第八章 昆虫病原细菌的利用

第十四章昆虫病原细菌在害虫防治中的利用昆虫自然种群每代的死亡率总在80-99.9%之间，其中有不少死于微生物感染病，而细菌在昆虫病原微生物区系中占大多数。

因此，它们在不同的环境条件下，对昆虫种群数量的调节能起不同程度的作用。

其中某些类群已发展为微生物杀虫剂，大面积应用于森林害虫防治中。

于昆虫有关系的细菌已发现的有数百种，其中已被描述的昆虫病原菌细菌约有90种。

使昆虫致病的细菌多属于真菌目的芽孢杆菌属、肠杆菌属及假单胞菌目的假单孢属。

在分类上没有确定地位的无芽孢杆菌暂时归纳在无芽孢杆菌属中，包括了较多的病原菌。

根据对寄主的依赖程度和侵袭性，这些细菌又可作如下分类：（一）转型病原体在自然解里仅仅在特定的昆虫体内增殖。

因为增殖必须具备特殊条件，所以用人工培养很困难。

一般宿主域窄，经口容易传染。

如日本金龟子芽孢杆菌、缓死芽孢杆菌等专性寄生，寄主范围窄。

（二）兼性病原体在自然界昆虫以外的场所繁殖。

因为增殖不需要特殊条件，所以能够人工培养基培养，在宿主消化管内繁殖，损伤宿主组织，并侵入血体腔内产生毒素。

某些细菌在孢子形成时产生毒素，如果这种毒素进入消化管内，及时细菌不繁殖，也能引起中毒，如能形成芽孢和晶体毒素的苏云金杆菌。

（三）潜在病原体在自然界分昆虫以外的场所增殖，就培养容易这一点来说与兼性病原体相似，不同的是毒素和酶的产生数量少，因而不能入侵血体腔内给宿主造成为害。

如果通过例外的方法侵入血体腔时，则增殖活泼，引起败血症。

作为宿主的昆虫种类很多，不是特特定昆虫种的病原体，如绿脓杆菌。

上述三类病原体中专性病原菌及兼性病原菌已广泛用于田间防治害虫，证明它们有一定的致病力，但是它们对干燥及阳光敏感，毒力变异较大，作为生物农药在田间施用，对于如何有效地处理无芽孢杆菌还有大量问题需要解决。

有人尝试用保护剂与不形成芽孢的细菌一起使用，可行与否，有待进一步验证。

自然界中广泛存在能够引起昆虫疾病的病原细菌，并不是都可以作为一种微生物杀虫剂，而能作为微生物杀虫剂的病因细菌，应该具备下列基本属性：（1）毒力高，菌剂毒力足以压倒害虫的毒力，嫩稳定可靠地使害虫发病致死。

《害虫生物防治》课程大纲一、课程概述课程名称（中文）：害虫生物防治（英文）：Biological Control of Pest课程编号：13371139课程学分：2.0课程总学时：32学时课程性质：专业课二、课程内容简介（300字以内）（1）本课程内容可分三部分。

第一部分总论，讲述害虫生物防治的定义、内容、重要性、发展史、途径和方法等；害虫的发生规律，害虫与天敌之间的对立统一关系。

（2）第二部分是“以虫治虫”，阐述寄生性和捕食性天敌昆虫及其他捕食性生物的类群及其生物学；生物防治的三个途径；天敌调查研究方法及天敌作用的评价等。

（3）第三部分是“以菌治虫”，讲述病原微生物类群、致病机理、制剂生产及其利用以及害虫病原微生物的研究方法等。

三、教学目标与要求（4）本课程重点讲述了害虫重要的寄生性天敌和捕食性种类及防治方法。

通过本门课程的学习，学生可重点掌握主要害虫天敌防治害虫的原理和方法。

四、教学内容与学时安排（一）各章节要点及授课时数第一章绪论（2学时）1．讲授内容（5）害虫生物防治的定义和内容；（6）害虫生物防治的重要性；（7）生物防治的发展史；（8）国内外研究应用成果和发展趋势；（9）生物防治的原则、途径和方法。

2．讲授重点（1）害虫生物防治的重要性；（2）生物防治的途径和方法。

3．讲授方法（1）害虫生物防治的定义着重指出有狭义（传统的）和广义之分，研究内容分条介绍；（2）害虫生物防治的重要性着重讲述化学农药的副作用；（3）生物防治的发展史分四个阶段讲；（4）国内外研究应用成果重点讲述国内在“以虫治虫”和“以菌治虫”方面，特别是我国从1975年以来所取得的成就（不局限于课本）；（5）列表归纳生物防治的途径和方法。

第二章害虫防治理论基础（2学时）1．讲授内容（1）害虫的概念；（2）害虫的发生规律；（3）农业生态系统的运动和发展；（4）天敌的排除效应；（5）害虫防治方法的选择。

2．讲授重点（1）害虫的发生规律；（2）农业生态系统的运动和发展3．讲授方法（1）害虫的概念强调真正需要防治的害虫只占总数的1％；（2）通过分析害虫种群数量变动的内外原因来说明害虫的发生规律，并结合天敌对害虫的跟随现象讲述天敌效能的概念；（3）以对水稻田昆虫生命网的分析说明对农田生态系统要有一个整体的动态的观点；（4）天敌的排除效应讲明概念及天敌排除的方法；（5）害虫防治方法的选择着重指出化学防治、生物防治和农业防治的性质及优点和缺点。

以菌治虫一、教学目标阐述什么是以菌治虫，及以菌治虫的优点和应用。

二、重点难点阐明什么是以菌治虫。

三、教学准备苏云金杆菌一包、教学课件四、教学过程1、以菌治虫又称微生物治虫，主要是利用害虫的病原微生物防治害虫，自然生态系统中，昆虫的疾病是抑制害虫发生的一个重要因素，此外主要指微生物侵染的虫病。

优点：繁殖快，用量少，无残留，无公害，可与少量化学农药混合使用可以增效等。

2、哪些病原微生物有哪些呢?（1）细菌：应用最多的杀虫细菌是苏云金杆菌、松毛虫杆菌、青虫菌等芽孢杆菌一类，这类杀虫细菌对鳞翅昆虫有很强的毒杀作用。

（2）病毒：病毒对害虫的寄生有专业性，一般一种病毒只寄生一种害虫，对天敌无害。

（3）真菌：能寄生在虫体的真菌种类很多，其中利用白僵菌、绿僵菌较为普遍。

3、以菌治虫的应用------生产无公害蔬菜目前用来防治蔬菜害虫的生物农药中,以细菌、病毒、真菌三类微生物杀虫剂渐被人们熟识,治虫效果明显,价格便宜、使用方便。

（1）细菌(苏云金杆菌简称ＢＴ)杀虫剂及其应用。

苏云金杆菌已被发现有多个亚种、已选育出对目标害虫毒效高, 对人畜作物安全,无污染的菌株。

在人工条件下生产加工研制成生物杀虫剂,在世界上年产量最大,应用最为广泛。

对１００多种农林及卫生害虫均有良好的防治效果。

对一些重要蔬菜害虫的防治效果尤为显著。

（效果好、费用低。

）（2）真菌：白僵菌。

一种具有广谱性的昆虫病原真菌。

它可以侵入二百多种昆虫、螨类的虫体。

白僵菌以活孢子进入虫体后，大量繁殖菌丝和分生孢子，同时分泌出白僵素和草酸钙，引发害虫生病，4—5天后即死亡。

死亡后的虫体白色僵硬，白色粉末状的孢子又可以借助风或昆虫继续散，再次侵染害虫。

根据白僵菌的以上特点，人们将白僵菌的孢子收集起来用来杀死害虫，起到以菌治虫效果，也可将白僵菌活孢子接种到家蚕上，引发产生传统的中药——僵蚕。

白僵菌是世界上用以防治害虫面积最大的真菌之一，对防治鞘翅目的害虫特别有效。

美国用以防治害虫的种类有：蚜虫、白粉虱、蛴螬、家蝇、介壳虫、蓟马、蜚蠊(蟑螂)、蝗虫、蚱蜢、蟋蟀、棉铃象、桃跳盲椿、天牛、甘蔗金龟子等。

蚕业科学　第26卷　增刊CANYE KEX UE2000年　11月　生物防治与家蚕病原微生物资源的利用徐兴耀　刘吉平(华南农业大学蚕业服装系,广州　510642)摘　要 简要分析阐述了可作为生物防治资源利用的家蚕病原微生物的种类及其特点以及国内外开发利用病原微生物资源的现状,提出开发利用家蚕病原微生物要注意安全性的研究,并展望了开发利用病原微生物的研究方向。

关键词 生物防治　蚕病　病原微生物　资源 收稿日期2000207208 蚕病学是昆虫病理学的一个分支,它的发展与微生物学、分子生物学、蚕体解剖生理学以及养蚕学的发展分不开。

由于家蚕是一种具有实用价值的经济昆虫,而且具有饲养容易的特点,因而昆虫病理学领域也把家蚕作为一种重要的模式昆虫加以研究,从而有力地推动了蚕病学的研究发展。

蚕病学的基础性研究采用生物学、遗传学、生物化学、生物物理学、免疫学等理论与方法,取得了重大进展,从而促进了蚕病防治技术研究的发展,有效控制了养蚕生产中的蚕病发生危害。

从病原微生物角度,蚕病可分为病毒病、细菌病、真菌病和原虫病等4大类。

迄今为止,病毒病已发现有核型多角体病、质型多角体病、病毒性软化病与浓核病等4种;细菌病有败血病、卒倒病和细菌性肠道病等;真菌病有白僵病、黄僵病、绿僵病、曲霉病、灰僵病等;原虫病主要是微粒子病、变形虫病等。

随着蚕病学研究的深入发展,人们对这些病原微生物的认识也逐渐加深,并逐步扩展到害虫的病理学研究,构建起害虫生物防治的理论基础[1～3]。

目前已知可以杀灭害虫的微生物有近3000种,并且这个数目还在不断的增加。

这些微生物,有不少已用于防治农林牧业和人体健康等方面的害虫,并逐步建立起一种防治害虫的新方法———微生物防治[4,5]。

随着对化学杀虫剂的危害性认识,微生物杀虫剂已逐渐为人们所接受和应用,微生物防治成为最有价值的害虫防治方法之一[6～8]。

90年代以来,棉铃虫、褐飞虱、麦蚜等重大虫害相继暴发成灾,每年损失皮棉50多万t 、粮食1500多万t 。

昆虫病原细菌（苏云金杆菌（Bt））及其应用Bt杀虫剂是一种非常重要的微生物杀虫剂，是目前唯一能通过工业发酵大规模商品生产的微生物杀虫剂，也是世界产量最大的一种微生物杀虫剂。

目前Bt广泛应用于100 多种常发性农业、林业、果树、蔬菜和环境卫生害虫的防治，并有良好效果，在害虫的综合治理中占有及其重要的地位。

在传统生物防治中的份额占90%。

苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis，Bt)是一种自然界中广泛分布的革兰氏阳性细菌，在世界范围内其菌种和基因资源均十分丰富，从昆虫、土壤、储藏品及其尘埃、污水和植被等来源上均已分离到，据估计全世界已分离保存的Bt菌株有60 000多个。

由于它对鳞翅目、鞘翅目、双翅目等9个目的昆虫和螨类等节肢动物，以及动植物寄生线虫、原生动物、扁形动物等有特异性毒杀作用，具有对人畜安全、害虫不易产生抗性、易于工业化生产等优点。

苏云金杆菌的发现：1901年，日本石度Ishiwata从患病的家蚕幼虫（软腐病）体内分离出一种细菌，被命名为猝倒杆菌Bacillus sotto，但当时没有保存下来。

1911年，德国病理学家Berliner从德国苏云金的地中海粉螟中重新分离到一株芽孢杆菌，并于1915年正式定名为苏云金杆菌Bacillus thuringiesis。

此后世界各国先后从蜡螟、家蚕、西伯利亚松毛虫、印度谷螟、一点谷螟、红铃虫及其它鳞翅目幼虫中分离出与苏云金杆菌类似的芽孢杆菌，被陆续命名为苏云金杆菌的各个变种。

是芽孢杆菌属。

从20世纪20年代起，Bt开始大规模生产，并被用来防治欧洲玉米螟。

直到1950年，人们才了解到Bt的杀虫作用是芽孢形成时产生的晶体蛋白所决定。

由于这些蛋白具有杀虫活性，故被称为杀虫晶体蛋白Insecticidal Crystalline Protein ICPs，或δ—内毒素。

1981年，Schnepf等人首次成功地克隆了第一个编码Bt杀虫晶体蛋白的基因，解开了利用基因工程培育抗虫植物的序幕。

五、昆虫病原物和微生物防治害虫的微生物防治指的是利用细菌、真菌、病毒、原生动物以及线虫等病原物（Pathogen）对害虫（以及螨类）的致病作用造成害虫的大量死亡来抑制害虫虫口。

由于昆虫的病原线虫通常都很小，因此习惯上将他们连同细菌、真菌、病毒及原生动物等一起视为昆虫的“病原微生物”，或称“微生物作用物”（Microbial agent）。

使用病原物防治害虫，具有以下优点，因此有些已被广泛应用于农业和林业生产：①有较强的选择性，对脊椎动物无害，对非目标无脊椎动物没有或很少有直接影响；②除对BT 的晶体毒素外，害虫一般不易产生抗药性，病原物在与害虫长期的协同进化过程中适应了昆虫的防卫体系，昆虫对病原物的免疫力长期保持低水平；③同其它生物防治材料相容；④不引起次要害虫暴发；⑤病原物可在寄主种群及其环境中延续下去，扩散开来，持续控制寄主种群；⑥由于生物农药产自天然物质，易被其它生物或自然因素所分解破坏，在环境中不易积累和残留，因而不污染环境；⑦通过选择或遗传改良可获得致病力强的品系；⑧病原物不仅能抑制目标害虫，而且通过保护天敌能深刻地影响目标昆虫的种群；⑨容易进行工业化生产，各种微生物生产工艺相似，且一般无三废产生。

然而，微生物防治也有其自身的弱点或缺点：①由于寄主专化性而使得市场较小；②应用时间范围较严；③致死侵染期较厂；④易被环境因子造成失活；⑤生产成本较高，制剂较难；⑥货架期较短；⑦有些病原物（例如Bt 和球形芽孢杆菌B acillus sphericus）可发展抗性；⑧遗传改良的病原物可能会有潜在风险（Lacey & Kaya, 2000）。

因此，如何发挥病原物的优点，克服其缺点或弥补其弱点，是昆虫病理学和微生物防治工作者的重任。

病原物侵入寄主后会在寄主组织或血淋巴中生长、繁殖。

这一过程在中文里，就病原物讲叫侵染，就寄主讲叫感染；在英文里，皆为infection。

当病原物破坏寄主的组织或产生毒素破坏寄主的生理机能时，就发生疾病，导致寄主代谢失调而死。