核型多角体病毒杀虫剂

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1、核型多角体病毒杀虫剂摘 要: 随着化学农药问题的日益严重，昆虫病毒防治害虫是生物防治的一种有效方法。本文主要介绍核型多角体病毒的形态特征、杀虫机理、核型多角体病毒的改造以及病毒杀虫剂的生产与应用。关键词：核型多角体病毒 ，杀虫剂，生产与应用 病毒杀虫剂是利用昆虫病毒的生命活动来控制那些直接和间接对人类和环境造成危害的昆虫。昆虫体内普遍存在病毒，已发现的有 1600 多种，主要包括核型多角体病毒、颗粒体病毒、质型多角体病毒、昆虫痘病毒和非包涵体病毒，其寄主昆虫主要属于鳞翅目，少数属于膜翅目、双翅目、鞘翅目和脉翅目。昆虫的幼虫感染病毒后容易死亡；成虫感染后不易死亡，但成为带毒者后对植物的危害会降低

2、。 利用昆虫病毒来控制农林害虫和卫生害虫优点有： 1、宿主特异性高，能杀灭害虫而不影响害虫的天敌，因此，引起害虫的再猖獗与次要害虫数量上升等的可能性较小； 2、不会污染环境，对人畜安全；3、后效作用明显； 4、昆虫病毒制剂生产容易、使用方便、成本低廉、适于推广。 （一） 核型多角体病毒的形态特征 1.1 形态 核型多角体病毒（NPV）含包涵体，为多角体病毒 Polyhedra。核型多角体直径：0.515 微米（m=10-6 米）病毒粒子直径：2670 毫微米，长 200400 毫微米（nm=mm=10-9 米）粒子杆状，核含双股 RNA 被壳螺旋状。 不同的昆虫形态有所不同，如黄地老虎核多角体

3、病毒（AsNPV）多角体大多呈六边形。大小一般为 l.72.6um，为多粒包埋类型，每个病毒束内有 27 个棱衣壳，以 34 个最多见。核衣壳为杆状，有的稍有弯曲，大小约为 308nm 52nm3。扁刺蛾核型多角体病毒(TsNPV) 在透射电镜下观察多角体平面观量不规则的四边形，五边形以及少量六边形。多角体大小不均一，为 0.51.05um ，平均直径为 0.59um0.13um。多角体在弱戚中作用 15分钟左右时，可看到多角体内的病毒粒子随机分布， 大小均一，并包埋于多角体的空膜中。同时，还可见到囊状的多角体空膜4。1.2 理化性状 主要成份蛋白质不同多角体所含的氨基酸成份不同；不溶于水和多

4、种有机溶剂，如乙醇、乙醚、笨、丙酮等；不能为细菌或细胞蛋白酶破坏；活体外用 Na2CO3 的稀溶液（0.080.05M）溶解获得病毒粒子被食感染虫体，能在中肠释放粒子，多角体不溶于血淋巴，耐低温，135150下冻融 5 次不失活。 (二) 核多角体病毒防治害虫的机理 2.1 病毒的作用机制 病毒被昆虫幼虫取食后，多角体在昆虫肠道的碱性环境下溶解，有感染力的病毒粒子被释放出来。游离的病毒粒子通过围食膜的网眼吸附在中肠微绒毛上，脱掉套膜以核衣壳进入中肠细胞，病毒核酸在中肠细胞核中复制，但一般不形成多角体，只形成核衣壳。这些核衣壳获得囊膜后，从第一次受侵染的细胞中释放出来。释放出来的病毒粒子进入血腔

5、，随昆虫血淋巴循环到达其他组织，开始第二次侵染。在病毒粒子第二次侵染的细胞核中，包含病毒粒子的多角体蛋白也在形成，开始时在病毒粒子表面附着无数多角体蛋白晶粒，以后蛋白晶粒不断积累，形成不定形的结晶小块，即“前多角体” 。这些结晶小块不断增大，病毒粒子单个或成束地被包埋进去，形成具有一定形状的成熟多角体。多角体充满被侵染的细胞核， 核异常膨大，最后破裂，细胞随之解体而释放出多角体(其内包涵病毒粒子) 。大量新复制的病毒粒子进入细胞之间的缝隙并向血腔(体腔) 中扩散，感染组织细胞。然后病毒的多角体又进行下一次侵染，如此循环往复。昆虫感染病毒后 23d，血淋巴浑浊，在血球、气管基质和脂肪体等细胞中充

6、满了多角体，导致细胞破裂，昆虫死亡7,8。2.2 害虫感染病毒后的症状 发病后往往体色变黄、发白，行动异常，逐渐失去食欲；最后体内组织液化，体壁脆弱易破，流出脓汁样的体液。有些野外昆虫感染核型多角体病后，常向植物上部转移，爬至树顶，倒悬其上而死。液化体液下坠，使体躯前部膨大，皮肤则脆弱易裂，破后流出乳白色或褐色浓稠液，内含大量新形成的核多角体。无特殊臭味（未被细菌侵染前） 。有时幼虫感染病毒量不足以使幼虫致死，幼虫仅在末龄时血淋巴稍乳白的感染病症，染病幼虫蛹期死亡。 （三） 核型多角体病毒的改造 3.1 插入神经毒素、激素和酶基因 目前认为有应用前景的是导入蝎毒素基因、螨神经毒素基因和蜂毒素基

7、因。这类毒素可迅速将昆虫麻痹，使之停止取食和为害作物，而昆虫病毒可以继续增殖，杀死寄主。将昆虫毒素基因插入杆状病毒后的病毒杀虫效力可比野生型杆状病毒高 30%40% 。昆虫的生理代谢受激素和酶的调控，把某些激素和酶的基因插入到昆虫病毒基因组中并表达，使之处于一个高水平，就可破坏虫体的正常代谢和调节功能，加速昆虫死亡。目前已有利尿激素(DH)、促前胸腺激素(PTTH)和保幼激素酯酶(JHE)基因被重组到杆状病毒中表达。Maeda(1990)根据烟草夜蛾 ( Manduca sexta)幼虫的利尿激素氨基酸序列合成了利尿激素基因。并将此基因重组到家蚕核型多角体病毒(Bombyx mori nucl

8、ear polyhedrosis virus,BmNPV )中，经注射感染家蚕幼虫后，由于过量的利尿激素扰乱了蚕体水分平衡，而导致家蚕因缺水而提早死亡， 致死时间缩短约 20% 10。 3.2 缺失核型多角体病毒非必须基因以增加杀虫效果 核型多角体病毒基因组中存在一些对病毒复制、增殖非必需的基因，其作用仅存在于有利于核型多角体病毒在感染末期最大限度地增殖及释放子代病毒。通过对这部分基因的修饰或缺失，可提高核型多角体病毒的杀虫效果。 3.3 异源重组核型多角体病毒 杆状病毒杀虫范围狭窄，一般只能感染一种或几种害虫。应用基因工程技术扩大杆状病毒杀虫范围是通过异源杆状病毒之间的重组实现的。例如将斜纹

9、夜蛾核型多角体病毒(SlNPV)粒子、甜菜夜蛾多角体病毒(SeNPV)DNA 和 BamHI 酶切片段，以及 SeNPV 病毒粒子与SlNPVDNA 的 BamHI 酶切片段，分别进行共转染，获得了各自扩大寄主范围的重组病毒。（四） 病毒杀虫剂的发展与应用 4.1 昆虫病毒杀虫剂国内外研究进展： 病毒,是非细胞形式的最小有机体,是一种原始的生命形态,一个病毒由两部分组成:内部髓核和外部衣壳。 目前,世界上已从 1100 多种昆虫中发现了 1 600 多种昆虫病毒,其宿主涉及昆虫 11 目 43 科,我国已从 7 个目, 35 科的 196 个虫种中分离到 240 多株昆虫病毒,用 于害虫生物防

10、治的昆虫病毒主要是杆状病毒科的核多角体病毒(NPV)、 颗粒体病毒(GV) 和质型多角体病毒(CPV) ,主要用于防治棉铃虫、 菜青虫、 桑毛虫、 斜纹夜蛾、 小菜蛾等害虫。据不完全统计, 全世界至少有 60 多种病毒进入大田进行防治农林害虫的试验,注册病毒杀虫剂品种有 30 多个,其中, 美国 6 种, 欧洲 10 种, 俄罗斯 11 种, 中国 9 种。 利用昆虫杆状病毒防治害虫始于 19 世纪, 1892 年,德国第一次用模毒蛾核多角体病毒(LmNPV) 防治松林害虫 ; 1913 年, 美国用舞毒蛾核多角体病毒(LdMNPV) 进行了田间防治舞毒蛾的试验。澳大利亚于 1940 年第一次

11、空中喷洒黎豆夜蛾核多角体病毒(AgMNPV) 防治黎豆夜蛾。1949 年, Steinhaus 分离到甜菜夜蛾 NPV ( SeNPV)Tomp2kins 等(1969)用生物学、 病理学和电镜技术证实了粉纹夜蛾 NPV 可感染美洲棉铃虫。在 1975 年,美国第一个注册的病毒虫剂用于防治美洲棉铃虫(Helicoverpazea ), 对全世界其它杆状病毒开发和应用的发展产生了重大影响。 我国昆虫病毒研究开发起步较晚,但发展迅速,始于 20 世纪 50 年代,在 70 年代相继发展起来,武汉大学 1978 年开始对菜粉蝶颗粒体病毒进行了国内外最系统最深入的基础和应用研究,标志着昆虫病毒杀虫剂产

12、业化基本模式的形成。1985 年在湖北蒋湖农场投资建立了我国第一个棉铃虫病毒杀虫剂工厂。1990 年从黑胸大蠊中分离获得非包涵体细小病毒,是国内外第一个正式分类鉴定的蟑螂病毒,完成全基因组核苷酸序列测定和产业化程序, 并在防治蟑螂中发挥重要作用。1993 年,国内第一个昆虫病毒杀虫剂 棉铃虫核型多角体病毒取得产品登记,使之正式进入商品化生产领域。2003 年,河南济源白云实业有限公司与中科院强强联合,采用自主知识产权的棉铃虫群养技术和系统集成的病毒分离提纯技术首次分离高品质昆虫病毒生物杀虫剂原药。 （五） 昆虫病毒杀虫剂的局限性及发展前景 5. 1 昆虫病毒杀虫剂的局限性： 任何事物都是一分为

13、二的,虽然病毒杀虫剂具有感染力强、 专一性强、 抗逆性强等无可比拟的优点,但还是存在着田间不稳定、 持效性差等问题。昆虫病毒对于干燥、阳光或紫外线非常敏感,如,病毒多角体在紫外光或日光下易失活。近年来已将一定浓度的一些品种的荧光增白剂添加到昆虫病毒杀虫剂中作为它的保护剂和增效剂,这样一来,能提高昆虫病毒防紫外线的能力,能加快病毒致死害虫的速度,扩大昆虫病毒的宿主域,改变病毒感染昆虫的途径,提升昆虫病毒的杀虫能力。 5. 2 昆虫病毒杀虫剂发展前景： 昆虫病毒杀虫剂的资源丰富 我国幅员辽阔,生态地貌复杂,昆虫种类繁多,有十分丰富的昆虫病毒资源,这对利用我国的昆虫病毒资源,通过多种高新生物技术,发展昆虫病毒杀虫剂产业提供了十分有利的条件。 高毒化学农药将退出市场 长期的滥用化学农药,农田生态平衡遭到严重失调,增加了环境污染的严重程度。而昆虫病毒杀虫剂能克服以上问题且有许多优点,因而受到人们越来越多的关注,在药剂品种的转化中占有重要位置。 生物技术提供了先进的技术手段 生物技术的迅猛发展,也为病毒杀虫剂的发展提供了广阔的空间。 人们的消费理念提供了广阔的市场 在进入小康社会的今天, 人们对农产品的需求越来越倾向自然、保健、 营养和高品质化,绿色农业、 生态农业的兴起也为其提供了广阔的市场。