白僵菌(Beauveria spp .)是目前世界上研究和應用最多的病原真菌之一 ,近年來也是熱門生物農藥的研究課題。白僵菌 Beauveria 因其較廣的寄主范圍、較強的致病性和適應性等特點,逐漸成為農林害蟲生物防治中應用最為廣泛的生物殺蟲劑之一。

白僵菌的寄生范圍極廣, 可寄生15個目149個科的700多種昆蟲及蜱螨類 , 根據野外調查昆蟲的越冬情況發現,因白僵菌致病而死的昆蟲占真菌致病總數的21%。球孢白僵菌(Beauveria bassiana)是一種廣譜性昆蟲病原真菌,其致病性強,殺蟲范圍廣 。首個以球孢白僵菌Beauveria bassiana 為主要有效成分的生物制劑二十世紀在美國注冊登記,而后各類白僵菌生物制劑不斷涌現,目前全球以球孢白僵菌為有效成分的制劑占全部真菌殺蟲劑的33.9% ,我國已登記的11種真菌殺蟲劑中有6種為球孢白僵菌產品。

雖然球孢白僵菌得到了廣泛的應用,但仍存在擊倒害蟲時間長和防治效果易受環境影響等缺點。

生物學特征

白僵菌是在自然界廣泛存在的子囊菌類蟲生真菌,同時還能隨著植物的生長進行傳播。以有絲分裂孢子進行增殖,其孢子在接觸害蟲后產生芽管侵入蟲體,在蟲體內大量繁殖,代謝產物對昆蟲體內角質層、細胞膜以及細胞核等細胞器產生不利影響,最終導致害蟲因代謝紊亂而死。

白僵菌可寄生鱗翅目、鞘翅目、同翅目、膜翅目等 700 多種昆蟲和部分蜱螨類,是廣譜性蟲生真菌。同時白僵菌還具有較強的選擇性,對瓢蟲、食蚜虻和草蛉等侵染攻擊能力較弱,從而有利于保護天敵昆蟲,降低對昆蟲生態群落的破壞。白僵菌對害蟲致病能力受到菌株、宿主及環境因子等影響。白僵菌雖然侵染多種昆蟲,但不同菌株對害蟲寄生具有一定的專一性。環境條件對白僵菌致病力有一定的影響。曹藝瀟和劉愛萍測試了不同溫度、濕度下白僵菌對草地螟 Loxostege sticticalis 幼蟲的致病力,結果表明: 在溫度為 26 ℃ 時的致死中時( LT50 ) 最短,死亡率最高; 相對濕度越高,草地螟幼蟲死亡率越高,相對濕度為 95% 時,死亡率達100%。

作用機理

白僵菌的分生孢子可隨氣流和水流向周圍環境擴散, 當與昆蟲相遇時, 便附著在昆蟲的外表皮上。分生孢子和昆蟲表皮都具有很強的疏水性 ,兩者接觸時,由共同的疏水作用而引起介導吸附的發生。分生孢子被吸附以后 ,可在昆蟲體壁上分泌一些粘性物質---附著孢, 使其進一步固著在昆蟲外表皮上。昆蟲的體表有充足的營養成分(如棉鈴蟲體表的氨基酸和葡糖胺), 可滿足分生孢子營養生長的需要。在適宜溫度和濕度的條件下, 孢子即吸水膨脹,約經過8～12h 便萌發。從孢子的端部或側面生出1～2條芽管。在芽管伸出時便分泌多種水解酶。芽管借助自己分泌的水解酶、代謝酶和菌絲的機械壓力等因素的聯合協調作用 ,穿透寄主體壁,進入血腔中。

昆蟲接觸從昆蟲的體壁、氣門 、節間膜、氣孔及 傷口等外部途徑侵入;另外一種是在昆蟲取食,呼吸時,通過消化道、呼吸道等內部途徑侵入。如白僵菌對茶麗紋象甲 (Myllocerinus aurolineatus Voss)的侵染, 幼蟲是孢子萌發后直接侵染體壁、氣門、節間膜等 , 而成蟲則是通過吞食大量孢子,孢子進入體內萌發而感染。馬尾松毛蟲在高溫高濕條件下, 主要是通過體壁感染白僵菌, 而在低溫低濕條件下 ,消 化道感染白僵菌的百分率提高;庫蚊(Culex spp.)幼蟲以呼吸道感染白僵菌為主 ,成蟲則以體壁感染白僵菌為主。

芽管就在血腔中進行營養生長, 產生芽生孢子,芽生孢子也可直接長成菌絲, 菌絲不斷生長, 侵入昆蟲的各個器官,逐漸充滿昆蟲的整個血腔 , 使昆蟲正常的體液循環受到阻礙, 造成生理饑餓 ,并會引起組織細胞的機械破壞。同時菌絲在生長過程中會分泌毒素和代謝產物(如白僵菌素和草酸鹽類等),使昆蟲血液的理化性質發生變化 ,從而使昆蟲的代謝機能發生改變, 正常的生理及代謝功能也發生紊亂,最終因不能維持正常的生命活動而死亡。

靶標昆蟲

目前,白僵菌已經廣泛運用于二斑葉螨 Tetranychus urticae、煙粉虱 Bemisia tabaci、薊馬 Frankliniella occiden- talis、亞洲玉米螟 Ostrinia furnacalis、思茅松毛蟲 Dendrolimus kikuchii等農林害蟲防治。

發現過程

白僵菌在180多年前作為家蠶病原物第一次被報道。當然,那時候人們還不叫這種病原物為白僵菌。在菌物分類還沒有發展的年代里,人們認為這種″病原物″是有害的,因為它對家蠶養殖業造成巨大打擊。

1912年,建立白僵菌屬后,白僵菌的屬內種不斷增加。白僵菌可以存在于多種生態環境中。從現在的報道可以看到白僵菌可在土壤中及植物根際存活；也可以內生于植物；最多的是作為昆蟲病原物在昆蟲上被發現報道。白僵菌以腐生菌絲或休眠的繁殖體存在于土壤或內生于植物中,直到它在周圍的微環境中黏附到合適的寄主上。

昆蟲致病真菌的研究始于18世紀80年代初,主要是出于對歐洲蠶養殖業的疾病管理的需要。一開始的研究發現,白僵菌是引起蠶僵化病的病原,而進一步的研究證實,白僵菌也可能感染其他昆蟲,這也激發了人們使用白僵菌控制害蟲的想法。但之前嘗試用昆蟲病原物來防治昆蟲的想法和實踐被逐漸發展起來的化學農藥所阻滯。直到近年來生物農藥的不斷發展,白僵菌重新又走到臺前。據統計,2002年到2007年,全球范圍內共有171種基于昆蟲致病真菌的產品已注冊為商業真菌殺蟲劑,其中關于白僵菌的產品有63 種,占到38%。

2015年起我國頒布一系列倡導生物防治和綠色防控的法令,這些法令的頒布為解決這一系列問題提供強大動力。

國內登記

國內有球孢白僵菌母藥登記共6個。

球孢白僵菌的制劑主要是可濕性粉劑和懸浮劑。還有可分散油懸浮劑和顆粒劑。

主要由于為茶小葉蟬,玉米螟, 美國白蛾,草地貪夜蛾等蟲害的防治。

生產工藝

固態發酵

多年來,固態發酵是白僵菌工業生產采用的主要方式。特別是在我國,關于白僵菌的固態 發酵,研制和發展了多種方法,并得到了大量的應用。研究初期也就是;.世紀六七十年代主要以室內淺盤式、室外大床式、塑料袋培養等土法生產。這種方法以廉價易得的農副產品下腳 料麩皮和谷殼為主要原料,無需復雜設備,方法簡單易行,且成本低,適合就地生產、就地使用。但生產周期長、污染率高、產品質量低下且不穩定,特別是產品粉碎、包裝過程中,生產車間粉 塵濃度高,引起操作工人的過敏反應。

液固雙相發酵

 目前,應用于白僵菌規�；�工業生產效果較好的要數液固雙相發酵法,即首先經幾級液態發酵制得大量白僵菌芽生孢子或菌絲體,再將其接種于固體料上繼續培養,以獲得分生孢子, 然后經旋風分離收集純孢粉。湖南省微生物所以濃培養基液體深層發酵培養白僵菌菌絲體,載體快速產孢工藝是在一般雙相培養工藝上的改進。 該工藝縮短了生產周期,減輕了培養后期的雜菌污染,甚至載體可不作消毒處理,從而節省了人力和能源消耗。

目前遇到的問題

1.蠶對球孢白僵菌非常敏感, 在桑田附近應禁止使用。

2.球孢白僵菌作為生物制劑, 其在長途運輸過程中容易失活,特別在高溫或低溫環境下容易造成不可逆的失活。限制了其使用和運輸環境。

3.由于生物農藥本身存在見效慢、殺蟲不徹底和操作繁瑣等問題,其與其他殺蟲劑,如蘇云金芽孢桿菌的復配,很好的解決了這個問題。

總結

白僵菌雖然具有分布廣、寄生害蟲種類多、對害蟲天敵無害、生產成本低等諸多優點,但從選種、培育到利用生產的白僵菌菌劑在自然環境中進行病蟲害防治,仍然面臨諸多問題。從生物防治的發展趨勢來看,白僵菌作為一種重要的昆蟲病原真菌,其制劑的應用開發潛力巨大。但由于復雜多樣的自然環境為病蟲害提供天然庇護所,單一利用白僵菌生物制劑往往很難收到很好的防治效果,未來需要結合多種防治措施對病蟲害進行防治。

在害蟲綜合防治及有機農業的生產中, 白僵菌將會起到重要的作用, 但由于其使用的局限性,仍然不能代替化學農藥的使用。其不同劑型的研究和復配的開發仍然是其發展的重點。菌種退化則是其必須面對的問題。

參考文獻

白僵菌殺蟲劑生產工藝研究狀況與展望  劉 健等 中國生物防治 2003

球孢白僵菌對昆蟲致病機理的研究進展 田志來等 安徽農業客戶 2008

白僵菌屬分類研究進展 郭東升等 西北農業學報 2019

白僵菌與蘇云金芽胞桿菌水懸浮劑研制及田間防治玉米螟研究 毛 剛等 玉米科學 2018