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如何有效增强苏云金芽孢杆菌杀虫活性

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-07-17
核心提示:苏云金芽孢杆菌(Bacillius thuringiensis,Bt)制剂是当前应用最广、最有效的生物杀虫剂之一,因其对多种昆虫具有特异性杀虫活性,而被广泛用于农林业和公共卫生等领域的害虫防治,但田间施用后,其速效性差、持效期短和防效不稳定等弊端限制了其进一步的推广。
   苏云金芽孢杆菌(Bacillius thuringiensis,Bt)制剂是当前应用最广、最有效的生物杀虫剂之一,因其对多种昆虫具有特异性杀虫活性,而被广泛用于农林业和公共卫生等领域的害虫防治,但田间施用后,其速效性差、持效期短和防效不稳定等弊端限制了其进一步的推广。
 
  将 Bt 制剂与增效物质(剂)、因子混合使用以提高其杀虫活性和田间防效稳定性,是最快速、有效的途径之一,因而国内外对此开展了广泛而深入的研究。主要介绍了化学添加剂、化学杀虫剂和生物杀虫剂等添加物对 Bt 制剂杀虫活性的增效作用研究进展,并探讨了增效物质(剂)、因子的开发和应用前景,以期为开发安全、高效的 Bt 制剂的增效物质(剂)、因子提供一定的参考。
 
  苏云金芽孢杆菌(Bacillius thuringiensis,Bt)为革兰氏阳性昆虫病原细菌,在 Bt 稳定期后期,伴随芽孢的形成可产生伴胞晶体蛋白,也可将其称为杀虫晶体蛋白(insecticide crystal proteins,ICPs)或 δ ̄内毒素。同时,代谢产生的外毒素、营养期 杀 虫 蛋 白 ( vegetative insecticidal proteins,VIPs)和芽孢等都具有一定的杀虫活性。
 
  其次,Bt具有多样性,不同亚种产生的毒素种类和性质不同,而 Bt 毒素又可根据晶体状态的不同分为 Cry毒素和 Cyt 毒素,从而表现出不同的杀虫特异性。因此,Bt 制剂已被广泛用于农林业、贮藏和公共卫生等领域的害虫防治。
 
  然而,在田间施用中,Bt制剂存在速效性差、持效期短、防效不稳定、杀虫谱较窄等诸多缺陷。为了克服上述缺陷,人们提出了一系列提高 Bt 制剂毒力和防效稳定性的策略,如筛选高毒力、强特异性的菌株;改良现有高毒力菌株的遗传特征,以提高杀虫毒素的活性、扩大杀虫谱;改进加工技术,增强 Bt 制剂的杀虫效果;开发各种增效物质(剂)、因子等,以提高现有Bt菌株的杀虫活性。然而,发掘新品系需进行大规模的筛选,且极难获得高毒力菌株;其次,遗传改良菌株的稳定性较差,在实际生产中难以应用。因此,快速、稳定、有效的增效物质(剂)和因子等的开发和应用倍受关注。
 
  为了开发安全、高效的Bt制剂,深入了解其作用机制显得尤为重要。目前,被广泛接受的 Bt作用模型为孔洞/ 顺序结合模式。孔洞/ 顺序结合模式认为原毒素/ 杀虫晶体蛋白被摄食后,在昆虫肠道碱性环境和蛋白酶等的多重作用下,经溶解和水解,被激活为具有活性的杀虫毒素,可穿透围食膜(peritrophic membrane,PM),与中肠上皮细胞刷状缘膜囊泡(brush border membrane ves ̄icles,BBMV)上的受体蛋白氨肽酶 N(aminopepti ̄dase N,APN)及碱性磷酸酯酶(alkaline phospha ̄tase,ALP)结合,进而在脂筏上大量聚集,并与钙粘蛋白(cadherin)受体结合,使其构象改变,寡聚化后与氨肽酶 N 及碱性磷酸酯酶再次结合,从而使寡聚化的毒素分子插入上皮细胞,细胞膜产生孔洞,随后细胞裂解,最终导致昆虫死亡(图1)。
  即ICPs实现杀虫活性必须经过摄食、溶解、水解、透膜、与受体结合、脂筏聚集、构象改变、寡聚化、插入上皮细胞和孔洞形成等一系列过程,该过程的任何改变都将影响BtICPs的杀虫活性,同时,这一过程也可用于增效Bt制剂毒力的研究。因此,本文就目前国内外开展的关于不同添加物在不同作用过程中对 Bt 制剂杀虫活性增效作用的研究进行综述,并对其应用和开发前景进行讨论,以期为开发安全、高效的Bt 制剂的增效物质(剂)、因子提供一定的参考。
 
 
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