微生物农药

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微生物农药
微生物农药是利用微生物本身及其代谢产物防治植物病、虫害及其杂草的制剂。一般分为微生物杀虫剂、微生物除草剂和农用抗生素三大类。    微生物农药与化学农药相比，具有对人、畜、植物和益虫无  害，对环境无残留的特点，是人们公认的“无公害农药”，是目前“生态农业”、“绿色农业”、“可持续发展农业”病虫害防治中首推的农药，是植物病虫害综合防治的重要手段之一。    一、微生物治虫    利用病原微生物防治害虫，是国际上近20年植保工作中发展较快的一个领域，国内外已有多种生物杀虫剂作为商品生产。如BT乳剂，其应用前景和实效都非常好。    按照杀虫微生物的主要特点，可以分为两大类，一类是含有杀死害虫的生物毒素，如苏云金杆菌等，它们被敏感害虫吞食，或由其他途径侵入虫体后，敏感害虫中毒死亡。另一类是敏感害虫的传染性病原体，敏感害虫被感染后发病、致死，并且成为传染源，经扩散后成为敏感害虫的流行病害，如白僵菌、金龟子乳状病杆菌和各种昆虫病毒等。  
  (一)苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)    已知的杀虫细菌有90多个种，大多数是芽孢杆菌。其中应用最成功的是苏云金芽孢杆菌。苏云金杆菌是贝尔林氏(Berliner)1911年在德国苏云金—个面粉厂的地中海粉螟中分离出来的一株芽孢杆菌，1915年定名，1930年以后开始防治农业害虫。目前已有29个变种。    我国在苏云金杆菌的研究中也发现了一些新的菌株。如杀螟杆菌、松毛虫杆菌、玉米螟杆菌等。苏云金杆菌的杀虫范围很广，全世界对此菌敏感的昆虫达4 000多种。1、苏云金杆菌形态及培养特征 苏云金杆菌，菌体大小为1．0—1．2umX3.0—5.0um，两端钝圆，G+，周生鞭毛，运动或不运动，单生或形成短链。内生芽孢椭圆形或圆形，直径小于菌体宽度，在内生芽孢形成的同时，在孢囊内还形成菱形或正方形的晶体，称伴孢晶体。这时的菌体，称芽孢囊。芽孢囊破裂后放出游离的芽孢和晶体，苏云金杆菌是好气性的，对营养条件要求不严格，能利用多种碳源和氮源。 2、苏云金杆菌的毒素及致病机理    苏云金杆菌的主要毒素是伴孢晶体，又称δ—内毒素。它是一种蛋白质晶体，完整的伴孢晶体并无毒性，当它被敏感昆虫的幼虫吞食后，在肠道碱性条件和酶的作用下，或单纯在碱性条件下，伴孢晶体水解成毒性肽，毒性肽的分子量大小依变种的不同而异。    对伴孢晶体毒素敏感的昆虫主要有鳞翅目、双翅目和鞘翅目幼虫。据报道：苏云金杆菌根据其杀虫晶体蛋白质氨基酸序列的同源性，可将它们分为17群94亚类，其中cryl的表达产物对鳞翅目昆虫有特异毒性，cry3A的表达产物对鞘翅目昆虫有特异毒性。由于各类基因都具备各自的杀虫特异性，因而天然菌株杀虫谱较窄，为了克服这一缺陷，国内外利用生物工程的方法，构建了高效、广谱、作用持久的工程菌，其中一些菌株已制成商品应用到生产实践中。如Ecogen公司研制的生物杀虫剂Foil的有效成分就是通过接合转移将cry3A和cryAc基因进行组合形成的工程菌。对鳞翅目和鞘翅目均有杀虫作用，已用于多种作物的生物防治。    当敏感昆虫吞食含伴孢晶体和芽抱的混合制剂后，在肠道中被碱性肠液水解产生毒性肽，毒性肽首先作用于中肠的上皮细胞，使上皮细胞剥落、肠壁穿孔、芽孢侵入血腔，萌发和大量繁殖，同时肠液也进入血腔，使幼虫患败血症而死亡。昆虫中毒后表现的症状为：食欲减退、停食、行动迟钝、上吐下泻、死后虫体软化、变黑，腐烂发臭。3、苏云金杆菌制剂的生产和应用 苏云金杆菌对营养物质的要求不严，能在常用的细菌培养基(如牛肉膏蛋白胨培养基)中生长快而旺盛、并形成芽孢和伴孢晶体。在以黄豆、花生饼粉、棉籽仁粉、玉米浆等农副产品为主要养料的深层发酵中进行大量培养，每毫升发酵液活芽孢数可达20亿～150亿。发酵液加填充料经板框压滤浓缩后，用喷雾干燥法制成菌粉，或将发酵液浓缩(离心或真空减压浓缩)后，加助剂制成乳剂、液剂或油剂。苏云金杆菌制剂亦可用半固体发酵法进行生产。    在农业害虫的防治中，大面积应用苏云金杆菌防治取得显著效果的主要有：菜青虫、小菜蛾、稻苞虫、稻纵卷叶螟、棉造桥虫、玉米螟、茶毛虫、松毛虫等。   
(二)白僵菌    已知的杀虫真菌，种类很多。但至今已成为商品的仅有白僵菌和绿僵菌。1、白僵菌形态特征与生理特性 白僵菌属于半知菌亚门、白僵菌属(Beauveria)。该属有球孢白僵菌、卵孢白僵菌和小球孢白僵菌三个种。我国主要应用的是球孢白僵菌。    球孢白僵菌菌丝细长，无色透明，直径1.5～2.0um，有隔膜。菌落平坦呈绒毛状，后期呈粉状，表面白色至淡黄色。分生孢子梗多次分叉，聚集成团呈花瓶状，分生孢子着生于小梗顶端，孢子球形。白僵菌的生长温度范围为5～35℃，其中22～26℃，相对温度95％以上，有利于菌丝生长，30℃以下，相对湿度低于70％，有利于分生孢子产生，而孢子萌发要求相对湿度95％以上。    白僵菌属好氧性微生物，培养菌种时，最好用固体培养。白僵菌在培养基上可保持1—2年，在低温干燥条件下可存活5年，在虫体上可维持5个月。    2、白僵菌的致病机理 在适宜条件下，分生孢子接触虫体后便萌发长出芽管，并分泌几丁质酶溶解虫体表皮侵入体内，或由气门进入，引起发病。    白僵菌一旦侵入虫体就大量繁殖，形成许多长筒形孢子(节孢子)，这些筒形孢子在虫体内反复增殖，充满昆虫血液，影响血液循环，加上病原菌大量吸取体液和养分，并分泌白僵菌素破坏组织，约2～3天死亡。死亡的虫体很快变得干硬，体内的菌丝沿着气门、节间伸出体外，顶端产生分生孢子，虫体披着白色茸毛，称白僵虫。条件适宜，从孢子接触到形成白僵虫，仅需7—10天时间。病死的僵虫上产生的大量孢子又继续侵染其它虫体，条件适宜将引起田间昆虫病害的流行。    白僵菌对营养物要求不严，在以黄豆饼粉或玉米粉等为原料的半固体培养基中生长良好，并形成分生孢子。培养物干燥后制成白僵菌制剂。    白僵菌目前主要用于防治松毛虫、玉米螟，尤其是对松毛虫的防治效果更好。