04_微生物农药

Bacillus thuringiensis （苏云金芽孢杆菌)
Insecticidal Crystal Proteins
Plutella xylostella （小菜蛾）
Heliothis armigera （棉铃虫）
Mode of action



1901年日本的石渡繁胤分离到猝倒芽孢杆菌 1911年Berliner分离到类似的杆菌，并命名为苏云金芽孢杆 菌 1938年第一种商品化的苏云金芽孢杆菌杀虫剂在法国得到应 用 二十世纪90年代以来，第二代细胞工程杀虫剂和第三代基因 工程杀虫剂相继投入市场
4.1.1.2 球形芽孢杆菌（ (Bacillus sphaericus, Bs）
1965年Kellen等首次分离。为好氧的产芽孢细菌， 普遍存在于世界各地的土壤和水生环境中，对蚊幼虫特 别是库蚊具有高毒力。 主要活性成份： 自身产生的一至多个具蛋白质晶格结构的伴胞晶体， 含有两种主要蛋白质，分别为51kDa和42kDa，单独对幼 虫没有毒性，却都是产生毒性所必需的。这种毒素称为 二元毒素（binary） 。 晶体在中肠的碱性pH环境中溶解，二元毒素51kDa 和42kDa分别加工成43kDa和39kDa蛋白。毒蛋白结合于 中肠上皮细胞，导致幼虫进食受到抑制，最终导致死亡。 毒素通过对敏感幼虫细胞中特定蛋白的ADP-核糖基 化发挥作用。
微生物农药具有以下优点： （1）对病虫害防治效果好，对人畜安全无毒，不污染环境， 无残留； （2）对病虫的杀伤特异性强，不伤害天敌和有益生物，能保 持生态平衡； （3）生产原料和有效成分属天然产物，它可回归自然，保证 可持续发展； （4）可用生物技术和基因工程的方法对微生物进行改造，不 断提高性能和质量； （5）多种因素和成分发挥作用，害虫和病原菌难以产生抗药 性。
4.3.2 绿僵菌
金龟子绿僵菌(Metarhizium anisopliae)分类上属于丛梗 孢科，主要用于防治地下害虫、天牛、飞蝗、蚊幼虫等。 另外，对蛴螬亦有明显的防治效果，表现出较好的开发 利用前景。
4.4 病毒杀虫剂
病毒杀虫剂的应用在微生物杀虫剂中仅次 于Bt和杀虫 抗生素。 杆状病毒占所有已知感染昆虫病毒的60%以上。 应用最多的杆状病毒有核型多角体病毒（NPV）、质 型多角体病毒（CPV）和颗粒体病毒（GV）。 病毒杀虫剂优点：宿主特异性强，能在害虫群体内流行， 持效作用长等明显的特点。 病毒杀虫剂缺点：杀虫范围太窄、生产困难和作用速度较 慢等缺点。
4.1 微生物杀虫剂 按杀虫剂的来源，微生物杀虫剂可分为：细菌杀虫剂、 杀虫抗生素、真菌杀虫剂、病毒杀虫剂、原生动物杀虫 剂、昆虫病原线虫制剂和微生物杀线虫剂等类型。
4.1.1 细菌杀虫剂 细菌杀虫剂主要包括：苏云金芽孢杆菌杀虫剂、球形 芽孢杆菌杀虫剂、金龟子芽孢杆菌杀虫剂和缓病芽孢杆 菌杀虫剂等。 4.1.1.1 苏云金芽孢杆菌（Bt） 苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis），是能形成芽 孢的革兰氏阳性杆菌，在芽孢形成的同时可形成具有杀 虫活性的、由蛋白质组成的伴胞晶体 。Bt对鳞翅目、双 翅目、鞘翅目昆虫以及原生动物门、螨类等类群中的一 些种类有活性 。
4.1.1.3 金龟子芽孢杆菌 （Bacillus popilliae）
各类金龟子科甲虫的病原菌 ，杀虫机制是通过细菌 在血管内的快速繁殖，引起败血症，而使幼虫致死。 金龟子芽孢杆菌使用的局限性是宿主太专一，商业 化获得芽孢的唯一途径是细菌在金龟子幼虫中生长。
4.1.2 杀虫抗生素
杀虫抗生素是指一类由微生物（主要是放线菌）产生 的，具有杀虫活性的次级代谢产物，简称“杀虫素”。 大环内酯类抗生素：阿维菌素、伊维菌素、埃玛菌素、 Spinosad、梅岭霉素、浏阳霉素 聚醚类抗生素：莫能菌素、盐霉素、马杜拉霉素
4.5 原生动物杀虫剂
蝗虫微孢子虫（Nosema locustae）： 是目前唯一商品 化的原生动物杀虫剂，可以防治草原蝗虫，可使亚洲小车蝗、 宽须蚁蝗、白边痂蝗和皱膝蝗。 特点：既能在短时期内迅速压低虫口密度，又能引起流 行病，达到长期控制种群的目的。 昆虫病原斯氏属（Steinernema）和异小杆属 （Heterhabditis）线虫是目前国际上新型的生物杀虫剂。 特点：寄主范围广，对寄主主动搜索能力强，特别是对 土栖性及钻蛀性害虫，对人畜、环境绝对安全，并有能人工 大量培养的优点。 作用机理： 主要是昆虫病原线虫斯氏线虫属和异小杆线虫属的共生 细菌致病杆菌和发光杆菌以线虫为载体侵入昆虫血腔，在昆 虫血腔内繁殖，产生毒素，引起昆虫死亡。
4.6 微生物杀线虫剂
线虫的危害十分严重，每年给农作物造成相当于1000 亿美元的损失。在我国危害农业最严重的是根结线虫和包 囊线虫。 微生物杀线虫剂主要包括： 食线虫真菌 抗生素（如阿维菌素、甲胺基阿维菌素） 穿刺巴斯杆菌（Pasteuria）。
4.6.1食线虫真菌
是植物寄生线虫生物防治中极其有用的生物资源。 1978年，法国的Cayrol用粗状节丛成功防治双孢蘑菌丝孢线 虫（Ditylenchus myceliophagus） 拟青霉(淡紫拟青霉)，采用液固两相法生产活孢子，用于防治 大豆孢囊线虫和烟草根结线虫，还可以促进作物的生长， 提高产量 。 机理：较高的杀虫活性，有类似生长素和细胞分裂素的作 用。 厚垣轮枝霉ZK7：通过液体深层，用于防治烟草根结线虫。
穿刺巴斯杆菌（Pasteuria penetrans），可专一性寄生于根 结线虫等多种植物寄生线虫，控制有害线虫的虫口密度。 该细菌目前不能通过发酵商业化生产，仍然采用活体 线虫进行繁殖。
穿刺巴斯杆菌的芽孢
根结线虫的发育受穿刺巴斯 德氏柄菌的抑制
4.2 微生物杀菌剂
4.2.1 井冈霉素 （Validamycin）
对水稻纹枯病菌（Pellicularia Sasakii）有显著防治作 用 作用机理： 通过影响纹枯病菌菌丝伸长而降低纹枯病菌的致病力， 它对纹枯病菌无致死作用，因而不具备对抗性菌的筛选 作用。 显著优点： ①持效期长，耐雨水冲涮。持效期可长达20～30天；一 旦被菌丝吸附，雨水难以冲掉。 ②发酵效价高，应用成本低。目前大罐发酵水平，有效 组分最高可达17000～18000ug/ml ③未发现抗药性

4.1.2.1 阿维菌素 （Avermectin）
阿维菌素是十六元 大环内酯类抗生素
R1 阿维菌素 A1a 阿维菌素 A1b 阿维菌素 A2a
R2
Me
Me Me Me H H H H 阿维菌素的结构
阿维菌素 A2b
阿维菌素 B1a 阿维菌素 B1b
阿维菌素 B2a
阿维菌素 B2b
目标昆虫：
<45%
45-78%
78-95%>95% Nhomakorabea（三）重要的亚种和杀虫基因
1. 库斯塔克亚种（HD-1）和cry1A杀虫晶体蛋白基因：对鳞翅目昆虫有特 异性的杀虫活性。大多数含有cry1Aa、 cry1Ab和 cry1Ac，其中cry1Ac 基因是毒力最高的基因。
将cry1Ac基因插入到能在植物维管束定植的内生细菌的基因组中，通 过细菌繁殖产生杀虫毒素蛋白，提高对玉米螟的防治效果。 2. 鲇泽亚种和cry1C基因：鲇泽亚种含有特征性的cry1C基因，是对灰翅夜 蛾等害虫毒力最高的基因。 3. 拟步行甲亚种和cry3A基因：拟步行甲亚种主要用于防治鞘翅目昆虫。 该亚种含有cry3A基因，用于重组微生物和转基因植物，防治鞘翅目昆 虫。 4. 以色列亚种和杀蚊毒素蛋白基因：防治伊蚊、库蚊和按蚊等蚊虫。该亚 种含有至少cry4A、 cry4B、 cry11A和cyt1A四个杀虫基因， Cyt1A晶体 蛋白对其他基因的产物具有协同杀蚊作用。 5. 对动植物寄生线虫有毒的基因：主要是cry5和cry6等。杀线虫剂。
4.2.2 浏阳霉素（Liuyangmycin，Polynactin）
浏阳霉素属大环四内酯类化合物，有A、B、C三个组 份，其中C组份的杀螨活性最高。 浏阳霉素是一种低毒、低残留的广谱杀螨剂，对环境 污染轻微，对天敌昆虫安全，并且对抗性螨类仍然有效。
4.3 真菌杀虫剂
真菌杀虫剂种类很多，其中以白僵菌、绿僵菌、拟青 霉的应用面积最大。 真菌杀虫剂与其他生物杀虫剂相比，具有某些类似化 学杀虫剂的触杀作用，对刺吸式口器的害虫起到独特的 防治效果。其缺点是作用比较慢，侵染过程长，效果受 环境影响大。
第4章 现代微生物农药
4.1 微生物农药
☞细菌杀虫剂 ☞杀虫抗生素 ☞真菌杀虫剂 ☞病毒杀虫剂 ☞原生动物杀虫剂 ☞微生物杀线虫剂
4.2 微生物杀菌剂 4.3 微生物除草剂 4.4 植物生长调节剂
微生物农药的定义与优点
微生物农药是利用微生物及其基因产生或表达的各种生物活性 成份，制备出用于防治植物病虫害、环卫昆虫、杂草、鼠害，以 及调节植物生长的制剂的总称。 EPA：微生物、转微生物基因的工程植物。
4.3.1 白僵菌
在分类上丝孢纲丝孢目丛梗孢科白僵菌属 （Beauveria），该属有两种：球孢白僵菌（Beauveria bassiana）和卵孢白僵菌（Beauveria tenella），其中前者 较常见。 白僵菌的分生孢子粉致病力强，不污染环境，易于 培养生产。白僵菌对多种农林害虫具有致死作用，大面 积用于防治松毛虫、玉米螟和水稻叶蝉等害虫。
（二）杀虫晶体蛋白基因的分类
1989年 Hofte 和 Whiteley 根据晶体蛋白的氨基酸序列和杀虫谱 的不同，将已发表的42种晶体蛋白分为5群14亚类。 cryI为鳞翅目特异性，cryⅡ为鳞翅目和双翅目特异性， cryⅢ为鞘翅目特异性，cryⅣ为双翅目特异性。 cyt基因。 1996年，Crickmore为首的著名学者组成的杀虫晶体蛋白基因 命名委员会，提出了苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白按氨基 酸的序列同源性进行分类的新分类系统。 截至到2003年11月，已报道分离292种各种不同的杀 虫基因，这些基因被分为42个不同的基因簇。