微生物细菌杀虫剂
微生物农药是指应用生物活体及其代谢产物制成的防治作物病害、虫害、杂草的制剂,也包括保护生物活体的助剂、保护剂和增效剂,以及模拟某些杀虫毒素和抗生素的人工合成制剂。按照微生物农药的用途,微生物农药可分为微生物杀虫剂、农用抗生素、微生物除草剂、微生物生长调节剂等。
许多微生物具有杀虫作用。已经报道的杀虫微生物有1700多种,包括细菌、病毒、真菌、立克次体和原生动物等。
目前细菌杀虫剂已发展成有一定规模的产业,全世界约有30多个国家的100多家公司生产细菌杀虫剂,品种可达150多个,并已逐渐应用于蔬菜、林业、园艺、卫生、害虫等领域的害虫防治中。已知的杀虫细菌约有100多种,用于杀虫的细菌主要是芽孢杆菌属中的一些种,如苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringinsis)、球形芽孢杆菌(Bacillussphaericus)和日本金龟子芽孢杆菌(Bacilluspopilliae)等。
一、苏云金芽孢杆菌
苏云金芽孢杆菌是目前唯一大规模工业化生产的微生物杀虫剂,也是世界上用途最广、产量最大的微生物杀虫剂。苏云金芽孢杆菌是目前商品化最好的微生物农药,它是1911年从地中海粉螟染病幼虫体内分离到的一种由孢子和内含体组成的杆菌,1915年被正式命名为苏云金芽孢杆菌(Bt),1957年首次上市销售,是美国第一个商品化的微生物农药杀虫剂。目前Bt的产量约占微生物杀虫剂产量的80%,其制剂能用来防治150多种害虫,广泛用于防治农、林、贮藏害虫和医学昆虫。由我国构建的高效杀虫重组苏云金芽孢杆菌已于2000年底通过了安全评价,并获准进行商品化生产。它对600种昆虫和有害生物有活性,对100多种农林害虫及蚊蝇有很好杀灭效果。苏云金芽孢杆菌是一种好氧产芽孢的杆状细菌,它在形成芽孢的同时,在另一端形成伴孢晶体。伴孢晶体是一种蛋白质,在碱性条件下分解成有毒物质,和芽孢共同作用,产生很强的杀菌效果。苏云金芽孢杆菌可产生多种对昆虫有致病性的杀虫毒素,按杀虫毒素存在的部位可分为内毒素和外毒素两大类:外毒素是菌体生长过程中分泌到胞外的代谢产物;内毒素也称晶体毒素,以蛋白质品体结构的形式存在于细胞内,随芽孢释放到胞外。它能分泌了β一内毒素、卵磷脂酶、壳聚精、对昆虫都有毒性。苏云金芽孢杆菌杀虫剂可用液体深层或固体发酵获得不同规格的产品。
二、球形芽孢杆菌杀虫剂
1965年Kellen等人从脉毛蚊(Cullsetaincidens)中分离出一株球形芽抱杆菌后,发现它对蚊虫有致病性。这今已分离出各种球形芽孢杆菌的菌株近700株,仅有50多个菌.株是有毒菌株。球状芽抱杆菌有两类毒素,一种来自营养细胞,是在营养生长期产生的蛋白质,这种蛋白质的基因已被克隆和做序列分析;另一种毒素来源于伴孢晶体,是相对分子质量分别为42000和51000的蛋白质,只有当两种蛋白质在一起时才产生毒性。球形芽孢杆菌的伴孢晶体与苏云金芽抱杆菌不同,它的伴孢晶体被部分地包在芽孢外壁之中,使得芽孢和伴孢晶体在离体的条件下仍是一个整体。
球形芽孢杆菌的杀虫范围仅限于蚊虫的幼虫,它通过取食过程进行感染,蚊子的幼虫在取食8～12h后,即可发生死亡。球形芽抱杆菌在昆虫死后,在虫尸中重新增殖,芽孢的数目增加。因此球形芽孢杆菌的芽孢和伴孢晶体在环境中持效较长,并有可能在环境中再循环。因此,从20世纪80年代中后期开始,球形芽孢杆菌高毒菌株的筛选工作开始受到重视。迄今为止,美国、法国及中国等10个国家研制了不同剂型的产品十余种,但多是一些实验剂型,主要用于杀蚊幼虫的效果评价,我国生产的Bs-10、C3-41等乳剂,曾在野外大面积用于蚊虫的防治
三、日本金龟子芽孢杆菌制剂
日本金龟子芽孢杆菌能使日本金龟子幼虫(蛴螬)产生A型乳状病。第一个日本金龟子芽孢杆菌制剂于1950年在美国登记,成为美国政府批准的第一个生物防治制剂。金龟子芽孢杆菌主要通过芽孢感染和传播。当幼虫吞食芽孢后,芽孢可以在肠道中萌发成杆状的营养细胞,营养细胞能够侵染中肠细胞,随后穿过肠壁进入体腔。幼虫的死亡原因还不是很清楚,一般认为是由于物质耗尽,或是存在稳定毒素,或是氧化酶代谢素乱,金龟子芽孢杆菌的芽孢能在寄主体外存活,营养体也能在人工培养基上生长繁殖,但却不能在人工培养基上正常地形成芽孢。目前,该芽抱杆菌制剂都是采用幼虫活体培养的方式来进行的,在人工培养基中进行发酵生产尚处于试验阶段。