關(guān)鍵詞:小菜蛾幼蟲(chóng);生防菌株篩選;毒力測(cè)定;粉紅粘帚霉;產(chǎn)毒條件優(yōu)化
小菜蛾(Plutella xylostellaL.)隸屬于鱗翅目菜蛾科菜蛾屬,又稱小青蟲(chóng)、兩頭尖,為害白菜、蘿卜等十字花科蔬菜最為嚴(yán)重。它啃食蔬菜葉片,導(dǎo)致葉片變成網(wǎng)狀,品質(zhì)下降,銷售受到影響。小菜蛾一直在我國(guó)南方省份嚴(yán)重發(fā)生,導(dǎo)致許多蔬菜作物失去原有價(jià)值,一些地區(qū)甚至顆粒無(wú)收,種植戶們苦不堪言,已成為一種亟待防治的主要害蟲(chóng)之一。
目前,已從化學(xué)防治、物理防治、生物防治以及一些農(nóng)業(yè)防治等領(lǐng)域?qū)π〔硕甑姆乐巫龀鲅芯浚渲猩锓乐问禽^為高效且對(duì)人畜低毒或無(wú)毒的防治方法。有研究表明,蠟蚧輪枝菌(Ver-ticilliu.m lecanii)、球孢白僵菌(Beauveria bassi-ana)及金龜子綠僵菌(Metarhizium anisopliae)菌劑的10倍稀釋液對(duì)小菜蛾都具有很好的防治效果。但關(guān)于粉紅粘帚霉(Clonostachys rosea)、淡紫擬青霉(Purpureocillium lilacinum)、02號(hào)生赤殼屬(Bionectria sp.)菌株防治小菜蛾的研究還未見(jiàn)報(bào)道。粉紅粘帚霉作為一種在世界范圍內(nèi)廣泛分布的絲狀真菌,具有很高的生防潛力。它是自然界中一類重要的寄生真菌,可寄生于植物、昆蟲(chóng)和線蟲(chóng)活體內(nèi),也是一種重要的重寄生菌,除了用于防治蟲(chóng)害外,還可用于防治病害且防治效果較好。蘆俊佳等曾對(duì)粉紅粘帚霉防治楚雄腮扁葉蜂幼蟲(chóng)進(jìn)行過(guò)研究,發(fā)現(xiàn)其具有較好的防治效果。同時(shí),也有一些研究表明,粉紅粘帚霉對(duì)植物生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用。淡紫擬青霉是很多植物寄生線蟲(chóng)的重要天敵,是一種極具推廣潛力的生防菌和功能菌。孫漫紅等曾報(bào)道過(guò)淡紫擬青霉M-14具有很強(qiáng)的殺線蟲(chóng)活性。Lopez等通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)淡紫擬青霉對(duì)棉花蚜蟲(chóng)有較強(qiáng)防效。02號(hào)生赤殼屬菌株首次被發(fā)現(xiàn)是在對(duì)紅豆杉(Taxus chinensis var. maLrez)內(nèi)生真菌的研究中,被歸類為生赤殼科,一系列抑菌試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)并證明其代謝產(chǎn)物具有明顯的抗菌作用。
真菌的產(chǎn)毒與培養(yǎng)環(huán)境息息相關(guān),比如培養(yǎng)基類型、培養(yǎng)基pH值、培養(yǎng)時(shí)間、光照條件、振蕩培養(yǎng)條件等,對(duì)培養(yǎng)條件進(jìn)行優(yōu)化有利于生防真菌的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用和害蟲(chóng)防治。本研究選用粉紅粘帚霉、淡紫擬青霉、02號(hào)生赤殼屬菌株對(duì)小菜蛾幼蟲(chóng)進(jìn)行噴霧浸染,首先篩選出對(duì)小菜蛾生防效果較好的高毒力菌株,繼而測(cè)定其對(duì)小菜蛾的半致死濃度(LC50)和半致死時(shí)間(LT50),優(yōu)化其產(chǎn)毒條件,以期為小菜蛾的生物防治提供新的微生物資源,為高毒力菌株的開(kāi)發(fā)利用提供理論依據(jù)。
1材料與方法
1.1試驗(yàn)材料
1.1.1供試菌株粉紅粘帚霉SWFUYOO、02號(hào)生赤殼屬菌株SWFUY02、淡紫擬青霉SWFUY08來(lái)源于云南省森林災(zāi)害預(yù)警與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。
1.1.2供試蟲(chóng)源3齡小菜蛾幼蟲(chóng)購(gòu)于濟(jì)源白云實(shí)業(yè)有限公司。
1.1.3儀器與試劑TGL-16G型臺(tái)式離心機(jī),上海安亭科學(xué)儀器廠產(chǎn)品:GXM-358A型光照培養(yǎng)箱,寧波江南儀器廠產(chǎn)品:XB-K-25型血球計(jì)數(shù)板,上海求精生化試劑儀器有限公司產(chǎn)品;MQW-63R型振蕩培養(yǎng)箱,上海曼泉儀器有限公司產(chǎn)品。其他試劑均為分析純。
1.1.4培養(yǎng)基馬鈴薯葡萄糖瓊脂(potato dex-trose agar,PDA)培養(yǎng)基:葡萄糖20g,瓊脂粉20g,馬鈴薯200g,蒸餾水1000mL。馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基(potato sucrose agar,PSA):蔗糖20g,瓊脂粉20g,馬鈴薯200g,蒸餾水1000mL。察氏液體培養(yǎng)基(Czapek):KN03 2g,KCl0.5g,F(xiàn)eS040.01g,K2 HP041g.MgS04.7H2 00.5g,蒸餾水1000mL。薩氏葡萄糖瓊脂酵母膏(Sachs dex-trose agar yeast,SDAY):酵母浸粉20g,葡萄糖40g,蛋白胨10g,蒸餾水1000mL。
1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法
本試驗(yàn)于2023年2月在西南林業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院實(shí)驗(yàn)室與云南省森林災(zāi)害預(yù)警與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。
1.2.1凍存菌株活化培養(yǎng)活化培養(yǎng)所用培養(yǎng)基為PDA培養(yǎng)基。將凍存的粉紅粘帚霉、02號(hào)生赤殼屬、淡紫擬青霉進(jìn)行活化,每種菌株活化30皿,恒溫恒濕培養(yǎng)箱中培養(yǎng)15~30d待用。
1.2.2孢子懸浮液制備取培養(yǎng)15~30d且長(zhǎng)滿菌絲的培養(yǎng)皿,用含吐溫80的無(wú)菌水進(jìn)行洗脫,多次攪拌,過(guò)濾菌絲得到孢子懸浮液,將三種菌株孢子懸浮液均通過(guò)16格×25格血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)確定孢子濃度為1.0x108個(gè)孢子/mL。計(jì)算公式為:
孢子濃度(個(gè)/mL)=每小方格中孢子平均數(shù)x400x104×稀釋倍數(shù)。
1.2.3生防菌篩選采用噴霧法進(jìn)行。設(shè)置粉紅粘帚霉、淡紫擬青霉、02號(hào)生赤殼屬菌株為試驗(yàn)組,以無(wú)菌水為對(duì)照組,每組重復(fù)3次,每重復(fù)20頭3齡小菜蛾幼蟲(chóng)。小菜蛾幼蟲(chóng)先用無(wú)菌水噴霧處理消毒,處理后吸干水分,然后用三種菌株的孢子懸浮液(1.0x108個(gè)孢子/mL)對(duì)小菜蛾幼蟲(chóng)進(jìn)行噴霧處理,將處理后的小菜蛾幼蟲(chóng)連同蔬菜葉片一起放入墊有濕棉花和用無(wú)菌水濕潤(rùn)濾紙的培養(yǎng)皿中,用透明保鮮膜封閉培養(yǎng)皿后再在透明膜上用針扎70個(gè)小孔。之后三種菌株分別做好標(biāo)記,對(duì)照組編號(hào)為CK,放人培養(yǎng)箱中恒溫恒濕培養(yǎng),每隔6h觀察一次,記錄死亡蟲(chóng)數(shù)并計(jì)算死亡率。
死亡率(%)=死亡蟲(chóng)數(shù)/試驗(yàn)總蟲(chóng)數(shù)×100;
校正死亡率(%)=(試驗(yàn)組死亡率一對(duì)照組死亡率)/(1-對(duì)照組死亡率)×100。
死亡判定標(biāo)準(zhǔn):用細(xì)毛筆輕觸小菜蛾腹部,不動(dòng)者視為死亡。
觀察到部分死亡小菜蛾幼蟲(chóng)尸體上長(zhǎng)出菌絲后,挑出菌絲接到新的培養(yǎng)基上,置于恒溫恒濕培養(yǎng)箱中培養(yǎng)7~10d.觀察新長(zhǎng)出菌株的形態(tài)特征,并與浸染生防菌株的形態(tài)特征進(jìn)行比較,確定小菜蛾幼蟲(chóng)死因是生防菌株浸染所致。
1.3高毒力菌株毒力測(cè)定
對(duì)預(yù)先培養(yǎng)的生長(zhǎng)良好的高毒力菌株進(jìn)行洗脫,確定孢子懸浮液濃度。設(shè)置測(cè)定半致死濃度的孢子懸浮液濃度梯度為1.0x104、1.0x105、1.0x106、1.0x107、1.0x108個(gè)孢子/mL。測(cè)定半致死時(shí)間的孢子懸浮液濃度為1.0x108個(gè)孢子/mL。制備好的孢子懸浮液用1.2.3的方法進(jìn)行處理,并觀察記錄數(shù)據(jù)。
1.4高毒力菌株產(chǎn)毒條件優(yōu)化
1.4.1不同培養(yǎng)基對(duì)高毒力菌株產(chǎn)毒的影響選用不加瓊脂的PDA培養(yǎng)基(以下用PDB表不)、PSA培養(yǎng)基、SDAY培養(yǎng)基、Czapek液體培養(yǎng)基進(jìn)行測(cè)定。挑取3塊5 mm的高毒力菌株菌餅放于配制好的培養(yǎng)基中,于黑暗條件下28℃、180r/min搖床中培養(yǎng),7d后通過(guò)4層紗布和兩層濾紙過(guò)濾,8000r/min離心10min,上清液即為無(wú)菌絲的粗毒素。將提取出的粗毒素用噴霧法處理小菜蛾幼蟲(chóng),方法與1.2.3中的一致,每6h記錄一次小菜蛾幼蟲(chóng)死亡數(shù),計(jì)算校正死亡率。培養(yǎng)觀察期間分別以對(duì)應(yīng)的粗毒素保濕,對(duì)照采用無(wú)菌水處理。
1.4.2不同初始pH值對(duì)高毒力菌株產(chǎn)毒的影響
設(shè)置pH值為5、6、7、8、9共5個(gè)處理,以PDB培養(yǎng)基為基礎(chǔ)培養(yǎng)基培養(yǎng)7d后提取粗毒素,按1.4.1的方法進(jìn)行提取和處理小菜蛾幼蟲(chóng),并記錄數(shù)據(jù)。
1.4.3不同培養(yǎng)時(shí)間對(duì)高毒力菌株產(chǎn)毒的影響
設(shè)置3、5、7、9d和11d共5個(gè)培養(yǎng)日寸間,以PDB培養(yǎng)基為基礎(chǔ)培養(yǎng)基,分別于不同培養(yǎng)時(shí)間提取粗毒素,按1.4.1的方法進(jìn)行提取和處理小菜蛾幼蟲(chóng),并記錄數(shù)據(jù)。
1.5數(shù)據(jù)處理與分析
試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Microsoft Excel進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理并作圖,用SPSS 26.0軟件中Duncan's新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性比較(Plt;0.05)。
2結(jié)果與分析
2.1生防菌株篩選
死亡小菜蛾幼蟲(chóng)體表菌絲回接培養(yǎng)7~10d后觀察形態(tài),發(fā)現(xiàn)從幼蟲(chóng)體表長(zhǎng)出的菌株形態(tài)和生長(zhǎng)狀況與接種的菌株一致,表明小菜蛾幼蟲(chóng)死因是受到接種菌株的浸染。小菜蛾幼蟲(chóng)接種不同菌株的校正死亡率如圖1所示,粉紅粘帚霉SWFUYOO、02號(hào)生赤殼屬菌株SWFUY02、淡紫擬青霉SWFUY08對(duì)小菜蛾幼蟲(chóng)均有致死作用,60h時(shí)累計(jì)校正死亡率分別為98.04%、47.06%和54.90%。綜合比較三種生防菌株對(duì)小菜蛾幼蟲(chóng)的浸染致死率,發(fā)現(xiàn)粉紅粘帚霉對(duì)小菜蛾幼蟲(chóng)的浸染致死作用較強(qiáng)。因此,選取粉紅粘帚霉進(jìn)行后續(xù)的毒力測(cè)定和產(chǎn)毒條件優(yōu)化試驗(yàn)。
2.2高毒力菌株毒力測(cè)定
高毒力菌株粉紅粘帚霉SWFUYOO對(duì)小菜蛾幼蟲(chóng)的致死情況如圖2所示。接種60h時(shí),孢子懸浮液濃度為1.0x108個(gè)孢子/mL日寸小菜蛾幼蟲(chóng)校正死亡率可達(dá)98%以上,濃度為1.0x104個(gè)孢子/mL時(shí)校正死亡率為63.33%??芍?,小菜蛾幼蟲(chóng)死亡率隨菌株孢子懸浮液濃度的增加而逐漸增高,致死率與孢子懸浮液濃度呈正相關(guān)。
選取孢子濃度為1.0x108個(gè)孢子/mL試驗(yàn)組數(shù)據(jù)(表1)計(jì)算得出,粉紅粘帚霉對(duì)小菜蛾幼蟲(chóng)的半致死時(shí)間LT50為30.88h。根據(jù)顯著性最高時(shí)間段54h時(shí)小菜蛾幼蟲(chóng)死亡率與孢子懸浮液濃度之間的回歸關(guān)系可得,粉紅粘帚霉對(duì)小菜蛾幼蟲(chóng)的半致死濃度LC50為4.365x104個(gè)孢子/mL(表2)。
2.3高毒力菌株產(chǎn)毒條件優(yōu)化
2.3.1不同培養(yǎng)基對(duì)高毒力菌株產(chǎn)毒的影響四種培養(yǎng)基培養(yǎng)的粉紅粘帚霉毒素發(fā)酵濾液——粗毒素對(duì)小菜蛾幼蟲(chóng)的致死力存在一定的差異,但均有毒殺作用(圖3)。其中,SDAY和PDB培養(yǎng)基粗毒素的毒殺作用較強(qiáng),其次為PSA,Czapek的毒殺作用最弱。可見(jiàn),四種培養(yǎng)基中SDAY和PDB較有利于粉紅粘帚霉產(chǎn)毒。
2.3.2不同初始pH值對(duì)高毒力菌株產(chǎn)毒的影響
以PDB為基礎(chǔ)培養(yǎng)基,設(shè)置5、6、7、8、9共5個(gè)pH值梯度發(fā)酵培養(yǎng)并制備粉紅粘帚霉粗毒素。結(jié)果(圖4)顯示,各粗毒素對(duì)小菜蛾幼蟲(chóng)都具有毒殺作用,但致死力存在顯著差異。粉紅粘帚霉粗毒素毒性隨pH值增大呈先增強(qiáng)后減弱趨勢(shì),初始pH值為6時(shí)粗毒素毒殺作用最強(qiáng),據(jù)此確定其最適產(chǎn)毒pH值為6。
2.3.3不同培養(yǎng)時(shí)間對(duì)高毒力菌株產(chǎn)毒的影響
以PDB為基礎(chǔ)培養(yǎng)基,設(shè)置3、5、7、9d和11d共5個(gè)培養(yǎng)時(shí)間梯度發(fā)酵培養(yǎng)并制備粉紅粘帚霉粗毒素。結(jié)果(圖5)顯示,各粗毒素對(duì)小菜蛾幼蟲(chóng)都有毒性,且隨培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)呈先增強(qiáng)后減弱趨勢(shì),以7d時(shí)毒力最強(qiáng),9d和11d時(shí)減弱且兩者間差異不顯著。其原因可能是,粉紅粘帚霉在培養(yǎng)過(guò)程中逐漸分泌毒素,培養(yǎng)后期培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)減少,粉紅粘帚霉生長(zhǎng)減緩,分泌的毒素隨之減少。據(jù)此,確定粉紅粘帚霉產(chǎn)毒的最適培養(yǎng)時(shí)間為7d。
3討論與結(jié)論
本研究中,供試三種生防菌株粉紅粘帚霉、淡紫擬青霉、02號(hào)生赤殼屬對(duì)小菜蛾幼蟲(chóng)都具有毒殺作用。其中,粉紅粘帚霉對(duì)小菜蛾幼蟲(chóng)的生防毒力最強(qiáng),接種36h時(shí)小菜蛾幼蟲(chóng)校正死亡率為58.37%,接種60h時(shí)為98.04%:淡紫擬青霉次之;生赤殼屬最弱。
半致死時(shí)間LT50和半致死濃度LC50是衡量生防菌株對(duì)寄主毒力的重要指標(biāo)。甄偉用濃度為107個(gè)孢子/mL的球孢白僵菌[Beauveria bassi-ana(Balsamo)
Vuillemin]處理小菜蛾幼蟲(chóng),6d時(shí)的校正死亡率為87.14%。劉曼等用貴州麻江白僵菌(Beauveria majiangensis)MJ1015菌株對(duì)三種金龜子幼蟲(chóng)的毒力進(jìn)行測(cè)定發(fā)現(xiàn),其LC50分別為4.75x106、1.29x107、2.78x107個(gè)孢子/mL,LT50范圍在3.86~13.3d之間。周立等篩選出兩株對(duì)斜紋夜蛾有高致病力的球孢白僵菌,其LT50分別為5.01d和5.98d,LC50分別為3.29×107、8.09x107個(gè)孢子/mL。本研究中,粉紅粘帚霉對(duì)小菜蛾幼蟲(chóng)的LT50為30.88h,LC50為4.365×104個(gè)孢子/mL。同比可見(jiàn),粉紅粘帚霉對(duì)小菜蛾幼蟲(chóng)具有毒力高、致病速度快等特點(diǎn),可作為小菜蛾生物防治的優(yōu)良微生物資源,下一步可對(duì)其進(jìn)行田間防效試驗(yàn)。
粉紅粘帚霉是自然界中一類重要的寄生菌,可寄生于植物、昆蟲(chóng)和線蟲(chóng)活體內(nèi),也是一種重要的重寄生菌,除了防治蟲(chóng)害,還可用于防治病害。許多研究表明,粉紅粘帚霉對(duì)草莓、番茄和玫瑰的灰霉病具有很好的防治效果。楊蕊等研究了粉紅粘帚霉對(duì)玉米莖基腐病的抑菌防病作用,發(fā)現(xiàn)其對(duì)玉米莖基腐病具有生防潛力,其孢子液還能在一定程度上提高種子的發(fā)芽率和單株鮮重。還有研究表明,粉紅粘帚霉和淡紫擬青霉具有促進(jìn)植物生長(zhǎng)、產(chǎn)生多種功能酶和降解農(nóng)藥等作用,前者還有望被用于生產(chǎn)生物燃料,具有很大的開(kāi)發(fā)前景。本試驗(yàn)結(jié)果顯示,粉紅粘帚霉的最適產(chǎn)毒培養(yǎng)基為SDAY、PDB,最適產(chǎn)毒pH值為6,最適產(chǎn)毒培養(yǎng)時(shí)間為7d。本研究得出的粉紅粘帚霉的產(chǎn)毒優(yōu)化條件,可為其在生防上進(jìn)~步開(kāi)發(fā)利用提供理論依據(jù)。但本試驗(yàn)只選取了培養(yǎng)時(shí)間、初始pH值和培養(yǎng)基3個(gè)條件,更多條件的優(yōu)化還有待進(jìn)行:且本試驗(yàn)只研究了粉紅粘帚霉對(duì)小菜蛾幼蟲(chóng)的毒殺作用,它在其他害蟲(chóng)上的毒力情況還有待挖掘,后續(xù)可對(duì)其生防價(jià)值展開(kāi)進(jìn)一步研究。