幾種微生物殺蟲(chóng)劑的作用機(jī)制與應(yīng)用效果

解婧媛，孫濤，盧潔，陸祖軍

（廣西師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，廣西桂林 541006）

微生物農(nóng)藥是用以殺蟲(chóng)、滅菌、除草及調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)等的微生物活體或代謝產(chǎn)物，包括農(nóng)用抗生素和活體微生物農(nóng)藥，是生物防治的物質(zhì)基礎(chǔ)和重要手段[1]。近年來(lái)，“生態(tài)合理農(nóng)藥”和“環(huán)境和諧農(nóng)藥”快速發(fā)展，它們有助于環(huán)境保護(hù)，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的發(fā)展及改革，在提升農(nóng)業(yè)單產(chǎn)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展[2]。中國(guó)是農(nóng)作物生物災(zāi)害較為嚴(yán)重的國(guó)家之一，農(nóng)作物重要病、蟲(chóng)、草、鼠害有1 600多種，其中害蟲(chóng)830種，病害740種，雜草60種，鼠害20種，造成年平均損失糧食達(dá)1.175×107t[3]。雖然使用化學(xué)農(nóng)藥非常有效地控制了農(nóng)作物的病、蟲(chóng)、草害，使全世界每年挽回農(nóng)作物總產(chǎn)量30%～40%的損失[4]，但由于化學(xué)農(nóng)藥的物種特異性低、殘留期長(zhǎng)、易積累、毒性大等特點(diǎn)，長(zhǎng)期、大規(guī)模使用后往往造成土壤和水體污染、病蟲(chóng)草害抗藥性增強(qiáng)甚至經(jīng)食物鏈富集而影響人類健康，所以大力發(fā)展綠色環(huán)保的微生物農(nóng)藥是未來(lái)方向。本文對(duì)幾種代表性微生物殺蟲(chóng)劑的應(yīng)用范圍、作用機(jī)制及施用效果進(jìn)行綜述，以分析微生物農(nóng)藥目前存在的問(wèn)題，并提出相應(yīng)的建議。

1 微生物農(nóng)藥的定義、特點(diǎn)及分類

1.1 微生物農(nóng)藥的定義

微生物農(nóng)藥是利用微生物及其基因產(chǎn)生或表達(dá)的各種生物活性成分，制備出用于防治植物病蟲(chóng)害、環(huán)衛(wèi)昆蟲(chóng)、雜草、鼠害及調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)的制劑的總稱[5]。

1.2 微生物農(nóng)藥的特點(diǎn)

（1）微生物農(nóng)藥的主要生產(chǎn)原料成分為細(xì)菌、真菌、病毒等，范圍較廣，易于培養(yǎng)、生產(chǎn)。（2）微生物農(nóng)藥作用具有較強(qiáng)針對(duì)性，只傷害破壞農(nóng)作物的病原菌、害蟲(chóng)等，不傷害病蟲(chóng)天敵及有益生物，且病蟲(chóng)不易產(chǎn)生抗藥性。（3）微生物農(nóng)藥不易殘留在農(nóng)作物上，使用時(shí)對(duì)人畜安全，對(duì)哺乳動(dòng)物毒性較低，生產(chǎn)原料和有效成分屬天然產(chǎn)物，在環(huán)境中容易降解，不會(huì)污染生態(tài)環(huán)境[6]。

1.3 微生物農(nóng)藥的分類

微生物農(nóng)藥按用途可分為微生物殺蟲(chóng)劑、微生物殺菌劑、微生物除草劑三類，按成分可分為活體和農(nóng)用抗生素兩類[7]?；铙w成分的微生物農(nóng)藥按照其來(lái)源又主要分為細(xì)菌源微生物農(nóng)藥、真菌源微生物農(nóng)藥、病毒源微生物農(nóng)藥[1]。

2 代表性微生物殺蟲(chóng)劑

2.1 細(xì)菌源微生物殺蟲(chóng)劑

細(xì)菌源微生物殺蟲(chóng)劑以對(duì)一些昆蟲(chóng)具有殺傷作用的細(xì)菌為主要成分，主要分為兩種：一種是通過(guò)細(xì)菌自身作用直接殺害昆蟲(chóng)或使昆蟲(chóng)產(chǎn)生疾病從而導(dǎo)致昆蟲(chóng)死亡，如蘇云金桿菌；另一種是通過(guò)細(xì)菌產(chǎn)生的代謝物來(lái)殺害昆蟲(chóng)，如阿維菌素。

蘇云金芽孢桿菌（Bacillus thuringiensis）是一種好氧革蘭氏陽(yáng)性芽孢桿菌，廣泛分布于土壤、水、空氣和植被中[8]。該菌主要通過(guò)α-外毒素、β-外毒素、δ-內(nèi)毒素對(duì)一些鱗翅目害蟲(chóng)幼蟲(chóng)產(chǎn)生毒害作用，3類毒素的性質(zhì)、特點(diǎn)、作用位置介紹如表1所示。

表1 蘇云金桿菌中3種作用毒素

其中，δ-內(nèi)毒素包括Cry蛋白、Cyt蛋白兩種類型。Cyt蛋白可以危害昆蟲(chóng)細(xì)胞和哺乳類紅細(xì)胞等細(xì)胞，其溶解細(xì)胞的作用效果明顯；Cry蛋白是一種對(duì)昆蟲(chóng)有特定毒性的蛋白[9]。

阿維菌素是一種白色結(jié)晶粉末狀微生物農(nóng)藥，該農(nóng)藥對(duì)鱗翅目害蟲(chóng)幼蟲(chóng)毒害效果優(yōu)異。該農(nóng)藥可刺激害蟲(chóng)釋放γ-氨基丁酸（GABA），γ-氨基丁酸對(duì)害蟲(chóng)的神經(jīng)傳導(dǎo)過(guò)程具有抑制作用，從而達(dá)到殺蟲(chóng)目的。阿維菌素農(nóng)藥殺蟲(chóng)作用機(jī)制如圖1所示。

圖1 阿維菌素殺蟲(chóng)機(jī)制

2.2 真菌源微生物殺蟲(chóng)劑

真菌源微生物殺蟲(chóng)劑通過(guò)與害蟲(chóng)接觸而誘發(fā)害蟲(chóng)感染流行病，從而殺死害蟲(chóng)。真菌源微生物殺蟲(chóng)劑相比于細(xì)菌源微生物殺蟲(chóng)劑防治范圍更廣，效果更好。最有代表性的真菌源微生物殺蟲(chóng)劑為球孢白僵菌（Beauveria bassiana），其是一種廣譜性昆蟲(chóng)病原真菌，無(wú)性繁殖產(chǎn)生的氣生孢子是其活性單元，以附著胞的形式吸附于昆蟲(chóng)體表，在合適的條件下合成降解昆蟲(chóng)體壁的降解酶，并伸出芽管穿透昆蟲(chóng)體壁進(jìn)入昆蟲(chóng)血腔，在昆蟲(chóng)血腔內(nèi)繁殖、傳播、運(yùn)輸和合成毒素，最終導(dǎo)致昆蟲(chóng)死亡[10]。

近幾年研究發(fā)現(xiàn)[11]，球孢白僵菌可以與一些相容性較好的殺蟲(chóng)劑配合使用，相同劑量條件下具有更好的殺蟲(chóng)效果，如表2所示。

表2 球孢白僵菌與殺蟲(chóng)劑配合使用可防治害蟲(chóng)類型

2.3 病毒源微生物殺蟲(chóng)劑

病毒源微生物殺蟲(chóng)劑的主要作用原理為病毒侵入害蟲(chóng)體內(nèi)，在害蟲(chóng)宿主體內(nèi)不斷進(jìn)行復(fù)制，最終導(dǎo)致宿主細(xì)胞破裂，從而殺死害蟲(chóng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的昆蟲(chóng)病毒有240余株，目前生物防治應(yīng)用最多的有2類：桿狀病毒科的核型多角體病毒（Nuclear Polyhedrosis Viruses，NPV）、顆粒體病毒（Granulosis Virus，GV）與呼腸病毒科的質(zhì)型多角體病毒（Cytoplasmic Polyhedrosis Virus，CPV）[11]。

（1）核型多角體病毒繁殖過(guò)程中一般存在2種病毒粒子，出芽型病毒粒子（Budded Virus，BV）和包含體衍生病毒粒子（Occluded Virus，ODV），核型多角體病毒借助這兩種粒子完成在宿主體內(nèi)的增殖和種群內(nèi)的擴(kuò)散[12]。（2）顆粒體病毒主要作用位置為害蟲(chóng)的皮膚、脂肪等組織及害蟲(chóng)血細(xì)胞。（3）質(zhì)型多角體病毒含有一層蛋白質(zhì)內(nèi)衣殼結(jié)構(gòu)及1～2層蛋白質(zhì)外衣殼，基因組由9～12個(gè)節(jié)段的雙鏈RNA分子組成[13]。若將該病毒噴灑在農(nóng)作物上，與害蟲(chóng)接觸后可導(dǎo)致害蟲(chóng)死亡。

研究發(fā)現(xiàn)[14]，病毒源微生物殺蟲(chóng)劑對(duì)多種害蟲(chóng)有較好防治效果，如表3所示。

表3 病毒源殺蟲(chóng)劑作用害蟲(chóng)類型

3 存在的問(wèn)題及解決建議

3.1 多次實(shí)驗(yàn)檢測(cè)效果，保障成分安全性

微生物農(nóng)藥的主要成分為一些細(xì)菌、真菌、病毒，由于生物農(nóng)藥制造業(yè)的生產(chǎn)加工技術(shù)比較容易掌握、行業(yè)門檻不高，在近幾年出現(xiàn)了大量微生物農(nóng)藥產(chǎn)品。但是有些不良商家并沒(méi)有對(duì)其生產(chǎn)的農(nóng)藥產(chǎn)品進(jìn)行科學(xué)的效果檢測(cè)與毒性檢測(cè)，導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)差，殺蟲(chóng)效果不好，對(duì)人體、環(huán)境有毒有害，微生物農(nóng)藥市場(chǎng)玉石雜糅。

鑒于此，微生物農(nóng)藥行業(yè)必須要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)、田間實(shí)驗(yàn)等，一方面要保障農(nóng)藥成分安全，保證對(duì)人體健康無(wú)較大程度影響，不破壞生態(tài)平衡，并且不影響生態(tài)環(huán)境，另一方面要保證藥效，保證殺蟲(chóng)效果。

3.2 加速微生物農(nóng)藥產(chǎn)品品牌化、正規(guī)化，降低微生物農(nóng)藥產(chǎn)品價(jià)格

在市場(chǎng)調(diào)查中不難發(fā)現(xiàn)，微生物農(nóng)藥行業(yè)發(fā)展處于初期階段，目前尚未形成大規(guī)模的生產(chǎn)、銷售微生物農(nóng)藥的企業(yè)。市面上流通的大多為化學(xué)農(nóng)藥，農(nóng)戶對(duì)于新生事物的接受能力尚有待提高；目前，農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)里微生物農(nóng)藥的加工生產(chǎn)并不是主營(yíng)業(yè)務(wù)，制作過(guò)程中可能出現(xiàn)專業(yè)性差的問(wèn)題；所需原材料造價(jià)較高，銷售價(jià)格高。以上問(wèn)題在一定程度上影響了微生物農(nóng)藥的推廣與銷售。

因此，政府要出臺(tái)一系列的鼓勵(lì)和支持政策，幫助微生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展；要起到良好的宣傳效應(yīng)，使產(chǎn)業(yè)逐漸品牌化、正規(guī)化，以“效果好，無(wú)毒無(wú)害，薄利多銷”為行業(yè)營(yíng)銷理念，產(chǎn)品價(jià)格更親民，才會(huì)有越來(lái)越多的農(nóng)戶選擇微生物農(nóng)藥產(chǎn)品。