錢禮堯 周永洪

摘要：昆蟲病原真菌具有殺蟲毒力強(qiáng)，不易產(chǎn)生抗性、環(huán)境兼容性好等優(yōu)點(diǎn)，作為一種生物殺蟲劑，是生物防治的重要手段。本文綜述了昆蟲病原真菌的遺傳多樣性、優(yōu)良菌株的篩選以及開發(fā)與應(yīng)用等，并展望了未來昆蟲病原真菌的應(yīng)用發(fā)展前景，為昆蟲病原真菌的進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：昆蟲病原真菌；遺傳多樣性；優(yōu)良菌株篩選

中圖分類號(hào)：S476.12文獻(xiàn)識(shí)別碼：A文獻(xiàn)編號(hào)：1005-6114（2023）02-019-03

當(dāng)前，過多的應(yīng)用化學(xué)防治農(nóng)林病蟲害造成了抗性、環(huán)境污染等問題；生物防治具有不易引發(fā)抗性且環(huán)境友好等特點(diǎn)，其重要性日益凸顯。昆蟲病原真菌以昆蟲為寄主，可在昆蟲群落內(nèi)大范圍傳播，引發(fā)寄主昆蟲大量死亡，在自然界中起著調(diào)控昆蟲種群、防治害蟲、維護(hù)生態(tài)平衡的重要作用，是一種重要的生物防治手段［1］。迄今已報(bào)道的昆蟲病原真菌有100多屬750余種［2］，分屬于真菌的半知菌亞門、接合菌亞門、鞭毛菌亞門、子囊菌亞門及擔(dān)子菌亞門中［3］。昆蟲病原真菌具有害蟲不易產(chǎn)生抗性、主動(dòng)侵染和循環(huán)侵染等優(yōu)點(diǎn)［1］，目前已有多種昆蟲病原真菌作為生物防治藥劑被開發(fā)利用。其中研究最為深入的是白僵菌、綠僵菌、鐮刀菌等。本文主要對(duì)昆蟲病原真菌的遺傳多樣性和優(yōu)良菌株篩選進(jìn)行綜述，展望昆蟲病原真菌未來的應(yīng)用發(fā)展前景。

1昆蟲病原真菌的遺傳多樣性

昆蟲病原真菌具有遺傳多樣性。遺傳多樣性研究在傳統(tǒng)的菌株毒力測(cè)定和生理生化特性的基礎(chǔ)上開展，也可借助不斷進(jìn)步的基因測(cè)序技術(shù)、通過宏觀和微觀手段同時(shí)進(jìn)行。通過SSR、ISSR等分子手段分析發(fā)現(xiàn)，不同寄主來源和地理來源的白僵菌存在較高的DNA水平多樣性，表明白僵菌種內(nèi)和種間變異顯著［4］。胡海燕等通過菌株對(duì)蚜蟲致病性和多糖等活性物質(zhì)的研究，發(fā)現(xiàn)了蟬棒束孢的遺傳多樣性，蟬棒束孢不同菌株?duì)I養(yǎng)物質(zhì)合成能力的不同，說明控制物質(zhì)合成的基因不同，不同菌株在基因水平上表現(xiàn)出差異［5］。分析西雙版納自然保護(hù)區(qū)球孢白僵菌遺傳多樣性發(fā)現(xiàn)，白僵菌不同居群之間有著較高的一致性，但在不同季節(jié)侵染寄主昆蟲時(shí)，優(yōu)勢(shì)基因型菌株發(fā)揮對(duì)主要害蟲種群的自然控制作用［6］。因此，在利用昆蟲病原真菌進(jìn)行害蟲生物防治時(shí)，對(duì)病原真菌的遺傳多樣性研究非常重要。

昆蟲病原真菌的遺傳多樣性與宿主及自身的某些功能性狀相關(guān)。槲皮素是一種廣泛存在于植物中的類黃酮，在醫(yī)學(xué)上有抗菌等相關(guān)藥理作用。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，球孢白僵菌遺傳多樣性與產(chǎn)槲皮素酶具有相關(guān)性，這為開發(fā)應(yīng)用球孢白僵菌新的功能奠定基礎(chǔ)［7］。

昆蟲病原真菌遺傳多樣性與地理來源和寄主來源相關(guān)。來源于不同環(huán)境和不同宿主的菌株，其生物學(xué)活性和殺蟲毒力可能存在較大差異。通過對(duì)不同生境中的土壤對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)綠僵菌屬的遺傳多樣性與不同生境的土壤因子密切相關(guān)，土壤的粘粒含量、含水率等對(duì)其有顯著影響［8］。此外，有研究表明，球孢白僵菌的遺傳多樣性與生境類型相關(guān)，某些基因型在農(nóng)業(yè)土壤中占主導(dǎo)地位，而有些基因型可適應(yīng)不同的環(huán)境條件，包括高度耐受紫外線輻射和高溫［9］。胡曉磊等對(duì)中國(guó)南方白僵菌遺傳多樣性的研究發(fā)現(xiàn)，不同地區(qū)白僵菌的遺傳多樣性與相關(guān)生境中的物種多樣性有關(guān)［10］。昆蟲病原真菌對(duì)不同環(huán)境的適應(yīng)對(duì)于未來的生物防治研究工作有重要意義。

2昆蟲病原真菌優(yōu)良菌株的篩選

昆蟲病原真菌自身毒力相關(guān)基因的表達(dá)和寄主抗藥性會(huì)影響菌株的殺蟲效果，而篩選高毒力菌株可有效提高殺蟲效果。當(dāng)前主要通過自然選育和分子改良等方式篩選對(duì)特定害蟲高效防治的菌株，或者選育出對(duì)多種害蟲及蟲態(tài)均具有防治作用的優(yōu)良菌株。

2.1自然篩選

我國(guó)地域廣闊，地理環(huán)境與氣候條件復(fù)雜，可以篩選出針對(duì)性強(qiáng)的優(yōu)良菌株。分離從野外采集的菌株，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行產(chǎn)孢實(shí)驗(yàn)和殺蟲實(shí)驗(yàn)，觀察其產(chǎn)孢量與毒力高低情況，選擇產(chǎn)孢多、具有高效防治能力的菌株。沈祥祥對(duì)六種綠僵菌和三種白僵菌篩選發(fā)現(xiàn)，對(duì)煙粉虱防治效果最好的是一種白僵菌，并且不會(huì)影響煙粉虱的天敵麗蚜小蜂，可與其同時(shí)使用［11］。

2.2人工育種

人工育種是利用物理誘變因素和化學(xué)誘變劑，獲得殺蟲效果更好的高毒力菌株。紫外誘變、常壓室溫等離子體（ARTP）誘變、離子（N+）注入誘變等是常見的手段，同時(shí)還有復(fù)合誘變，比單一的物理或化學(xué)誘變，效果更佳。通過人工育種，可獲得毒力強(qiáng)，產(chǎn)孢多的菌株。利用紫外與ARTP復(fù)合誘變球孢白僵菌和金龜子綠僵菌，發(fā)現(xiàn)誘變菌株的毒力、耐紫外、耐熱性等都會(huì)比野生菌株增強(qiáng)［12］。

2.3基因工程

基因工程是利用先進(jìn)的生物學(xué)技術(shù)，在分子水平上作用于昆蟲病原真菌的基因，通過定向誘變，提高菌株的殺蟲活性。研究發(fā)現(xiàn)Mad1基因?qū)肭蜴甙捉┚袝?huì)提高其對(duì)昆蟲組織的吸附能力，同時(shí)對(duì)植物表皮組織不存在吸附現(xiàn)象，提高了菌株的殺蟲效率［13］。

3昆蟲病原真菌的開發(fā)與應(yīng)用

昆蟲病原真菌菌種豐富，研究歷史久遠(yuǎn)，在《舊五代史五行志》中首次記載了蝗蟲的蟲霉流行病。我國(guó)在上世紀(jì)五十年代開始，進(jìn)行了白僵菌的相關(guān)研究［14］。進(jìn)入21世紀(jì)，生物科學(xué)相關(guān)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，昆蟲病原真菌研究已經(jīng)有了長(zhǎng)足進(jìn)展。迄今為止，已有170余種真菌殺蟲劑產(chǎn)品被開發(fā)利用，常用于害蟲防治的是綠僵菌屬、白僵菌屬和擬青霉屬等［15］，以上真菌宿主范圍廣，容易大規(guī)模生長(zhǎng)，且表現(xiàn)出與商用殺蟲劑相似的功效。

昆蟲病害中約有70%為真菌病害，昆蟲病原真菌作為微生物殺蟲劑，具有顯著的社會(huì)效益和生態(tài)效益，是害蟲綜合治理中重要的生物防治手段［16］?；瘜W(xué)農(nóng)藥是近代以來防治蟲害的主要方式，但近年來對(duì)于化學(xué)農(nóng)藥危害的認(rèn)識(shí)也日益清晰。昆蟲病原真菌具有殺蟲效果好、分布廣、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，已被開發(fā)成生物制劑，成為害蟲防治中化學(xué)農(nóng)藥的替代品，減少化學(xué)農(nóng)藥的負(fù)面作用。

球孢白僵菌是一種普遍存在的真菌，寄主范圍多樣化，是生物防治害蟲廣泛使用的菌劑。不僅對(duì)害蟲產(chǎn)生致病性，還使植物產(chǎn)生抗病能力，同時(shí)促進(jìn)植物生長(zhǎng)。隋麗等針對(duì)玉米大斑病脅迫下球孢白僵菌對(duì)玉米植株影響的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，球孢白僵菌在玉米植株內(nèi)有較高的定殖率，可促進(jìn)植株生長(zhǎng)，有效降低玉米大斑病的發(fā)病率［17］。

4昆蟲病原真菌的研究展望

昆蟲病原真菌具有種類多、分布廣、寄生害蟲多、無環(huán)境污染等眾多優(yōu)點(diǎn)，但其從選種、育種、菌株的生產(chǎn)到田間利用等方面都存在著較多問題。針對(duì)昆蟲病原真菌的研究應(yīng)發(fā)揮優(yōu)點(diǎn)，克服缺點(diǎn)。為應(yīng)對(duì)昆蟲病原真菌生物防治低效率的問題，可以通過與生物殺蟲劑、化學(xué)農(nóng)藥、表面活性物質(zhì)等混合，提高對(duì)害蟲的防治效果［18］。昆蟲病原真菌也可以應(yīng)用于衛(wèi)生害蟲的防治，有研究表明白僵菌可以控制蚊子、蠅、蚤、臭蟲等衛(wèi)生害蟲［19］。

昆蟲病原真菌制劑的開發(fā)應(yīng)用潛力巨大。利用現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)，分析菌株毒力的影響因素以及菌株的致病機(jī)制，用基因組學(xué)揭示昆蟲病原真菌的種內(nèi)和種間進(jìn)化機(jī)制，真菌與害蟲的相互作用機(jī)制，可為開發(fā)應(yīng)用新菌劑進(jìn)行生物防治提供理論支持。加快昆蟲病原真菌的應(yīng)用進(jìn)程，應(yīng)改進(jìn)工廠化生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)環(huán)境兼容性更好、殺蟲更高效的生物農(nóng)藥。未來不僅要繼續(xù)篩選高毒力菌株、創(chuàng)新研發(fā)新菌劑，還要不斷探索，深入研究昆蟲病原真菌精準(zhǔn)化防治特定害蟲，建立昆蟲病原真菌防治蟲害的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

［1］Saif-Ur-Rehman.10種真菌對(duì)三種昆蟲的毒力差異與調(diào)控宿主基因表達(dá)模式研究［D］.西北農(nóng)林科技大學(xué)，2019.

［2］Paschapur A，Subbanna A，Singh A K，et al.Unraveling the importance of metabolites from entomopathogenic fungi in insect pest management［M］//Microbes for Sustainable lnsect Pest Management. Springer，Cham，2021：89-120.

［3］張克勤，高松，劉杏忠.我國(guó)殺蟲真菌的研究現(xiàn)狀與展望［J］.植物保護(hù)，1996（1）：43-46.

［4］ Sugimoto M，Koike M，Hiyama N，et al. Genetic，morphological，and virulence characterization of the entomopathogenic ungus Verticillium lecanii［J］. Journal of Invertebrate Pathology，2003，82（3）：176-187.

［5］胡海燕.蟬棒束孢（蟬擬青霉）的遺傳多樣性研究［D］.貴州大學(xué)，2009.

［6］李亦菲，鄭亞強(qiáng)，趙永鑫，等.西雙版納自然保護(hù)區(qū)球孢白僵菌的遺傳多樣性［J］.植物保護(hù)學(xué)報(bào)，2020，47（2）：302-311.

［7］Costa E M，Pimenta F C，Luz C，et al. Beauveria bassiana：quercetinase production and genetic diversity［J］.Brazilian Journal of Microbiology，2011，42：12-21.

［8］楊億.不同生境土壤中綠僵菌的物種及遺傳多樣性研究［D］.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2019.

［9］Bidochka M J，Menzies F V，Kamp A M. Genetic groups of the insect-pathogenic fungusBeauveria bassiana are associated with habitat and thermal growth preferences［J］.Archives of Microbiology，2002，178（6）：531-537.

［10］胡曉磊，何玲敏，陳雪，等.中國(guó)南方球孢白僵菌的遺傳多樣性和種群遺傳結(jié)構(gòu)［J］.中國(guó)生物防治學(xué)報(bào)，2013，29（1）：31-41.

［11］沈祥祥.煙粉虱高毒力昆蟲病原真菌篩選及其應(yīng)用研究［D］.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2019.

［12］黃玉.金龜子綠僵菌誘變選育及發(fā)酵條件優(yōu)化研究［D］.安徽工程大學(xué)，2020.

［13］趙宇，張佳詩，劉艷微，等.創(chuàng)制轉(zhuǎn)Mad1基因球孢白僵菌工程菌株提高對(duì)玉米螟毒力［J］.玉米科學(xué)，2019，27（5）：39-44+51.

［14］林伯欣.應(yīng)用白僵病菌防除甘薯象鼻蟲初報(bào)［J］.昆蟲學(xué)報(bào)，1956（4）：539-540.

［15］劉春來.昆蟲病原真菌在農(nóng)林害蟲生物防治中的應(yīng)用［J］.黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017（3）：68-73.

［16］余垚穎，郭應(yīng)菊，楊雪，等.我國(guó)蟲生真菌的研究現(xiàn)狀［J］.四川農(nóng)業(yè)科技，2018（12）：27-29.

［17］隋麗，路楊，遲瑞凱，等.玉米大斑病脅迫下球孢白僵菌對(duì)玉米植株的影響及定殖規(guī)律研究［J/OL］.中國(guó)生物防治學(xué)報(bào)：1-13［2022-11-17］.

［18］Herrick N J，Cloyd R A. Direct and indirect effects of pesticides on the insidious flower bug（Hemiptera：Anthocoridae） under laboratory conditions［J］.Journal of Economic Entomology，2017，110（3）：931-940.

［19］呂文祥，王海防，程鵬，等.球孢白僵菌對(duì)媒介蚊蟲的防治效果觀察［J］.中國(guó)病原生物學(xué)雜志，2021，16（11）：1263-1266.2023年第2期總第197期試驗(yàn)研究試驗(yàn)研究2023年第2期總第197期