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昆虫病原线虫研究概况

 

发布日期:2009年9月1日          来源:      作者


昆虫病原线虫是本世纪发展起来的一种有潜能的生物防治因子。它具有寄主范围广、能主动寻找寄主、对人畜及环境安全无毒,并能人工大量培养等优点。因此,在农药污染日益严重、害虫抗药性发展迅速的今天,昆虫病原线虫已成为可持续发展农业的迫切需要,受到国际生防领域的重视。特别是斯氏科线虫和小杆线虫,已成为当前国际生防领域研究热点之一。本文简要概述了线虫的生物学特性、分类及致病机理等方面的研究,并结合目前存在的总是探讨了昆虫病原线虫的研究方向发生展前景。

1生物学特性 昆虫病原线虫一生可分为卵、幼虫和成虫3个虫态。幼虫期共4个龄期,其中只有第3龄幼虫可存活于寄主体外,也是唯一具有侵染能力的虫态,又称为侵染期幼虫。侵染期幼虫一般滞育不取食,体外仍包裹着已经蜕去的第2龄幼虫的表皮。对外界不良环境的耐受能力最强,故又称为耐受态幼虫。侵染期线虫幼虫肠道细胞内携带有共生菌,在遇到合适的寄主害虫后,线虫便可通过害虫的一些自然开口或节间膜进入昆虫的肠道和血腔,然后在昆虫血腔中释放发出共生菌并快速增殖,造成寄主死亡。线虫则取食共生菌和液化的寄主组织并发育成熟,完成交配、繁殖,最后又释放出大量的3龄幼虫。继续侵染其它寄主。

昆虫病原线虫与共生菌之间是一种典型的互惠互利关系;线虫在寄主间传输共生菌,保护共生菌不受土壤环境的影响,并在抵御寄主防御系统时保护共生菌;共生菌为线虫繁殖提供所需的基本营养成份,并产生毒素的抑菌物,为线虫繁殖提供良好的环境条件。

2分类长期以来,昆虫病原线虫的分类一直呈现一种混乱的局面。传统的依据形态学牲对线虫进行分类的方法,主要对线虫的一些典型特征进行分析,如体长、长到审经环的距离,头到排泄也的距离,以及雄虫交合刺和引带形态特征等。但实际上由于寄主营养、培养间谍、侵染的不同品系或个体的上述形态特征也可能产生较大差异,因而很难确定线虫在分类上有价值的特征。直到1978年,Akhurst提出利用杂交的方法对线虫分类可提供可靠的依据。结合形态学特征,蛋白质、同工酶电泳及DNA分析给线虫的分类带来了新的突破,并对原来的分类系统进行了修正。到1998年,斯氏线虫科被分为斯氏属和新线虫属共21个种。

3、致病机理

3.1侵染途径 昆虫病原线虫在潮湿环境中可借助水膜作垂直运动和水平运动自主地寻找合适寄主,并通过寄主的一些自然孔口、伤口或节间膜等进入寄主血腔中。大量的研究观察表明,昆虫病原线虫主动寻找寄主是由特定物质的刺激而激发的,主要是靠来自寄主本身或其它化学物质的刺激而激发的。

3.2线虫与共生菌对寄主的致病机理

昆虫病原线虫进入寄主昆虫体内后,即可在寄主体内大量繁殖。入侵后的线虫在寄主体内活动的过程中必然会引起寄主组织不同程度的破坏、细胞结构的变化及崩解,最后导致死亡。

3.3对寄主血淋巴的破坏

昆虫病原线虫对寄主昆虫的致病作用是线虫和共生菌两者共同作用的结果。线虫共生菌不能独立进入寄主血腔中,必须借助于线虫的携带。线虫携带共生菌进入寄主血淋巴后,便释放出共生菌,并供助寄主营养大量繁殖。线虫共生菌在代谢过程中还可以产生多种抑菌物质,以阻止来自肠道和土壤环境中的微生物对虫尸的二次降解,保证了线虫生长和繁殖所需要的足够营养。有试验证明,有些共生菌的次级代谢产物对寄主具有杀伤作用。

4遗遗分基础

杨秀芬等认为,遗传和分生生物学手段可能为进一步解释线虫致病机理提供有效途径。如在共生菌方面,XU等19991年用转座子Tn5诱变已分离出无毒突变体,并发现几百个突变体中的每个染色体中都插入了多个Tn5片段,这些突变体在生化特性、营养和菌落特性方面都有所不同,这为分离毒性基因、明确詹在致病过程中的作用提供了可能。最后的研究还表明,昆虫线虫易于进行遗传选择和DNA转移,是很好的生物材料,在生物技术开发利用领域具有巨大潜力。

目前在昆虫病原线虫应用领域最关键的因素在于其侵染期寿命短,对环境条件要求苛刻、易失活等问题。因此,学者们正积极致力于利用分子生物学方法培养环境耐受力强、寿命长的线虫品系。

5、生产及应用

国内外对昆虫病原线虫的研究应用从30年代开始,至今已有近70年的历史。早期昆虫病原线虫的繁殖和培养主要依靠体内活体培养,但繁殖成本过高,不宜作大量生产应用,也一直制约着昆虫病原线虫的实际应用。直到20世纪80年代随着用鸡汁培养基接入共生菌体外大量繁殖线虫方法和线虫液体培养两种技术。液体培养技术的突破,才使得昆虫病原线虫的应用研究和商品化生产得以活跃。

大规模工厂化饲养技术的发展,活跃了昆虫病原线虫的实际应用研究。目前、美国、澳大利亚、荷兰、加拿大及其他一些国家的数十家公司均可提供线虫供实际应用,可商品化生产的线虫株系超百种。我国在昆虫病原线虫的实际应用方面也进行了大量研究,利用线虫防治土枉性害虫,如桃小食心虫、甘蔗实背黑蔗龟、大黑鳃金龟、暗黑鳃金龟及钻蛀性害虫如光肩星天牛、木蠹蛾、多纹貂蠹等均取得了较好防治效果,并对线虫防治50多种蔬菜害虫敏感性进行筛选,发现43种害虫对线虫表现有不同程度的敏感性,但田间防治感染率明显下降。对线虫与多种保护剂如抗蒸发剂、保水剂、粘合剂、紫外保护剂等的混用增效作用进行了系统研究,发现保护性 剂的应用对于保护线虫、提高大田实际防效有明显作用。并筛选了线虫与化学农药的混用增效作用,发现乐果、乙酰甲胺磷、代森铮、辛硫磷、敌杀死等对斯氏线虫比较安全,田间利用线虫与乐果混用防治竹象虫,可明显提高防效和保笋率。

害虫的生物防治代表了未来的防治技术的发展方向,在21世纪具有长远和广阔的发展窨。昆虫病原线虫是继BT、昆虫病毒之后又一新的生物防治因子,由于其具有自我增殖快'铁于杂交和基因操作改良的优点,将有更为深入的研究和发展余地,而且这种微生物的变异类型更为丰富,目前已报道超过了2000种株系。因此可以预计昆虫病原一虫在未来的农业害虫生物生态控制系统中将会发挥重要的作用。

《摘自昆虫知识》

 

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