新型生物农药白僵菌及其在果树害虫防治中的应用

使用化学农药防治害虫目前是确保农业丰收的有效手段之一，但长期、大量及不合理使用化学农药带来了环境污染、农产品安全、破坏生态平衡等诸多问题。随着环保要求的提高及可持续发展战略的提出，相关研究者不断在探索有效的综合治理害虫方法及可持续控制手段。生物农药具有环境友好，对高等动物安全及不杀伤天敌等特点，逐渐为人们所认识。积极研究与利用生物杀虫剂，寻求有效的生物防治手段，对保障生态平衡、农副产品安全及可持续发展具有深远的现实意义。生物农药是替代高毒化学农药的选择之一，是农药工业的发展方向之一。

1835年，意大利学者Agosino Bassi发表文章指出白僵菌是引起家蚕白僵病的病原微生物，并且能够在家蚕之间相互传染，由此奠定了昆虫病理学的基础。长期以来，白僵菌作为害虫生物防治的重要手段而受到广泛关注和深入研究，它是最早被用作杀虫剂的虫生真菌，也是国内外研究最多、应用最广的虫生真菌之一，是极其重要的昆虫病原真菌。其寄主广泛，十余个目，700多种昆虫及蜱螨类。白僵菌具有寄主范围广、致病力强、持续控制中害、易工业化生产培养、对人畜及天敌安全、环境友好及目标害虫不易产生抗性等特点，长期以来被用作防治害虫的重要手段。早在19世纪90年代，美国利用白僵菌防治麦长蜷。1938年美国人Lefebvre从我国东北引进侵染玉米螟的白僵菌进行室内和田间试验，并取得了一些进展。1938年，日本学者水户武夫等就研究过利用白僵菌防治赤松毛虫。20世纪70年代初期，法国就用布氏白僵菌成功地防治森林西方五月鳃金龟。前苏联也是研究及使用白僵菌防治害虫的主要国家之一。我国20世纪50年代开始白僵菌研究和应用，成功防治40余种害虫。尤其成功应用球孢白僵菌大面积防治玉米螟及松毛虫取得了举世瞩目的经济效益及环境效益。

1 白僵菌的分类生物学特性

白僵菌是最常见的昆虫病原真菌，在分类上属半知菌亚门，丝孢纲，丛梗孢目，白僵菌属。白僵菌属寄主广泛，先后有许多新种出现，目前得到承认有8种，球孢白僵菌，布氏白僵菌、白色白僵菌、蠕孢白僵菌、粘孢白僵菌、多形白僵菌，蜘蛛白僵菌及苏格兰白僵菌。目前作为杀虫剂使用的主要是球孢白僵菌及布氏白僵菌。白僵菌在虫体上具有蔓延的白色菌丝，其菌落呈绒状、丛卷毛至粉状，菌落培养初期多呈白色，后期呈淡黄色，偶成淡红色；有的很快形成粉层状孢子，有的继续保持絮状。气生菌丝透明，光滑、薄壁，疏松，有时成簇生长。产孢细胞常浓密簇生。但有时轮生或单生，直接着生在气生菌丝、稍有分化的分生孢子梗或膨大的泡囊上，瓶状，下部膨大并延长成颈状，在顶生的分生孢子下方不远处在分枝产孢，反复向顶部合轴式产孢，结果形成呈膝状（“之”字形）弯曲的小齿状产孢轴。产孢细胞核和孢囊常增生，在分生孢子梗及菌丝上聚成球状到卵状的相当密实的孢子头分生孢子单孢，透明，薄壁，无厚埂孢子。

白僵菌可通过分生孢子、芽生孢子、节孢子，内生孢子和菌丝体的断裂等多种方式进行无性繁殖，其生活史类型属多孢型。白僵菌生长发育与环境因素如温度、湿度、光照、氧气、氢离子浓度、营养物质有很大关系。其中湿度对白僵菌孢子生长发育影响最大，白僵菌分生孢子的萌发和菌丝生长，均要求较高的空气相对湿度。湿度在95%以上，分生孢子萌发迅速，湿度在95%以下孢子萌发所需要的时间要长得多，湿度90%以下则较难萌发。湿度还关系到白僵菌的传播与流行。在温度较高的环境条件下，孢子萌发长出芽管，穿透昆虫体壁进入血腔，白僵菌便利用寄主营养而生长繁殖，芽管伸长为菌丝，而后在血腔中以芽殖方式产生大量芽生孢子。在高湿条件下，菌丝自虫尸表面长出，产生分生孢子，并借此开始新的感染。温度则通常关系到孢子发芽和菌丝生长的速度及致病率的高低。分生孢子在5~30℃均能发芽，生长。分生孢子萌发和菌丝生长的适温范围为18~28℃，最适温为25℃；35℃下短时间处理对孢子萌发和菌丝生长基本无影响，而在高于37℃条件下培养则一般不能萌发。温度过低（15℃以下），孢子萌发率低，菌丝生长缓慢。

光照对白僵菌孢子的萌发、菌丝生长、孢子产生均有一定的影响，在黑暗条件下，孢子萌发时间缩短，菌丝生长速度缓慢，但菌落显著增厚，该种菌落再经过一段时间的光照就可以形成大量的孢子。在一定的光照强度范围内，孢子数量随光的强度增加而增加。氧气对分生孢子、菌丝生长均有促进作用。白僵菌对酸碱度有广泛的适应性，白僵菌孢子在pH值3.0~9.4均能萌发，在pH值4.4的条件下，孢子萌发最快，且萌发率最高。在pH4.5~5.0的环境中，菌丝生长最旺盛，而形成分生孢子则以pH值6.0的环境为最好。

白僵菌对营养的要求，主要是碳源和氮源以及少量微量元素。碳水化合物作为其生长能源，碳作为生物合成的骨架，氮源是合成氨基酸、细胞蛋白及核酸物质的重要元素。含淀粉和糖类等物质的农副产品，可提供碳源营养和能量来源。白僵菌对氮源的要求不甚严格，无机氮源如硫酸铵、硝酸铵、硝酸钾及有机氮源如蛋白胨、酵母膏、玉米浆、大豆饼粉等都能提供其生长和产孢所需的氮源，但无机氮源不及有机氮源好。矿物质是白僵菌等虫生真菌生长过程不可缺少的，其主要功能是用作细胞构成的主要成分，作为酶的组成部分，并维持酶的活性，调节细胞的渗透压、氢离子浓度及氧化还原电位等，一般所需的矿物质包括硫、磷、镁、钾、钠、钙、铁等。

白僵菌在培养基上可保持1~2年，干燥条件下甚至可以存活5年，虫体上维持6个月，Marques等发现在相对湿度15.5%，温度为-7℃的条件下白僵菌纯孢粉在保存80个月后仍有活性。

2 白僵菌的杀虫机制

2.1 侵染途径及致病过程

白僵菌感染的途径因昆虫的种类、虫态、环境条件等不同而有差别，主要通过表皮侵入昆虫，也可通过消化管、气孔、伤口等途径侵入虫体。白僵菌对寄主的侵染一般要经历10个阶段，即：①分生孢子附着于寄主体表；②孢子在寄主体表萌发；③芽管穿透表皮进入寄主体腔；④菌丝在寄主血腔内生长；⑤产生有毒代谢物；⑥寄主死亡；⑦菌丝侵入寄主的所有器官；⑧菌丝穿出寄主体表；⑨在寄主体表重新形成孢子；⑩分生孢子扩散。其中只要经历4~5个阶段，就可以使昆虫致病。