生物技術(shù)防控蚊蟲研究進(jìn)展

肖灑 鄧曉東 李亞軍 費小雯*

（1.海南醫(yī)學(xué)院 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，海南 ?？?571199；2.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶生物技術(shù)研究所，海南 ?？?571101）

全世界蚊科種類主要有按蚊亞科、庫蚊亞科和巨蚊亞科，包括40 屬3200 多種和亞種，在我國蚊類達(dá)l8 屬380 多種，以按蚊屬（Anophele）、庫蚊屬（Culex）和伊蚊屬（Aede）為主。蚊蟲是絲蟲病、登革熱、瘧疾、寨卡病毒病和流行性乙型腦炎等多種疾病的傳播媒介，對人類健康造成巨大威脅，所以防蚊控蚊是預(yù)防蚊媒傳染病重要環(huán)節(jié)。

目前防控蚊蟲主要有以下幾種方式：（1）物理控蚊：采用蚊帳隔離、聲、電、光等手段防控，清理蚊媒孳生水洼地、花盆底部、廢舊水槽等地方。（2）化學(xué)殺蟲劑控蚊：目前較常用殺蟲劑有低毒菊酯類、有機(jī)磷類等。（3）不育技術(shù)控蚊：主要有藥物絕育法、射線不育法等。（4）天敵生物控蚊：主要利用細(xì)菌、真菌和蚊蟲天敵類生物對蚊子進(jìn)行侵染或者捕食，達(dá)到殺滅蚊子的目的。本文主要對不育技術(shù)、生物控蚊技術(shù)進(jìn)行綜述。

1 利用不育技術(shù)控制昆蟲種群

1.1 藥物絕育法

一般僅損傷雄蟲精子中的染色體，阻止生殖系統(tǒng)發(fā)育，不會損傷其他系統(tǒng)，也不會影響蟲類的壽命或配偶競爭能力，美國七十年代前后就生產(chǎn)了“布蘇爾芬”（BUSULFAN）化學(xué)絕育劑，并在27 萬畝土地上進(jìn)行了試驗，對蕃茄果蠅絕育率達(dá)90%。美國昆蟲學(xué)家發(fā)現(xiàn)，施用適量的布蘇爾芬，可在不影響其壽命以及與未經(jīng)處理的棉鈴象蟲的競爭能力的情況下，使服藥的棉鈴蟲幾乎全部絕育［1］。如果與適當(dāng)配合劑混用，三周后雌性、雄性棉鈴蟲全部絕育［2］。另外還有利用硫涕巴（Thiotepa）控制埃及伊蚊種群［3］以及利用塞替派和順氨氯鉑控制棉鈴蟲、玉米螟的種群的報道［4，5］。上述化學(xué)藥品均取得較好的控制昆蟲種群的效果。

1.2 射線不育法

利用射線照射蟲體使其不育。近年來有利用于γ射線防治白紋伊蚊的有關(guān)研究［6-8］。隨著對射線不育技術(shù)的不斷改進(jìn)，考慮安全和方便，亦有利用X射線造成蚊子不育的研究［9］。經(jīng)適合的溫度、濕度孵化出蚊子幼蟲，然后收集不同蛹期的幼蟲，根據(jù)幼蟲特點區(qū)分雄蛹和雌蛹，經(jīng)不同梯度X射線劑量照射，觀察不同劑量對雄蛹羽化、成蚊交配能力、壽命的影響，獲得最佳的參數(shù)。在后期實施中，選擇合適的X射線劑量，考慮蚊子壽命、羽化率等方面外，還要考慮該區(qū)域野外雄蚊比例，使其競爭力亦要占優(yōu)勢，才能保證控制蚊蟲種群作用。

2 利用天敵生物控制蚊子種群

2.1 利用細(xì)菌防治蚊蟲

蘇云金桿菌（Bacillus thuringiensis，Bt）屬于革蘭染色陽性菌，首先起作用的是內(nèi)毒素，能形成毒素晶體蛋白，使幼蟲細(xì)胞壁破裂、血液敗壞和神經(jīng)中毒而死亡；而外毒素在蛻皮和變態(tài)時才作用明顯，并且在適宜條件下，該菌具有繁殖快，平均每3～4h 一代的特點。蚊蟲攝食Bt 后，蚊蟲中腸的堿性條件（pH=7.5～8.0）使得內(nèi)毒素晶體蛋白的二硫鍵打開，當(dāng)遇到腸胰蛋白酶時，酶的作用使其溶解，生成有毒性的活性片段，然后結(jié)合中腸上皮細(xì)胞受體，促成離子通道，Na 離子K 離子等等各種離子通過這些開放的通道，致使膜電位破壞，造成上皮細(xì)胞內(nèi)環(huán)境改變，細(xì)胞死亡，最終導(dǎo)致中腸壞死，腸內(nèi)的毒物和堿性物質(zhì)釋放，經(jīng)腸粘膜細(xì)胞吸收進(jìn)入血液循環(huán)，使血液生化改變，最終造成蚊蟲的死亡［10］。蘇云金芽胞桿菌以色列亞種（Bacillus thuringiensis subsp.israelensis，Bti）是一種對蚊幼蟲具有毒殺作用的病原微生物，其主要成分是伴隨著芽胞形成過程中合成具有特異殺蟲活性的毒素蛋白［11］，主要發(fā)揮作用的毒素蛋白包含Cyt1Aa 和 Cyt2Ba 和 Cry4Aa、Cry4Ba、Cry10Aa、Cry11Aa，不同Bti菌株中毒素蛋白的種類不盡相同，一般主要由Cry4Aa、Cry4Ba、Cry11Aa和Cyt1Aa基因所編碼的128、134、72 和28 kDa 蛋白多肽組成［12］。不同Cry 蛋白對不同蚊種的毒力水平也有很大差異。Cry4Aa編碼1180個氨基酸，對庫蚊（Culex）有較高的毒力，而對按蚊（Anopheles）和伊蚊（Aedes）作用效果較差，而Cry4Ba編碼1136 個氨基酸，作用效果和Cry4Aa相反［13，14］。Cry11Aa 對伊蚊和庫蚊效果較好，對按蚊效果差，而Cry11Ba 對庫蚊作用效果是Cry11Aa的9-14倍［15，16］

沃爾巴克氏體（Wolbachia）發(fā)現(xiàn)于尖音庫蚊（Culex pipiens）的卵巢內(nèi)［17］，屬于變形菌門，變形菌綱α 亞門，立克次體目，立克次體科，沃爾巴克氏體屬。在自然條件下大部分節(jié)肢動物感染都感染有Wolbachia［18］。感染節(jié)肢動物的Wolbachia 最常見的是A和B亞組，C和D亞組主要感染絲蟲［19］。白蟻體內(nèi)共生的沃爾巴克氏體為H 亞組［20］，粉虱體內(nèi)共生沃爾巴克氏體為O亞組［21］。沃爾巴克氏體屬于母系遺傳胞內(nèi)共生菌，當(dāng)雄蚊感染了該菌時，與野外未攜菌雌蚊交配后，母系遺傳使雌蚊所產(chǎn)的卵不能孵化成蚊，此現(xiàn)象稱為胞質(zhì)不相容（cytoplasmic incompatibility，CI）。CI可以是單向，也可以是雙向。單向CI通常發(fā)生在感染雄蚊與未感染雌蚊的交配中。而雙向CI 通常發(fā)生在感染不同類型沃爾巴克氏體的雄蚊與雌蚊交配中［22］。研究發(fā)現(xiàn)，白紋伊蚊天然帶有沃爾巴克氏體wA1bA 和wA1bB，庫蚊帶有沃爾巴克氏體wPip，經(jīng)過胚胎人工顯微注射，將后者轉(zhuǎn)移至白紋伊蚊體內(nèi)，得到攜帶混合型新蚊株，然后將其釋放野外和雌性伊蚊交配，最終使得產(chǎn)卵不能孵化，達(dá)到種群抑制。隨后經(jīng)科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)Wolbachia 亦有協(xié)同抗病毒效應(yīng)，這可能是刺激了宿主的免疫反應(yīng)［23］并且在一些穩(wěn)定轉(zhuǎn)染W(wǎng)olbachia 的蚊蟲中已得到驗證，Walker 等［24］在澳大利亞昆士蘭北部通過半現(xiàn)場實驗發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)染的w Mel 型Wolbachia 的埃及伊蚊，經(jīng)在種群替換、繁殖擴(kuò)張，發(fā)現(xiàn)該型抑制2 型登革病毒的傳播有一定作用。

2.2 利用真菌防控蚊蟲

貴陽腐霉于1994 年從貴州醫(yī)科大學(xué)校園土壤里分離發(fā)現(xiàn)，經(jīng)鑒定屬于腐霉新種，將其定為貴陽腐霉［25］。研究發(fā)現(xiàn)它具有滅蚊能力，導(dǎo)致致倦庫蚊幼蟲感染死亡。在室外的模擬水體中連續(xù)3 年控制白紋伊蚊種群，控制率分別為60%、20%和60%。其滅蚊機(jī)理和滅蚊細(xì)菌不一樣。它在有蚊幼蟲孳生的水中釋放無性繁殖的游動孢子。該孢子追尋蚊幼蟲，附著于體壁，萌發(fā)出侵入管，從體壁侵入體內(nèi)迅速生長，搶奪宿主營養(yǎng)，破壞宿主身體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致宿主死亡。其菌絲再次穿過體壁伸向水中釋放更多的游動孢子，感染其他蚊幼蟲［26］。經(jīng)過一系列研究得到關(guān)于該真菌的生物學(xué)參數(shù)，它的生活溫度為4～35℃，最適溫度為25～27℃，它能耐受pH 5～12。因此在以上范圍內(nèi)的水體它都可以發(fā)揮作用，并且實驗證明它的營養(yǎng)要求不特殊，可利用多種碳源和氮源，因此培養(yǎng)基材料來源廣泛且價格便宜，這為大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)提供了基礎(chǔ)［27］，所以滅蚊真菌貴陽腐霉經(jīng)過研究，已經(jīng)開發(fā)作為一種新型的生物滅蚊劑。

真菌殺蚊蟲首先穿透其幾丁質(zhì)體壁，在蟲體內(nèi)釋放毒素，還會寄生在蟲尸內(nèi)繁殖［28］，從而使得蚊蟲發(fā)生傳染病而達(dá)到長期控制的效果。同時，由于真菌殺蚊的機(jī)制復(fù)雜，蚊蟲不易對其產(chǎn)生抗藥性。而且到目前為止還沒有關(guān)于害蟲對殺蟲真菌產(chǎn)生抗性的報道［29］。目前引起人們關(guān)注研究的的主要還有大鏈壺菌、球孢白僵菌、金龜子綠僵菌等。

2.3 利用食物鏈當(dāng)中的天敵防控蚊蟲

傳染病媒介蚊蟲大都有多種天敵，自1955 年起就有報道，一些學(xué)者開始研究有關(guān)滅蚊的魚類，選擇環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)、食量大、繁殖能力強(qiáng)、適于大規(guī)模養(yǎng)殖、體型小，投放以后長時間受益，從而減少維護(hù)成本和人工，降低經(jīng)濟(jì)成本。例如在河流、水庫、湖泊、沼澤、洼地等水體中飼養(yǎng)食蚊魚。食蚊魚（Gambusia affinis）又稱柳條魚［30］，屬胎鳉科、食蚊魚屬，因為喜吃蚊子幼蟲而得名，前后依次從夏威夷、菲律賓科研所、美國漁業(yè)局引入我國，現(xiàn)在大部分地區(qū)均有分布。野生鯽魚（Crucian crap）對于溫度適應(yīng)跨度大的特點，存活率高，主要以幼蚊、蚊卵等浮游生物為食，亦有報道在新疆晝夜溫差顯著地區(qū)，作為蚊蟲的天敵研究和飼養(yǎng)［31］。黃鱔便于水田、沼澤、稻田等養(yǎng)殖，環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)，成本低經(jīng)濟(jì)價值較高，便于以規(guī)?；狞S鱔養(yǎng)殖用來滅蚊［32］。利用生物天敵防控蚊蟲，不僅避免了化學(xué)劑的污染環(huán)境問題，同時解決了抗藥性弊端，有益于保護(hù)生態(tài)平衡。

3 展望

在人們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中，廣泛用于控蚊的措施主要以物理、化學(xué)殺蟲的方法為主，由于人類賴以生存的環(huán)境惡化，化學(xué)殺蟲劑暴露出了污染和耐藥等弊端，使得大規(guī)模的防害蟲時成為突出問題，所以利用微生物、天敵等技術(shù)消滅蚊蟲，為科研工作者不斷探索在切斷蚊媒疾病傳播途徑，提供了新的研究和探索方向。