，同一物種不同菌株的有效成分有所不同，功能和應(yīng)用價(jià)值也不相同，這是種內(nèi)遺傳多樣性的外在表現(xiàn)。Tigano－Milani等［29］通過tRNA序列分析發(fā)現(xiàn)，玫煙色棒束孢各菌株之間具有豐富的遺傳多樣性。從表征群看，這些菌株與地理來源和寄主相關(guān)性不大。Vidal等［30］研究表明，不同菌株對(duì)一定范圍溫度的敏感性存在差異，說明玫煙色棒束孢存在種內(nèi)變異；但是從表征群看，這些菌株與地理來源和寄主相關(guān)性不大［29］。Fargues等［31］用微衛(wèi)星位點(diǎn)的序列多態(tài)性進(jìn)行分析表明，從煙粉虱（Bemisia tabaci）上分離到的玫煙色棒束孢菌株能成功擴(kuò)增，其具有與煙粉虱相關(guān)聯(lián)的特異基因型。這對(duì)于玫煙色棒束孢防治害蟲的生產(chǎn)實(shí)踐具有理論指導(dǎo)意義。

5 展望

隨著人們對(duì)環(huán)境和自身健康的不斷重視，生物農(nóng)藥的需求量正在迅速增長(zhǎng)。玫煙色棒束孢作為一種極具應(yīng)用潛力的真菌，相關(guān)研究雖日益增多，但在其對(duì)寄主昆蟲致病過程、遺傳特性等方面還需要進(jìn)一步研究；在實(shí)踐應(yīng)用方面其效果不夠穩(wěn)定，應(yīng)用受到一定限制，也需研究解決。目前，雖然玫煙色棒束孢菌株毒素的室內(nèi)研究工作較活躍，但在應(yīng)用方面，尤其是田間防治害蟲方面尚不夠成熟，還需進(jìn)一步深入研究。

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（責(zé)任編輯：王 海）

Advances in Researches on Isaria fumosorosea，an Important Entomopathogenic Fungi

WANG Cheng，CHEN Wanhao，HAN Yanfeng＊
（Institute of Fungus Resources，College of Life Sciences，Guizhou University，Guiyang，Guizhou550025，China）

I.fumosoroseais an important entomopathogenic fungus and plays an important role in biological control.Based on the research status of I.fumosorosea at home and abroad，the biological characteristics，metabolites，pathogenicity and its mechanisms，the genetic variation and others aspects were reviewed and summarized in the paper.It is a promising fungal resource for the fundamental research and practical utility，worth further studying and exploring.

Isaria fumosorosea；entomopathogenic fungus；biological control

S476.12

A

1001－3601（2016）10－0428－0074－03

2016－06－29；2016－09－21修回

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“廣義擬青霉屬的系統(tǒng)發(fā)育及其支序的分類地位”（31460010）；科技部基礎(chǔ)專項(xiàng)子項(xiàng)目“金孢屬及其近似4屬”（2013FY110400）；貴州省優(yōu)秀青年科技人才培養(yǎng)對(duì)象專項(xiàng)資金項(xiàng)目“中國西南地區(qū)戴氏霉屬真菌資源系統(tǒng)學(xué)及其對(duì)秸稈降解利用的前期研究”（2013－05）

王 成（1988－），女，在讀碩士，研究方向：從事真菌遺傳學(xué)研究。E－mail：574112581＠qq.com

＊通訊作者：韓燕峰（1978－），女，教授，從事真菌分類、系統(tǒng)性及其應(yīng)用價(jià)值評(píng)估。E－mail：swallow1128＠126.com