生防真菌之綠僵菌的侵染機理與生防機制及應(yīng)用！
小楊 / 2024-03-25 09:03:17
綠僵菌屬（Metarhizium）真菌是一種具有較強致病性的麥角菌科異蟲草屬昆蟲病原真菌，該屬菌株可寄生于約8個目、42個科，共200多種昆蟲、螨類和線蟲體內(nèi)。據(jù)報道，目前已有13種綠僵菌，包括金龜子綠僵菌（M. anisopliae）、貴州綠僵菌（M.guizhouense）、黃綠綠僵菌（M. flavoviride Gams&. Rozsypal）、白色綠僵菌（M.ablum）、棕色綠僵菌（M. brunneum）、平沙綠僵菌（M.pingshaense）、柱孢綠僵菌（M. cylindrosporum）、翠綠綠僵菌（M.iadini）、大孢綠僵菌（M. majus）、蝗綠僵菌（M.acridum）、耐寒綠僵菌（M. frigidum）、鱗翅目綠僵菌(M.lepidiotae)和球孢綠僵菌（M. globosum）。
綠僵菌具有分布范圍廣、殺蟲、對人畜農(nóng)作物無毒害等特點，被制成粉劑、干菌絲、混合劑及無紡布菌條等形式的真菌生防制劑，用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)害蟲的生物防治，防治效果極佳，具有很高的生態(tài)應(yīng)用價值和經(jīng)濟應(yīng)用價值。
綠僵菌從何而來？
最早發(fā)現(xiàn)
綠僵菌的是梅契尼科夫（Metschnikoff），他在1879年觀察到一批死亡的金龜子在昆蟲死后兩天，從它們身上生出菌絲，尤其顯著的是菌絲環(huán)繞著氣門的周圍，菌絲初為白色，隨后變?yōu)榫G色，最后呈暗綠色。隨后，Sorokin（1883年）根據(jù)梅契尼科夫確定的金龜子蟲霉(Entomophthora anisopiae Metsch. )轉(zhuǎn)屬建立了綠僵菌屬（Metarhizium）。綠僵菌可從金龜子、梨虎幼蟲、葉蟬等昆蟲尸體中分離獲得。自綠僵菌建屬以來，相繼發(fā)現(xiàn)42個新種和變種。最早的綠僵菌應(yīng)用是Metchnikoff在1880年嘗試應(yīng)用并取得成功，這使生物防護中生物防治制劑開始以病原真菌作為原材料。
近年來，因為化學(xué)農(nóng)藥的大量使用，食品和藥材安全問題、環(huán)境保護問題倍受重視，使得生防制劑的研發(fā)及推廣應(yīng)用更加刻不容緩。綠僵菌產(chǎn)生分生孢子的方式有液體深層發(fā)酵、固體發(fā)酵及液固雙相發(fā)酵工藝，由于液固雙相發(fā)酵綜合了前兩者的優(yōu)勢：
（1）提高真菌競爭力，降低雜菌污染；
（2）提高真菌產(chǎn)分生孢子速度，減少培養(yǎng)時間；
（3）確保接種菌液對固體顆粒物質(zhì)的均勻覆蓋，使菌體能同步生長。而以綠僵菌為原料的真菌生防制劑劑型主要有粉劑、可濕性粉劑、混合劑等類型。具有環(huán)保無污染、高效低成本且不易使害蟲產(chǎn)生抗藥性等潛在優(yōu)勢。
綠僵菌的侵染機理及生防機制是什么？
綠僵菌對寄主的入侵是寄主與病原菌之間的生理生化作用的綜合結(jié)果。目前綠僵菌對昆蟲寄主的侵染過程已基本清晰，首先是分生孢子附著在昆蟲體表，孢子萌發(fā)后產(chǎn)生入侵菌絲并穿過體壁在及主體內(nèi)大量繁殖，同時產(chǎn)生毒素并形成圓筒狀孢子，最終導(dǎo)致寄主死亡。在侵染過程中綠僵菌分泌多種酶（如蛋白酶、幾丁質(zhì)酶、脂酶等），形成特殊結(jié)構(gòu)（如附著胞、穿透釘、穿透菌絲等），并克服昆蟲體表某些物質(zhì)的抑制作用及昆蟲體內(nèi)的一系列免疫活動。
總體來說，綠僵菌的侵染過程主要分為以下幾個階段：孢子萌發(fā)、穿透蟲體、體內(nèi)發(fā)育和致死。
1、孢子萌發(fā)
分生孢子黏附于寄主表皮后，受體表有關(guān)活性物質(zhì)的刺激而萌發(fā)產(chǎn)生芽管，芽管的生長對表皮具有很強的影響性。目前有部分研究認為，芽管可依靠菌絲先端分泌的黏液黏附在寄主上表皮表面，經(jīng)過螺旋式伸長，尋找合適侵染點，并進一步分化產(chǎn)生穿透釘。例如氨基酸、蛋白質(zhì)、糖類、類脂等一般的營養(yǎng)物就能使金龜子綠僵菌分生孢子發(fā)芽。
2、穿透蟲體
綠僵菌在附著胞形成期間可產(chǎn)生大量的胞內(nèi)蛋白酶，通過酶解作用使得附著胞下面蠟層消失，促進穿透釘通過機械作用擠入上表皮。Butt（1988）的研究表明此過程寄主也將引發(fā)免疫反應(yīng)，包括體壁障礙、體表短鏈脂肪酸如辛酸、奎酸的抑制作用、血細胞和血淋巴的應(yīng)急機制等。
3、體內(nèi)發(fā)育和致死
綠僵菌穿透昆蟲體壁后即在昆蟲體內(nèi)發(fā)育，生長過程中會產(chǎn)生一系列環(huán)狀六肽毒素即綠僵菌素，作為免疫抑制因子能夠限制和削弱寄主的防御反應(yīng)，最終導(dǎo)致昆蟲死亡。
綠僵菌生防制劑的生產(chǎn)普遍以大米、米糠和稻殼為固體載體，采用液固雙相發(fā)酵工藝促進綠僵菌菌絲或芽生孢子生長進而在短時間產(chǎn)生大量分生孢子，通過加工制成以粉劑、可濕性粉劑及混合劑為主的劑型開發(fā)成真菌類生物制劑產(chǎn)品用于作物蟲害防治。
農(nóng)作物在全生育期會遭受多種病蟲為害導(dǎo)致質(zhì)差量少的現(xiàn)象且日益嚴重。綠僵菌生防制劑在殺蟲、防病和促進植物生長等方面已表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。同時，綠僵菌類生防制劑在未來可多方面進行推廣應(yīng)用與擴大生產(chǎn)，包括生防制劑劑型、工廠規(guī)?；a(chǎn)方式、其他類真菌殺蟲劑的開發(fā)等。同時，可利用基因工程手段，通過改造相關(guān)功能區(qū)域來提高產(chǎn)孢速率，增強防治作用。生防制劑作為公認的“無公害農(nóng)藥”中的真菌殺蟲劑，它在保護環(huán)境和構(gòu)建生態(tài)平衡上具有一定的意義。
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