蝗蟲生物防治現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

位 盈

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 山西晉中 030801)

蝗蟲又叫“蚱蜢”，其種類繁多，據(jù)目前全球數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)已多達(dá)上萬種，而且分布遍及溫帶、熱帶地區(qū)?；认x繁殖能力極強(qiáng)，飛行距離遠(yuǎn)，全世界超過4680萬hm2土地、12.5%的人口常年受到蝗蟲災(zāi)害威脅，尤其是非洲、紅海沿岸及西南亞地區(qū)是蝗蟲侵害的重災(zāi)區(qū)。生物防治手段是一種環(huán)境友好型防控措施，它相比化學(xué)農(nóng)藥而言對(duì)自然環(huán)境和其他動(dòng)植物的影響較小，對(duì)調(diào)節(jié)蝗蟲種群密度有較好效果，從現(xiàn)代病蟲害防控的趨勢來看，生物治蝗是必然出路。

1 蝗蟲生物防治現(xiàn)狀

生物防治技術(shù)和手段作為化學(xué)農(nóng)藥防治的補(bǔ)充和替代性措施，以適應(yīng)全球環(huán)境保護(hù)和生態(tài)建設(shè)的需要備受推崇，全世界各主要地區(qū)都已經(jīng)達(dá)成了思想共識(shí)。目前在蝗蟲生物防治措施上總體上可以分為兩類，一是生態(tài)防治，二是微生物防治。

1.1 生態(tài)防治

生物多樣性、復(fù)雜性、平衡性是生態(tài)系統(tǒng)的基本特點(diǎn)，整個(gè)系統(tǒng)都遵循食物鏈規(guī)律，雖然蝗蟲種類繁多，破壞力驚人，但也存在很多自然天敵，如蛙類，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，每只青蛙一個(gè)夏季平均可捕食1000余頭蝗蟲，而一只成年澤蛙，每天便可消滅50-266頭蝗蟲，平均每月可吃掉近5000頭；蜘蛛，雖然蜘蛛無法對(duì)抗沖擊力強(qiáng)大的蝗蟲群，但仍然可以消滅很多落單蝗蟲；鳥類，鳥類是消滅蝗蟲等害蟲的主力軍，它們在育雛階段需要大量食物，而蝗蟲為提供了充足食物來源。自然界中喜食蝗蟲的鳥類包括燕鸻、白翅浮鷗、田鷯、粉紅椋鳥等，其中燕鸻和粉紅椋鳥表現(xiàn)最為突出，粉紅椋鳥每只每天可吃120-180頭蝗蟲；禽類，雞鴨鵝等禽類也是蝗蟲的重要克星，蝗蟲是禽類營養(yǎng)的重要來源，以鴨子為例每只每天正常情況下可消滅250-300頭蝗蟲，此外螳螂和蜥蜴等也是蝗蟲的宿敵，尤其對(duì)飛蝗有較大殺傷力。我國在探索生物滅蝗的過程中，就大量借助蝗蟲天敵的作用，比如20世紀(jì)80年代，我國新疆阿爾泰地區(qū)根據(jù)粉紅椋鳥的遷徙特性，曾采用人工筑巢的辦法，吸引大批量粉紅椋鳥遷入本地，有效降低了蝗災(zāi)損失。雖然這種防治方法非常環(huán)保簡單，但面對(duì)巨量蝗群其防控能力也比較有限，難以抑制其繁，對(duì)蝗蟲種群規(guī)模的影響不大。

1.2 微生物防治

微生物技術(shù)是病蟲害防治的重要手段，具有抑制蝗蟲繁殖，滅絕整個(gè)種群的作用，目前可用于滅蝗的微生物主要有蝗蟲微孢子、病原真菌、原生病毒及細(xì)菌等，相關(guān)研究綜述如下：

1.2.1 蝗蟲微孢子

蝗蟲微孢子是一種原生寄生蟲，為單細(xì)胞真核生物，每個(gè)細(xì)胞都是獨(dú)立的生命個(gè)體，能夠單獨(dú)完成一系列生命活動(dòng)?；认x微孢子經(jīng)消化道進(jìn)入蝗蟲活體內(nèi)進(jìn)行大量繁殖，吸食蝗蟲身體營養(yǎng)，使其細(xì)胞組織受損，破壞其生長發(fā)育功能并最終致其死亡。蝗蟲微孢子寄生能力非常強(qiáng)，研究發(fā)現(xiàn)初期感染的蝗蟲沒有明顯的外部癥狀，生命體征沒有異樣，但隨著感染程度加深，蝗蟲體色由淺變深，且病蟲腹部出現(xiàn)膨脹開裂的情況。蔣湘，石旺鵬將蝗蟲微孢子用于對(duì)青海天峻縣草原蝗蟲的防治實(shí)踐中，結(jié)果顯示在第三齡盛發(fā)期用藥約3周后，蝗蟲蟲口減退率達(dá)到60%以上；蝗蟲染病率高達(dá)61.1%[1]。問錦曾研究異源微孢子蟲對(duì)東亞飛蝗和黃脊竹蝗的影響，通過生物實(shí)驗(yàn)觀察，東亞飛蝗的主要感染雜擬谷盜微粒子蟲(Nosemawhitei，NW)感染率高達(dá)96.7%，感染類型為蟲體脂肪以及腸橫紋肌；但致死速度較慢，致死率不理想，觀察發(fā)現(xiàn)染病蝗蟲15d死亡率21.5%，30d死亡率75.6%，且多死于蛻皮過程中。玉米螟微粒子蟲(Nosemafurnacalis，Nf)對(duì)竹蝗的感染率和致死率都比較高，初期感染可達(dá)到90%以上，且14d內(nèi)蝗蝻死亡率高達(dá)75%，最短死亡周期為3d-4d[2]。

1.2.2 病原真菌

病原真菌是導(dǎo)致生物疾病的主要因素，農(nóng)向群等提出“真菌基于昆蟲的滅殺性源于彼此之間的共同進(jìn)化，病原真菌感染蝗蟲并致其死亡的過程，是真菌與蟲體的相互作用結(jié)果，包括侵入、寄生、成病致死三個(gè)階段”[3]。80年代國際生物防治研究所從西非、中東等土壤和病蟲體內(nèi)發(fā)現(xiàn)300多種菌株并將其用于對(duì)沙漠蝗的活體測試，結(jié)果顯示毒性最大的是金龜子綠僵菌，同時(shí)分離得出白僵菌和小團(tuán)孢屬等可有效防控沙漠蝗的真菌。石佑慧研究發(fā)現(xiàn)綠僵菌對(duì)防控蝗蟲具有較好作用，類枯草桿菌蛋白酶Pr1可以溶解蝗蟲表皮蛋白成分，為菌絲侵入提供條件，但MabrlA對(duì)蝗綠僵菌細(xì)胞壁成分的含量和分布構(gòu)成較大影響，會(huì)導(dǎo)致蝗綠僵菌的抗逆特性和侵染致病能力下降[4]。隨著生物科技的發(fā)展，目前我們在菌株選育、生產(chǎn)制造、劑型配對(duì)和防治對(duì)象上取得了較大進(jìn)步，研制生產(chǎn)出了殺蝗綠僵菌生物農(nóng)藥，通過針對(duì)性試驗(yàn)顯示效果良好。同時(shí)，生物科學(xué)家還嘗試在真菌農(nóng)藥中添加一些輔助物質(zhì)生成新的生物劑型，以此提高病原真菌農(nóng)藥的殺蝗效果。

1.2.3 蝗蟲病毒

此種病毒也是一種寄生病毒，是以蝗蟲為原生宿主，但病原性不在蟲體上體現(xiàn)，該病毒具有極強(qiáng)傳染性，可由從個(gè)體擴(kuò)散到整個(gè)種群，其病毒僅對(duì)蝗蟲有害，不會(huì)威脅到人畜、禽以及農(nóng)作物等，是一種非常安全的生物防控手段。目前已知的蝗蟲病毒是從蝗蟲和蟋蟀身上提取的痘病毒和列晶病毒，因?yàn)榇蠖鄶?shù)蝗蟲痘病毒為細(xì)胞內(nèi)寄生病毒，所以無法短時(shí)間大批量生產(chǎn)獲得，相比真菌利用優(yōu)勢不明顯，生物學(xué)家通過長期研究和大量實(shí)驗(yàn)，終于在黑血蝗體內(nèi)提取出來唯一可以體外量產(chǎn)的痘病毒，但即便如此當(dāng)前仍沒有完全弄清其病毒復(fù)制機(jī)制和寄主范圍，實(shí)際應(yīng)用較少，開發(fā)潛力仍較大。列晶病毒較難直接制作生物制劑，目前也沒有從蝗蟲體內(nèi)分解出來，有關(guān)報(bào)道表明可從棉鈴蟲中提取核型多角體病毒(NPV)，并嘗試引向蝗蟲體，但目前尚處于研究階段。況文東等在NPV病毒生活周期及宿主抗病毒反應(yīng)的研究中，提到：“在NPV病毒感染周期中，會(huì)產(chǎn)生芽生型病毒(BV)和包涵體病毒(ODV)兩種子代病毒，使用昆蟲細(xì)胞培養(yǎng)可以較容易得到這兩種病毒，然而ODV的病毒傳染性較低，所以只有依靠BV病毒進(jìn)行細(xì)胞間傳染”。同時(shí)表明由于蝗蟲痘病毒和脊椎動(dòng)物痘病毒在性質(zhì)上存在多種相關(guān)性，有可能存在病毒性延伸侵害，應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎使用[5]。

1.2.4 蝗蟲細(xì)菌

目前有效的蝗蟲細(xì)菌主要是在桿菌屬Bacillussp.和假單胞菌屬Pseudomonassp，國內(nèi)第一株類產(chǎn)堿假單胞菌是從四川樂山的黃脊竹蝗中分離出來的，通過一系列生物試驗(yàn)，證實(shí)此菌對(duì)土蝗、飛蝗和蟻蝗蟲的感染及致死率較高。生物農(nóng)藥的開發(fā)和利用關(guān)鍵在于突破增效劑型的研發(fā)創(chuàng)新，張曉江提出通過分離出能產(chǎn)生幾丁質(zhì)酶的黏質(zhì)沙雷氏菌，將其與類產(chǎn)堿假單胞菌予以混合生物制劑，可以明顯提高單一菌種的殺蝗功效[6]。姚萌報(bào)道以KN11病菌制成的生物藥劑在田間試驗(yàn)中，可對(duì)美國白蛾等害蟲造成70%以上的殺滅效果[7]；張賢研究報(bào)道Bt菌株對(duì)不同農(nóng)藥存在不同的敏感性，通過殺蟲活性測定數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，Bt殺蟲劑與化學(xué)殺蟲劑協(xié)同使用可極大地提升殺蟲功效，而這種Bt毒素對(duì)戟紋蝗、沙漠蝗的中腸組織也會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p害，具有用以滅殺蝗蟲的較大價(jià)值[8]。

2 蝗蟲生物防治的發(fā)展趨勢

21世紀(jì)以來，隨著人類在基因工程學(xué)、分子生物學(xué)、細(xì)胞及酶工程等領(lǐng)域不斷取得新突破，生物制劑研發(fā)能力也得到極大提升，生產(chǎn)出一大批生物農(nóng)藥產(chǎn)品，在病蟲害防治方面有著極大的應(yīng)用前景和良好的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益，在蝗蟲生物防治方面其發(fā)展趨勢主要有以下幾點(diǎn)：其一廣譜、抗逆性蝗蟲生物制劑研發(fā)結(jié)合生物遺傳技術(shù)，篩選有效菌株研究蝗蟲的生物遺傳規(guī)律及與病源生物的熱量生態(tài)關(guān)系，選擇在陰天或蝗蟲棲居地施藥，有效抑制蝗蟲次生種群繁殖；其二，重要的防蝗代謝產(chǎn)物篩選與其表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)改造有機(jī)結(jié)合；其三，綠色防蝗生物制劑技術(shù)和劑型研究相匹配，這些綠色生物制劑包括蝗蟲微孢子生物制劑、蝗蟲天敵生物制劑、蝗蟲信息化合物制劑以及防蝗真菌制劑等，研究新型微生物種類，研制新劑型和釋放技術(shù)，提升可控性和滅蝗效果；其四，生物制劑與化學(xué)合成制劑協(xié)同利用，在病源生物制劑等研發(fā)同時(shí)加入具有提升生物毒性的化學(xué)藥物成分，以此增強(qiáng)生物制劑的滅殺功能；其五，生物技術(shù)與綜合防治措施相統(tǒng)一，科學(xué)制定系統(tǒng)化的防蝗方案，采用綜合化防控手段，以生物防蝗技術(shù)和生物農(nóng)藥為主要武器，對(duì)蝗蟲種群進(jìn)行規(guī)?；瘻鐨?，同時(shí)在結(jié)合人工設(shè)備誘殺、天敵捕殺、環(huán)境整治、群防群治等各種有效手段提升防控保障性。

3 結(jié)語

由于化學(xué)農(nóng)藥的速殺性，被確定為控制蝗災(zāi)的有效應(yīng)急藥劑，然而農(nóng)藥揮發(fā)和殘留也會(huì)對(duì)動(dòng)植物、土壤、水體、空氣等造成很大污染。未來生物制劑防治技術(shù)可逐步替代單一的化學(xué)農(nóng)藥，可有效提升蝗災(zāi)防控的整體水平和降低蝗災(zāi)損失，可實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)性，具有研發(fā)利用的較大意義。