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《绿僵菌》

绿僵菌在分类地位上与青霉属很相近,在马铃薯培养基上发育良好,先形成白色菌落,2-3天后菌丝分枝互相交织,形成分生孢子梗,孢子梗上着生青霉菌状的成串分生孢子,分生孢子初为白色,慢慢到成热时即呈绿色或暗绿色。分生孢子大小变异较大,但一般为(5-7)×(2- 3)μm左右。

绿僵菌是广谱的昆虫病原菌 ,据统计,绿僵菌寄主昆虫达200种以上 ,能寄生金龟甲、象甲、金针虫、鳞翅目害虫幼虫和半翅目蝽象等 。可诱发昆虫产生绿僵病,可在种群内形成重复侵染 。在应用上,主要是利用金龟子绿僵菌来防治害虫,从防治规模看,绿僵菌发展成为仅次于白僵菌的真菌杀虫剂。 绿僵菌对人畜无害,对天敌昆虫安全,不污染环境

基本信息

  • 中文学名:绿僵菌
  • 拉丁学名:Metarhizium
  • 界 :真菌界
  • 门 :子囊菌门
  • 亚 门 :子囊菌亚门
  • 纲 :核菌纲
  • 目 :球壳菌目
  • 科 :麦角菌科
  • 属 :绿僵菌属
  • 分布区域:世界广布

发现

[1] 最早发现绿僵菌的是梅契尼科夫,他在1879年观察到一批死亡的金龟子在昆虫死后两天,从它们身上生出菌丝,尤其显著的是菌丝环绕着气门的周围。菌丝初为白色,随后变为绿色,最后呈暗绿色。

菌属特征

菌落初期白色,茸状。产孢阶段菌落中间呈一丛丛具不同程度绿色的分生孢子堆。菌落颜色由绿色变灰绿直至黑色或保持其原来绿色,或者呈翡翠绿色。基质反面色泽呈淡褐色,少数菌种可呈赭色。分生孢子梗单生或聚集,呈分生孢子梗座,紧密排列,,帚状分枝或轮生体。帚状枝层次不复杂,1-2层,其顶端分枝,末端为瓶状小梗,以向基式产生分生孢子。分生孢子单细胞,链状连接。分生孢子以粘液粘成平行排列的柱状孢子链柱,老培养体柱状孢子链柱溃散为菱形或其他不规则形状的分生孢子团块。分生孢子长形互长椭圆形,无色,成雄时呈淡绿色至橄榄绿色,形体一般较青霉属孢子为大。本属系昆虫寄生菌。

本属菌应同时具有下列五方面特征 :

(1)菌落初期白色,产袍子阶段呈不同程度绿色; (2)分生孢子梗单生或者聚集,呈分生孢子梗座; (3)分生孢子以粘液粘成平行排列的柱状孢子团块; (4)分生孢子长形至长椭圆形; (5)属于昆虫寄生菌。

分布区域

大多分布在热带和亚热带地区。 金龟子绿僵菌为世界分布的广谱性虫生真菌。

培养特性

发育的最适温度约24℃-26℃之间,在10℃-30℃之间仍可正常发育;分生孢子一般在60℃左右即能很快丧失发芽能力。此菌在pH4.7-10之间可以正常发育,但最适pH为6.9-7.4。虽然绿僵菌可以在无机培养基上生长,但培养基中含有机氮源比含无机氨源对它的生长更为适宜;绿僵菌对碳源则无特殊需要。在干燥情况下绿菌的分生孢子可以保存3年以上。

繁殖方式

虫菌体以裂殖和芽殖繁殖。

下属品种

2009年Bischoff等对绿僵菌分类地位进行了研究,绿僵菌属共含12个种,分别为金龟子绿僵菌(M. anisopliae)、黄绿绿僵(M. flavoviride)、白色绿僵菌(M. ablum)、棕色绿僵菌(M. brunneum)、贵州绿僵菌(M. guizhouense)、平沙绿僵菌(M. pingshaense)、柱孢绿僵菌(M. cylindrosporum)、蝗绿僵菌(M. acridum)、大孢绿僵菌(M. majus)、耐寒绿僵菌(M. frigidum)、鳞翅目绿僵菌(M. lepidiotae)和球孢绿僵菌(M. globosum)。其中黄绿绿僵菌又包括4个变种,即黄绿绿僵菌小孢变种(M. f. minus)、黄绿绿僵菌大孢变种(M. f. flavoviride)、黄绿绿僵菌新西兰变种(M. f. novazealandicum)和黄绿绿僵菌瘿绵蚜变种(M. f. pemphogum)。

金龟子绿僵菌

金龟子绿僵菌( Metarhizium anisopliae Sorokin)在PDA培养基及察氏培养基上菌落绒毛状至棉絮状,初为白色,产孢时橄榄绿色。菌丝具分隔和分枝,透明,直径为15-20μm,分生孢子梗很难与菌丝区别,直径约2pm,其末端产生瓶形小梗,(8-16)μm×(1.5-2.2)μm。从瓶梗的末端以向基式连续形成长串链的分生孢子。分生孢子单细胞,长椭圆形到圆柱形,两端钝截形或钝圆,大小变化较大,(5-9)μm×(2-4.5)μm。单个存在时色亮,成堆时成橄榄绿色,脱落的孢子常聚成菱形孢子团状或壳状结构。

Tulloch将该菌分为两个变种,即小孢变种和大孢变种。小孢变种即原变种分生孢子小,(5-8)μm×(3-4)pm,世界性分布,寄主广泛,至少寄生8个目200余种昆虫及一些螨类和线虫。在生物防治中具有重要价值,已开发为真菌杀虫剂,并已在巴西等国家注册。大孢变种分生孢子大,(10-16)rm×(3-4)μm,较少见,寄主范围较窄。 [3]

黄绿绿僵菌

黄绿绿僵菌( Metarhizium flavoviride)在察氏培养基上,菌落呈黄绿色,培养2周菌落直径达55mm。分生孢子梗疏松轮状分枝,其上着生1-2个瓶梗,瓶梗杆状,顶部尖,大小为(7.2-12.5)μm×(1.8-3.0)μm。分生孢子单胞,卵圆形,具不同的端部,大小为(7.2-9.3)μm×(3-4)μm,在瓶梗上形成向基性的链。

白色绿僵菌

白色绿僵菌(Metarhizium ablum Petch)分生孢子拟卵形或椭圆形,菌落产孢前形成菌丝段(菌体)而不是由菌丝体组成的膨大团块,孢子灰棕色。该菌是叶蝉的专性寄生菌。

主要用途

绿僵菌寄主范围广,可寄生8目30科200余种害虫。主要用于防治金龟子、象甲、金针虫、蛾蝶幼虫、蝽和蚜虫等害虫。绿僵菌有金龟绿僵菌黄绿绿僵菌等变种,生产上主要用金龟绿僵菌变种的制剂来防治害虫,如地下害虫、蛀干害虫桃小食心虫椰心叶甲、飞蝗、甘蓝小菜蛾、菜青虫和番茄棉铃虫,以及小水体中的蚊幼虫孑孓等卫生性害虫。生产上常用剂型有粉剂(每克含孢量23亿-28亿个或50亿以上)、10%颗粒剂和20%杀蝗绿僵菌油悬浮剂。

感染过程

绿僵菌对寄主昆虫的感染与其它虫菌基本上相同。绿僵菌的分生孢子很容易附着于寄主昆虫皮肤的节间处,当遇到适宜的温湿度,分生孢子即行萌发,产生芽管,并形成菌丝。菌丝可分泌能够溶解几丁质的酶,溶解昆虫体壁。并借助菌对寄主侵入产生的压力,使菌丝侵入寄主的表皮,进而逐步向内侵染,侵入昆虫的脂肪组织和肌肉。菌丝在昆虫体内繁殖,进而导致昆虫死亡。当寄主昆虫被绿僵菌初感时,在体壁可见到黄褐色的斑点,由于受到绿僵菌毒素的作用,昆虫开始表现神经系统障碍的现象。幼虫取食停止,对刺激的反应降低,最终死亡。死亡后的尸体僵化,虫体内的菌丝开始向体外伸延,虫尸很快被一层白色菌丝所包被,之后一、二日,在菌丝上形成分生孢子梗和分生孢子,则变为绿色或暗绿色。

杀虫真菌——生防绿僵菌研究进展!

绿僵菌是一类重要的生防真菌,可寄生多种昆虫,在生产中已得到广泛的应用,据不完全统计,全世界约有200多种昆虫能被这种真菌感染致死。该菌致病力强、效果好,对人、畜和农作物无毒害,是当前世界上研究应用最多的虫生真菌之一。全球对绿僵菌的研究已有100多年的历史,但由于受到许多因素的制约,导致其效果不稳定,极大地制约了其规模化生产和应用。直到1988年,用于澳洲甘蔗和牧草害虫防治制剂的出现,其应用才算取得较大进展。此后几年,国内外均研制出了各自的绿僵菌制剂用于草原蝗虫和地分下害虫的防治,取得了显著的成效,从此,绿低菌的研究和应用成了生物防治领域的一个热门话题。

01、绿僵菌的分类

[2] 绿僵菌划分为金龟子绿僵菌、黄绿绿僵菌和白色绿僵菌3个种。其中:

金龟子绿僵菌下分4个变种,分别是金龟子绿僵菌新变种1;金龟子绿僵菌新变种2;金龟子绿僵菌小孢变种;金龟子绿僵菌大孢变种。

黄绿绿僵菌下分5个变种,分别是黄绿绿僵菌新变种1;黄绿绿僵菌新变种2;黄绿绿低菌新变种3;黄绿绿僵菌小孢变种;黄绿绿僵菌大孢变种。

02、绿僵菌的侵染机制场

绿僵菌对寄主的入侵是寄主与病原菌之间的生理生化作用的综合结果,可通过体壁、气门、消化道等多种途径侵染宿主,其中体壁途径是主要方式。这种侵染方式体现了真菌的特点。

其致病过程一般可以分为9个阶段:

①分生孢子附着昆虫表皮;

②感染性单位在表皮上萌发,这一过程需要较高的温度;

③穿透表皮。分生孢子萌发形成的芽管直接穿异透表皮或形成附着胞牢固的附着在表皮上,然后从附着胞上产生细长的侵入丝深入表皮,这一过程是在孢芽管萌发生长时产生的机械压力和其生长过程中分泌的相关酶的联合作用下共同完成。分泌的酶可降解体壁中的蛋白质和几丁质等物质,从而使孢子萌发的芽管得以穿透体壁;

④菌丝在体腔内生长;

⑤产生毒素。许多虫生真菌在广泛侵入寄主之前就战胜了寄主的保卫反应,认为是毒素起了重要作用,已知毒素多为小分子缩羧肽及蛋白酶类;

⑥寄主死亡;

⑦菌丝在寄主体内大量繁殖,侵入寄主的所有器官,最终使虫体僵硬;

⑧菌丝从寄主体内穿出;

⑨产生新的感染单位并发生扩散。

关于绿僵菌将寄主致死的原因传统的观点认为菌丝在虫体内迅速增殖,大量消耗吸收了寄主的营养而最终导致寄主死亡,但也有学者认为绿僵菌在侵入寄主的过程中先分泌一些物质,将寄主杀死,然后才开始大量繁殖菌丝。

▲绿僵菌侵染前后对

03、绿僵菌入侵相关的酶

绿僵菌的入侵是机械压力和酶共同作用的结果。在入侵体壁前存在一个对营养的选择作用,可能造成物理压力迫使菌体入侵内含丰富营养物质的虫体;另一方面,绿僵菌分泌的酶能消解表皮,打通通道,同时提供营养,从而使侵染得以成功。目前的研究表明,绿僵菌在入侵昆虫体壁的过程中,能够分泌的酶有蛋白酶、几丁质酶、脂酶、酯酶和淀粉酶等。

04、绿僵菌的应用及制剂的研制

绿僵菌具有分布范围大,寄生谱广等特点,因此常被用来防治多种农业害虫。由于它易商品化生产,有较好的贮藏性能,对环境较安全,目前被认为是最有希望的微生物杀蝗剂。国内外试验及应用表明,绿僵菌能在防治蛴螬、土天牛、地老虎、象甲、叶蝉、粉虱、松毛虫、蛾蝶幼虫等多种害虫。

真菌生防制剂具有触杀性、流行性、对环境安全和不易产生抗药性等特点。目前,国内外研究开发的绿僵菌制剂约10余种。

在国内,最早开展绿僵菌新农药研发登记的是重庆重大生物技术发展有限公司,已登记500亿孢子/克绿僵菌母粉、100亿孢子/克金龟子绿僵菌油悬浮剂等6个登记证。公司拥有自主知识产权的绿僵菌菌株十几株,并拥有油悬浮剂、乳粉剂、微粒剂等多种剂型的产品,主要防治对象包括:蛴螬、土天牛、地老虎、象甲、金针虫、叶蝉、小菜蛾、菜青虫、粉虱等多种害虫。100亿孢子/克的金龟子绿僵菌油悬浮剂适用于飞防作业,在国内农区、草原蝗虫发生区防治蝗虫灾害面积累计达到上千万亩。

5、问题及策略

5.1选育抗性高毒力菌株

[3] 用常规的自然筛选法筛选菌株存在很大的随机性,而且菌株在人工培养基上经过多次传代后毒力都会发生一定程度的退化。通过紫外诱变、化学诱变的方法可以获得具有某些优良性状的菌株,另外,随着基因工程技术的发展应用,可以对毒性基因进行定位和定向诱变,以提高病原性。

5.2开发新剂型

绿僵菌制剂属于活体类微生物,其防效在很大程度上受到外界环境条件的制约,尤其是温度、湿度和紫外线的影响,为了解决这一难题,必须依赖剂型的开发和改进,添加促进孢子在低温、低湿条件下萌发的助剂和紫外保护剂。

▲微菌核技术,真菌以团状结构存在,产品的质量更加稳定,抵御外界不良因素的能力更强,大大的延长了产品的货架期

5.3生产工艺的改进和产品的规范化

虫生绿僵菌制剂的标准化问题迄今没得到真正的解决,特别是国内这一点更为薄弱。只有真正建立起企业标准、行业标准、国家标准、国际标准,才能真正实现绿僵菌杀虫剂的工业化和产业化。目前,农业部正在编制绿僵菌农药的行业标准,重大生物(微核生物)王中康教授作为国内真菌农药领军人物参与编制了三项国家标准。


参考来源