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1、植物病虫害生物防治害虫生物防治,王高平 植物保护学院,第四章 害虫的病原微生物及杀虫抗生素,一、概述二、病原真菌三、病原细菌四、病毒五、杀虫抗生素,一、昆虫病原的主要类群（一）原生动物 单细胞真核生物。经口进入昆虫消化道侵染，缓慢致死：最快也需要一周时间。效应：1、活力和生育力减退；2、寿命缩短；3、对外界刺激反应迟缓。,一、昆虫病原的主要类群（一）原生动物,主要类群：1、新簇虫 经口侵入，侵染脂肪体、马氏管或肠。寄生鳞翅目、鞘翅目、膜翅目、双翅目、直翅目等昆虫。仓库害虫是防治试验的良好对象。2、球虫 经口侵入，侵染脂肪体和肠壁细胞。寄生鞘翅目、双翅目、鳞翅目、蚤等昆虫。3、微孢子虫：对蝗虫等
2、直翅目昆虫有效。,一、昆虫病原的主要类群（二）立克次体,与昆虫有关的集中在3个族，通常经口侵入：1、立克次体族 侵染包括人在内的脊椎动物，仅在某些情况下可为害节肢动物。2、埃里希体族 侵染不包括人和啮齿类在内的脊椎动物，仅在某些情况下可为害节肢动物。3、沃尔巴克体族,一、昆虫病原的主要类群（二）立克次体,3、沃尔巴克体族 沃尔巴克体属：蚊、虱、螨 共生小体属：臭虫共生小体是臭虫发育繁殖不可缺少的立克次体。蜚蠊杆状体属：与寄主为共生关系。微立克次体属：不在肠道上皮中，而在寄主脂肪体内生长。如五月鳃金龟微立克次体经口传染后2-3月始见病症，4-6月后在20C时有85%死亡。多种赤眼蜂可被微立克次体
3、感染。,一、昆虫病原的主要类群（二）立克次体,立克次体的专化性程度较低，常有寄主交替，对哺乳动物有潜在危险，不适用于害虫生物防治。,一、昆虫病原的主要类群（三）病原真菌,各类昆虫中都有病原真菌发生，但以鳞翅目幼虫和蛹、同翅目（蚜虫、蝉、介壳虫等）、鞘翅目、双翅目、半翅目、直翅目以及膜翅目等的真菌病较为常见。有800余种菌物（假菌+约800种真菌）可以侵染昆虫。但潜力较大的真菌主要是：无性型真菌、虫霉目真菌。虫霉目真菌通过表皮侵染，特别是通过体外各节之间较薄的体壁和跗肢。,一、昆虫病原的主要类群（三）病原真菌,最常用于害虫防治的有 白僵菌属 绿僵菌属 棒束孢属 蚧霉属 被毛孢属 座壳孢属 虫霉：
4、同双鳞半鞘直膜脉毛缨翅目,虫草科麦角菌科虫草科虫草科线虫草科麦角菌科,无性型真菌,感染后虫尸僵硬！,一、昆虫病原的主要类群（三）病原真菌,虫霉：褐飞虱、黑尾叶蝉飞虱虫疫霉菜缢管蚜块状耳霉云南灯蛾噬虫霉、根虫瘟霉桃蚜安徽虫疫霉蝗霉病、蚜霉病在田间可以见到。高湿度；鳞翅目幼虫感染2-6天后：活动不安迟钝停止取食虫体膨胀、变黄、不僵硬。,一、昆虫病原的主要类群（四）病原细菌,按侵染剂量、侵染部位、专化性和作用的特定方式分：1、专性病原细菌 仅在特定寄主体内增殖，一般经口感染。如日本金龟子芽孢杆菌、天幕毛虫芽孢杆菌。金龟子芽孢杆菌对暗黑鳃金龟、铜绿丽金龟等侵染率高（乳状病），可侵染大黑鳃金龟、蒙古丽金
5、龟和黑绒鳃金龟但感病率低。乳状病发病条件：土壤含菌量较高，温度28-30 C。低于16 C时几乎不发病。对高密度蛴螬的早期防治效果较好，后期感染率下降。,一、昆虫病原的主要类群（四）病原细菌,按侵染剂量、侵染部位、专化性和作用的特定方式分：2、兼性病原细菌 可以在昆虫体外和人工培养基上正常生长发育。（1）不产生晶体的芽孢杆菌：蜡质杆菌（喜偏酸性的中肠环境条件如松叶蜂）、森田芽孢杆菌（防治家蝇等有效）。（2）不产孢的杆菌：嗜虫赛氏杆菌（制成种衣剂防治新西兰肋翅鳃角金龟子）,一、昆虫病原的主要类群（四）病原细菌,2、兼性病原细菌（3）能产生晶体的芽孢杆菌：球形芽孢杆菌：土壤和水体中普遍存在的腐生菌
6、。仅一小部分对蚊的幼虫有致病性。苏云金杆菌Bacillus thuringiensis（Bt）：分布广泛的革兰氏阳性细菌，对害虫毒力强且对天敌无毒的病原微生物，对16个目3000多种害虫有活性。可形成杀虫晶体蛋白（insecticidal crystal protein,ICP）。1911年来源于德国苏云金地区的地中海粉螟罹病幼虫。,一、昆虫病原的主要类群（四）病原细菌,2、兼性病原细菌（3）能产生晶体的芽孢杆菌：苏云金杆菌Bacillus thuringiensis（Bt）：世界各国从鳞翅目幼虫等昆虫以及土壤、植物体、粉尘、动物体、污水等分离与Bt类似的、产生ICP的芽孢杆菌，目前估计有 6
7、 万株，经鉴定命名为苏云金杆菌的各个亚种。,一、昆虫病原的主要类群（四）病原细菌,3、潜势病原细菌 生活在昆虫消化道内、不产生芽孢的细菌。一般不引起疾病，但一旦进入体腔则导致昆虫败血病。极端湿度、异常食物、其它病原侵染可促成潜势病原细菌的作用转化（致病细菌）。该类细菌种类很多，但作为细菌杀虫剂的种类极少。,一、昆虫病原的主要类群（五）病毒,专一性强、不伤害天敌、宿主昆虫一般不产生抗性，特别是在一定的自然条件下能起长期调节害虫种群数量的作用。杀虫作用缓慢。已从1100种昆虫、螨类中分出约1690种病毒，我国190种昆虫分离出234株病毒。寄主包括鳞膜双鞘直半同脉等，尤其是鳞翅目昆虫。双链环状DN
8、A分子以超螺旋形式压缩包装在杆状核衣壳内。核衣壳外被脂类囊膜病毒粒子。病毒粒子封闭在由蛋白质形成的包含体晶体中。,一、昆虫病原的主要类群（五）病毒,1、核多角体病毒NPV：属杆状病毒科（仅感染节肢动物），晶体形状为多面型，1个多角体可包含上百个病毒粒子。2、颗粒体病毒GV：属杆状病毒科（仅感染节肢动物），有小的卵圆形包含体（颗粒体），一个颗粒体只包埋一个病毒粒子。杆状病毒科是昆虫病毒中最大的科，寄主主要是鳞翅目昆虫，也有少数膜翅目昆虫。多数种寄主单一，只侵染一种或同属昆虫中的数种。少数NPV寄主多。,一、昆虫病原的主要类群（五）病毒,3、质多角体病毒CPV：属呼肠弧病毒科。病毒粒子为球形，晶体
9、形状为多面型，仅在中肠上皮细胞的细胞质内增殖，而细胞核内无多角体形成。核酸为双链RNA。家蚕养殖业大害。同时也可以用于控制不少害虫（如松毛虫）。鳞翅目昆虫可合并感染NPV和GV两类病毒,一、昆虫病原的主要类群（六）线虫,斯氏线虫科和异小杆线虫科 与嗜线虫致病杆菌属（Xenorhabdus）互惠共生 线虫的自由生活的、不取食的侵染期幼虫既可属于拟寄生物或捕食者，又可称之为致病微生物。作为拟寄生物或捕食者，它们具有能动的化学感受器；作为病原物，它们具有高毒力，能迅速杀死寄主。它们易在体外培养，具有很高的再生产潜力。它们有广泛的寄主范围，对脊椎动物、植物和其它非靶标生物却很安全，在美国是免注册产品，
10、它们易应用于标准的喷雾设备，可以与许多化学杀虫剂混用，经得住遗传的选择性。,二、昆虫病原真菌致病机理与发病条件（一）侵染过程 细菌、病毒、原生动物和线虫：必须经由昆虫消化道。而真菌主要通过体壁侵入虫体；也可以通过消化道、气管和伤口侵入。有时甚至可以侵染卵。,这种特点使得真菌对于防治蚜虫、粉虱和介壳虫这类刺吸式口器的害虫有巨大的潜力。,分生孢子附着孢子萌发（高湿）穿透表皮菌丝在血腔中生长（白僵菌、绿僵菌营半活体营养，分泌毒素很快杀死寄主；营活体营养的虫霉）菌丝穿出表皮（湿度大时形成孢子）。,二、昆虫病原真菌致病机理与发病条件（二）毒素作用 虫体感染后很快死亡时，这可能是毒素的产生和作用。,1、破
11、坏素：低分子量，金龟子绿僵菌中获得。2、白僵菌素：低分子量，从球孢白僵菌中获得。从其他害虫中有类似结构的毒素。3、其他：未确定结构的毒素，高分子质量的毒素。,三、昆虫病原细菌Bt的致病机理（一）毒素 是Bt杀虫的核心。,1、杀虫晶体蛋白（ICP）：芽孢形成期出现在菌体的端部。又称-内毒素。主要毒素，对鳞翅目昆虫有高效。2、营养期杀虫蛋白（vegetative insecticidal protein,VIP）：大量表达出现在芽孢形成前期。不同种类的VIP对叶甲、夜蛾有杀虫活性。3、几丁质酶：可作为增效剂增进ICP的杀虫效能。,三、昆虫病原细菌Bt的致病机理（一）毒素 是Bt杀虫的核心。,4、-
12、外毒素：苏云金素，阻断 RNA 合成，对蝇类毒力很高。耐高温，对紫外线稳定，可长期稳定地保存在植物体内和叶面。杀虫谱宽于ICP，对多个目昆虫有活性。对人和动物有一定毒性。5、双效菌素（ZwA因子）：杀虫活性低，但对其他杀虫物质有增效作用。6、免疫抑制因子：对 Bt 突破寄主的免疫防御起主要作用。,三、昆虫病原细菌Bt的致病机理（一）毒素,7、自身诱导物抑制蛋白 8、S层蛋白 9、Sip1A 10、细菌素抑制因子 11、辅助蛋白,参阅教材216-219页,三、昆虫病原细菌Bt的致病机理（二）致病机理 Bt本身的繁殖可导致害虫死亡，而昆虫能在短时间内死亡则往往是毒素的作用。,1、ICP（杀虫晶体蛋
13、白）：在中肠中溶解，在中肠蛋白酶作用下变为有活性的毒素，结合到中肠上皮细胞的特异受体上，使上皮细胞刷状缘膜形成孔隙和离子通道，导致昆虫死亡。昆虫可对ICP产生抗性的原因：受体结构的改变。2、VIP营养期杀虫蛋白：杀虫谱更广。VIP1和VIP2共同作用，对鞘翅目萤叶甲科昆虫具有纳克级特异性杀虫活性。VIP3A对抗Bt ICP的昆虫有特效。,三、昆虫病原细菌Bt的致病机理（二）致病机理,3、苏云金素：杀虫范围广。属核酸代谢抑制剂，与ATP结构类似，与ATP竞争酶的位点结合，抑制RNA聚合酶。所以对多种生命形式包括线虫都有一定毒性。,四、昆虫病毒的侵染过程（一）NPV对昆虫的侵染 初期正常行动迟缓、
14、食欲减退、体色变淡，爬向寄主植物高处 死亡前虫体变软、组织液化，往往以臀足紧附枝叶倒挂而死。,四、昆虫病毒的侵染过程（一）NPV对昆虫的侵染 感染NPV死亡的虫体脆弱易裂，破后流出乳白色或褐色浓稠液体，内含大量新形成的核多角体，如未被腐生细菌侵入则无特殊臭味。,幼虫感染的病毒量不足时可在蛹期表现出病症而死亡。,过程：NPV存在于寄主环境内经口侵入在中肠碱性环境下包含体溶解，释放出杆状病毒粒子（PDV）、与中肠上皮细胞的微绒毛融合侵入细胞膜形成初级侵染核衣壳进入细胞质,四、昆虫病毒的侵染过程（一）NPV对昆虫的侵染,过程：核衣壳进入细胞质核衣壳与核孔相互作用，进入细胞核病毒DNA脱去衣壳细胞核内
15、基因表达和DNA复制细胞核膨大病毒+核衣壳穿出核膜、获得囊膜失去囊膜在细胞质中转移向细胞膜移动获得出芽病毒特异囊膜穿出细胞膜、形成芽生型病毒（BV）进入血腔侵染各类细胞、此为次级侵染次生侵染的循环复制核衣壳在中肠细胞核中获得囊膜，并为多角体蛋白随机包封形成多角体。,（一）NPV对昆虫的侵染,四、昆虫病毒的侵染过程（二）GV对昆虫的侵染：与NPV相似,过程的不同：1、核衣壳不进入细胞核；2、次级侵染时首先侵染脂肪体，有的GV只侵染脂肪体；3、目前认为：GV可在细胞核与细胞质内复制，一般是中肠细胞的细胞核、脂肪体细胞的细胞质。鳞翅目昆虫可以同时感染NPV与GV。,（三）CPV对昆虫的侵染 通常认为
16、仅感染中肠上皮细胞，在细胞质内增殖。少数异常的CPV可以感染库蚊的皮下组织细胞和发育中的翅芽。,五、杀虫抗生素（一）抗生素定义及来源,来源于微生物对其他微生物有抑制或杀灭作用的代谢产物。,抗生素大部分来源于原核生物界放线菌目链霉菌科中的多种链霉菌，有些抗生素来源于放线菌科中的放线菌属。许多品种用于防治植物病害。部分品种具有杀虫杀螨活性。,（二）杀虫抗生素种类及活性 阿维菌素和杀虫素B-4是最有吸引力的研究对象。多杀菌素（spinosad）是多刺糖多孢菌的代谢产物，具有触杀和胃毒作用。对多种害虫有杀虫活性。,小 结,一、病原微生物类别与侵染途径：,二、病原真菌的主要种类、寄主与作用,三、病原细菌的主要类别与作用,四、GV与NPV对昆虫侵染过程的比较,原生动物（微孢子虫）、立克次体、细菌、真菌、病毒、线虫,白僵菌、绿僵菌、虫霉,专性、兼性（Bt）、潜势病原,第四章 害虫的病原微生物及杀虫抗生素,
