蟲(chóng)生真菌防治農(nóng)作物害蟲(chóng)的研究進(jìn)展

王露露，王 輝，熊 焰，周 霞，王 軍，王健華，伍蘇然

（中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院 熱帶生物技術(shù)研究所，?？?571101）

生物防治主要分為捕食性天敵、寄生性天敵、病原微生物和性誘技術(shù)。其中病原微生物防治是近年來(lái)發(fā)展較快的一項(xiàng)生防技術(shù)，病原微生物能在農(nóng)作物害蟲(chóng)間引起廣泛流行病，具有高度選擇性、多數(shù)對(duì)人畜安全、對(duì)害蟲(chóng)天敵無(wú)危害、也不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染等特點(diǎn)，具備了巨大的發(fā)展前景和推廣價(jià)值，是培養(yǎng)綠色、安全、高產(chǎn)農(nóng)作物的首選農(nóng)藥。在自然界中，對(duì)昆蟲(chóng)有致病和致死作用的病原微生物主要是真菌類(lèi)，其優(yōu)點(diǎn)是擴(kuò)散性強(qiáng)、殺蟲(chóng)高效，在生產(chǎn)上應(yīng)用最廣的真菌殺蟲(chóng)劑是白僵菌、綠僵菌、蠟蚧輪枝菌等。蟲(chóng)生真菌是一類(lèi)能寄生在昆蟲(chóng)體內(nèi)、引起昆蟲(chóng)發(fā)病死亡最大的昆蟲(chóng)病原微生物群體，被侵染的昆蟲(chóng)體表長(zhǎng)出明顯的菌絲、子實(shí)體或各種顏色的分生孢子。本文系統(tǒng)地綜述了當(dāng)前用于農(nóng)作物害蟲(chóng)防治的蟲(chóng)生真菌的種類(lèi)、制毒機(jī)制及應(yīng)用情況。

1 蟲(chóng)生真菌的種類(lèi)

世界上記載的蟲(chóng)生真菌達(dá)100多個(gè)屬 800 多種，我國(guó)已報(bào)道的有405種，其中寄生昆蟲(chóng)的真菌種類(lèi)達(dá)215種，蟲(chóng)草屬 80種，寄生線(xiàn)蟲(chóng)的真菌10種[1]。在害蟲(chóng)的微生物防治中，具有利用和開(kāi)發(fā)價(jià)值的殺蟲(chóng)真菌包括兩大類(lèi)，一是屬于半知菌亞門(mén)的絲孢菌類(lèi)(Hyphomyctes)，包括許多已經(jīng)廣泛應(yīng)用的種類(lèi)，如白僵菌、綠僵菌、擬青霉和蠟蚧輪枝菌等，二是屬于接合菌亞門(mén)的蟲(chóng)霉(Entomophthorales)真菌，包含許多經(jīng)常引發(fā)高強(qiáng)度害蟲(chóng)流行病的種類(lèi)，如蟲(chóng)癘霉、蟲(chóng)瘟霉、蟲(chóng)疫霉等[2?3]。蟲(chóng)生真菌的種類(lèi)多，其中比較常見(jiàn)研究利用最多的屬、種及代表種見(jiàn)表1[4?5]。

表1 蟲(chóng)生真菌常見(jiàn)的屬及代表種

2 蟲(chóng)生真菌的制毒機(jī)制及毒力

蟲(chóng)生真菌的制毒過(guò)程(從孢子萌發(fā)侵染寄主直至寄主體表產(chǎn)生孢子整個(gè)過(guò)程)包括10個(gè)階段：（1）體表附著階段（2）孢子萌發(fā)階段（3）體表穿透階段（4）寄主血腔內(nèi)長(zhǎng)出菌絲（5）分泌毒素（6）寄主致死階段（7）菌絲體內(nèi)定殖（8）菌絲穿出表皮（9）在寄主體表重新產(chǎn)生孢子（10）分生孢子擴(kuò)散[6]。其中完成了前4個(gè)階段，蟲(chóng)生真菌就完成對(duì)寄主的入侵和感染；當(dāng)菌絲在寄主血腔內(nèi)大量繁殖同時(shí)分泌毒素（即第五階段）時(shí)，就可導(dǎo)致寄主死亡[7]。毒力是篩選出優(yōu)良生防菌的基本依據(jù)，也是衡量菌株生物防治潛力的重要指標(biāo)，受寄主種類(lèi)、菌種來(lái)源、孢子劑量、溫度和相對(duì)濕度等多種因子影響[8]。同一菌株對(duì)不同寄主或者不同蟲(chóng)齡的同一寄主其毒力表現(xiàn)不同，例如白僵菌對(duì)1～6齡松毛蟲(chóng)的僵蟲(chóng)率分別為1～4齡幼蟲(chóng)99.58%，5齡幼蟲(chóng)73.33%，6齡老熟幼蟲(chóng)37.50%[9]；殺蟲(chóng)真菌對(duì)草地貪夜蛾低齡幼蟲(chóng)具有殺蟲(chóng)活性，尤其能夠降低草地貪夜蛾卵孵化率、快速殺滅新孵化草地貪夜蛾幼蟲(chóng)，但幾乎不能侵染草地貪夜蛾高齡幼蟲(chóng)[10]；金龜子綠僵菌、球孢白僵菌等4種真菌對(duì)黃粉蟲(chóng)不同階段蟲(chóng)態(tài)毒力存在明顯差異[11]。菌株來(lái)源對(duì)同種昆蟲(chóng)毒力存在較大差異，例如不同寄主來(lái)源的大麗輪枝菌對(duì)棉花的致病力具有顯著差異[12]；用29株蟲(chóng)生真菌在同一處理時(shí)間下，對(duì)煙粉虱致死率存在差異[13]；用來(lái)自不同地區(qū)的15株綠僵菌同一處理下侵染相同蟲(chóng)齡斜紋夜蛾幼蟲(chóng)，結(jié)果寄主都有不同程度的致死率，各菌株毒力差異很大[14]。菌株的孢子劑量及其溫度往往也會(huì)影響毒力，例如隨著蠟蚧輪枝菌孢子濃度的升高，總體對(duì)扶桑綿粉蚧的累計(jì)死亡率均上升，菌株對(duì)扶桑綿粉蚧的劑量效應(yīng)與時(shí)間效應(yīng)均顯著[15]；同一菌株在

不同的溫度下，對(duì)同一寄主毒力表現(xiàn)出不同，環(huán)境溫度過(guò)高或過(guò)低都不適宜菌株生長(zhǎng)和侵染，從而影響菌株發(fā)揮作用使得致病力降低[16]；此外，不同的培養(yǎng)基對(duì)蟲(chóng)生真菌的致病力也不同，例如粉質(zhì)擬青霉在5種不同的培養(yǎng)基PDA 、SMAY 、IDA(蟲(chóng)粉培養(yǎng)基) 、SDBAY和 Czapek培養(yǎng)基中的致病力表現(xiàn)為在IDA上菌落生長(zhǎng)最快, 產(chǎn)孢量致病力最理想[17]；白僵菌的分生孢子只有蛋白胨的培養(yǎng)基中萌發(fā)率最低致病力較差[18]。

3 蟲(chóng)生真菌防治農(nóng)作物害蟲(chóng)的應(yīng)用

真菌殺蟲(chóng)劑是一種利用蟲(chóng)生真菌做為生物防治手段，控制自然界中有害昆蟲(chóng)的生物活性制劑。經(jīng)過(guò)多年研究，國(guó)內(nèi)外共有170多個(gè)真菌殺蟲(chóng)劑登記注冊(cè)，從其注冊(cè)情況來(lái)看，真菌殺蟲(chóng)劑的種類(lèi)向著多樣化的方向發(fā)展[19]，涉及11種昆蟲(chóng)病原真菌（球孢白僵菌、布氏白僵菌、蠟蚧輪枝菌、金龜子綠僵菌、金龜子綠僵菌蝗變種、黃綠綠僵菌、萊氏野村菌、玫煙色擬青霉、湯普生被毛孢、新蚜蟲(chóng)癘霉和大鏈壺菌），其中50%以上是白僵菌和綠僵菌[20]。

3.1 白僵菌在農(nóng)業(yè)防治的應(yīng)用白僵菌具有致病性強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)，同時(shí)隨著作物生長(zhǎng)進(jìn)行大量繁殖傳播，逐漸成為應(yīng)用農(nóng)、林害蟲(chóng)防治的熱門(mén)真菌。白僵菌殺蟲(chóng)劑可廣泛用于玉米、水稻、大豆、棉花、馬鈴薯、花生、甘蔗、白菜、甘藍(lán)、番茄、辣椒、茄子、大蔥等多種作物。白僵菌可寄生15個(gè)目約700多種昆蟲(chóng)和部分蜱螨類(lèi)，是廣譜性蟲(chóng)生真菌。白僵菌殺蟲(chóng)劑無(wú)毒無(wú)味、對(duì)害蟲(chóng)具有持續(xù)感染力，是對(duì)人、作物、環(huán)境等無(wú)害的生物農(nóng)藥[21]。目前，我國(guó)已應(yīng)用白僵菌成功防治40余種害蟲(chóng)，其中對(duì)玉米螟、茶小綠葉蟬和蠐螬等3種農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)防治產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益[22]。最早19世紀(jì)50年代，“以菌治蟲(chóng)”植保路線(xiàn)得到快速發(fā)展，而國(guó)內(nèi)研究利用白僵菌局限于室內(nèi)、小區(qū)試驗(yàn)防治大豆食心蟲(chóng)，因白僵菌對(duì)家蠶產(chǎn)業(yè)的危害而不被推廣[23?24]，隨著白僵菌在生產(chǎn)工藝和應(yīng)用技術(shù)的革新優(yōu)化，開(kāi)發(fā)固液兩相一體化等新生產(chǎn)方式，利用飛機(jī)、機(jī)動(dòng)噴粉炮等點(diǎn)片撒布，在全國(guó)十多個(gè)省份農(nóng)林區(qū)成功地應(yīng)用于防治松毛蟲(chóng)、玉米螟等害蟲(chóng)[25?28]。到20世紀(jì)90年代，白僵菌在農(nóng)作物上得到廣泛應(yīng)用并取得很大的效益，研制出可濕粉劑、油劑、乳劑和微膠囊劑等多種生產(chǎn)工藝更大地滿(mǎn)足市場(chǎng)多樣性需求[29?31]。進(jìn)入21世紀(jì)，利用白僵菌生物制劑與傳統(tǒng)農(nóng)藥搭配使用從而大大提高防治效果，并解決了對(duì)環(huán)境污染、殺蟲(chóng)不徹底等問(wèn)題[32?33]。目前，在農(nóng)業(yè)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，往往高效低毒的藥復(fù)配劑—白僵菌與其他菌劑混合使用，既提高了速效性，又保證了持效性，是更環(huán)保更高效的生物防治手段[34?36]。白僵菌目前在農(nóng)業(yè)部登記生產(chǎn)的廠家很多，劑型也有很多種，常見(jiàn)的有每克含150億、300億、400億個(gè)孢子的可濕性粉劑；每克含50億、150億個(gè)孢子的懸浮劑；每克含100億、200億、300億個(gè)孢子的可分散油懸浮劑；每克含400億個(gè)孢子的水分散粒劑；每克含150億個(gè)孢子的顆粒劑；每克含500億個(gè)孢子的母液。

3.2 綠僵菌在農(nóng)業(yè)防治應(yīng)用與白僵菌相比，綠僵菌的分生孢子具有較好的耐高溫和耐旱性，在高溫或低濕的環(huán)境下，綠僵菌的作用效果優(yōu)于白僵菌，可廣泛用于蔬菜和大田作物，如小麥、玉米、棉花、花生、大豆、馬鈴薯、番茄、茄子、辣椒等多種作物。綠僵菌是一類(lèi)世界性生防真菌，可寄生5個(gè)目約200多種昆蟲(chóng)、線(xiàn)蟲(chóng)及螨類(lèi)。綠僵菌致病力強(qiáng)、殺蟲(chóng)效果好，對(duì)天敵昆蟲(chóng)安全，對(duì)環(huán)境無(wú)毒害，綠僵菌殺蟲(chóng)劑防治規(guī)模僅次于白僵菌殺蟲(chóng)劑，主要用于防治蝗蟲(chóng)、甘蔗金龜子、蠐螬、小菜蛾、菜青蟲(chóng)、地下害蟲(chóng)和蛀干害蟲(chóng)等。早期綠僵菌田間應(yīng)用直接采用發(fā)酵產(chǎn)品未加工成生物制劑，因此利用綠僵菌防治田間害蟲(chóng)未能推廣。我國(guó)于20世紀(jì)80年代末研究開(kāi)發(fā)綠僵菌[19]，比白僵菌起步較晚，中國(guó)農(nóng)科院生防所、安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院等單位應(yīng)用綠僵菌防治甘蔗金龜子、東亞飛蝗、梨虎等都獲得了良好田間防治效果[37?38]。進(jìn)入21世紀(jì)，重慶大學(xué)基因工程研究中心歷經(jīng)5年成功研制并登記我國(guó)首個(gè)綠僵菌生物農(nóng)藥“殺蝗綠僵菌孢子母粉”“殺蝗綠僵菌油懸浮劑”，并在天津、河北、山東、河南等10省蝗蟲(chóng)多發(fā)區(qū)應(yīng)用[39]，隨后江西天人生態(tài)有限責(zé)任公司、重慶重大生物技術(shù)發(fā)展有限公司、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院、重慶聚立信生物工程有限公司等多家單位研發(fā)并登記了金龜子綠僵菌油懸浮劑、金龜子綠僵菌水分散粒劑、金龜子綠僵菌可濕性粉劑、金龜子綠僵菌顆粒劑等生物殺蟲(chóng)劑，防治水稻、玉米、茶葉、果樹(shù)、等多種害蟲(chóng)[40?41]。目前登記生產(chǎn)廠家很多，劑型也很多，常見(jiàn)劑型有每克含100億、80億個(gè)孢子的綠僵菌可濕性粉劑，每克含100億個(gè)孢子的油懸浮劑，每克含80億個(gè)孢子的可分散油懸浮劑，每克含2億個(gè)孢子的綠僵菌顆粒劑。

3.3 其他真菌在農(nóng)業(yè)防治應(yīng)用擬青霉菌不僅是在病害蟲(chóng)防治上有重要作用，它的代謝產(chǎn)物能促進(jìn)植物生長(zhǎng)，且有些種類(lèi)有藥用功效[42]。擬青霉菌能防治40多種昆蟲(chóng)，如稻飛虱、二化螟、小菜蛾、白粉虱、桃蚜、葉蟬、斜紋夜蛾等[43]。粉質(zhì)擬青霉和玫煙擬青霉在水稻、蔬菜等多種農(nóng)作物防治上有良好的效果，但國(guó)內(nèi)目前登記的擬青霉菌生防產(chǎn)品有“線(xiàn)蟲(chóng)必克”、阿維菌素和淡紫擬青霉菌劑，主要用于防治植物根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)病[44?45]。

蠟蚧輪枝菌是一種重要的昆蟲(chóng)病原真菌，主要應(yīng)用在蔬菜、花卉作物上防治蚜蟲(chóng)、粉虱、薊馬、菜青蟲(chóng)、小菜蛾、螨類(lèi)等害蟲(chóng)，20世紀(jì)70年代英國(guó)首個(gè)完成了蠟蚧輪枝菌的安全性評(píng)估，并投入了商業(yè)生產(chǎn)，隨后國(guó)外多種蠟蚧輪枝菌菌劑產(chǎn)品問(wèn)世，而我國(guó)雖在蠟蚧輪枝菌的生防開(kāi)發(fā)利用上有成功經(jīng)驗(yàn)，但是對(duì)其劑型加工仍需要不斷地探索[46?48]。

蟲(chóng)霉目真菌是昆蟲(chóng)專(zhuān)性病原真菌，目前記載有150多種，可寄生于蝗蟲(chóng)、蚜蟲(chóng)、蛾類(lèi)、蠅類(lèi)、介殼蟲(chóng)和螨類(lèi)等多種害蟲(chóng)，因該菌可在短時(shí)間內(nèi)引起高強(qiáng)度流行病，有很好的生防菌發(fā)展前景[49]。我國(guó)20世紀(jì)70年代末用蟲(chóng)霉孢子田間防治花生蚜，由中國(guó)農(nóng)科院生防所研制殺蚜菌劑，可用于防治棉蚜、麥蚜等多種蚜蟲(chóng)，已在河南地區(qū)廣泛生產(chǎn)應(yīng)用[50?51]。隨后出現(xiàn)的飛虱蟲(chóng)癘霉、新蚜蟲(chóng)癘霉和根蟲(chóng)瘟霉等產(chǎn)品在防治蚜蟲(chóng)上取得很大進(jìn)展[52]。

4 展 望

隨著生活水平的提高，人們對(duì)無(wú)公害農(nóng)產(chǎn)品以及綠色食品的需求增大，生物農(nóng)藥產(chǎn)品成為生物防治工作的熱點(diǎn)研究，并迅速發(fā)展起來(lái)。蟲(chóng)生真菌做為昆蟲(chóng)病原微生物的最大種群，也是最早被研制成微生物殺蟲(chóng)劑的重要種群。因微生物殺蟲(chóng)劑具有與環(huán)境的相容性、易于工業(yè)化生產(chǎn)、可自然擴(kuò)散以及持續(xù)控制害蟲(chóng)等優(yōu)點(diǎn)成為化學(xué)農(nóng)藥的替代品，備受?chē)?guó)內(nèi)外學(xué)者及產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。我國(guó)的微生物殺蟲(chóng)劑產(chǎn)業(yè)化雖比國(guó)外晚了近30年，而隨著我國(guó)生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)品種結(jié)構(gòu)調(diào)整、防治技術(shù)進(jìn)步、組織方式創(chuàng)新等措施的不斷優(yōu)化，我國(guó)在微生物殺蟲(chóng)劑方面已經(jīng)取得了一定的成績(jī)，如球孢白僵菌已被廣泛應(yīng)用于控制天牛、松毛蟲(chóng)、楊小舟蛾和美國(guó)白蛾；同時(shí)，昆蟲(chóng)病毒防治蟲(chóng)害的應(yīng)用在我國(guó)取得了很大進(jìn)步，如核多角體病毒（NVP）、質(zhì)型多角體病毒（CVP）和顆粒體病毒（PXGV），應(yīng)用于小菜蛾、甜菜夜蛾、棉鈴蟲(chóng)、銀紋夜蛾 等防治[53?54]。然而我國(guó)生物制劑存在著品種少、可選擇性低、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性低、科技成果轉(zhuǎn)化率低及田間應(yīng)用率低等缺點(diǎn)，所以目前仍不能滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，因此，不斷深入擴(kuò)大研究蟲(chóng)生真菌，旨在為我國(guó)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展和構(gòu)建生態(tài)平衡奠定根基。