1、第五章 昆虫(knchng)病原细菌,昆虫因细菌侵染而引起的疾病称为细菌病。昆虫病原细菌是指其代谢产物或菌体本身对宿主昆虫有致病或致死效应的细菌类群，通常也称为杀虫细菌。细菌杀虫剂还具有以下一些特点：具有一定的特异性和选择性的杀虫作用，不杀伤天敌，对人、畜安全，不污染环境；易于和其他生物学手段相结合来进行害虫综合治理，能维持生态平衡；由于杀虫活性蛋白的多样性，昆虫产生抗性较缓慢或不易产生抗性；可以通过发酵法生产，具有相对(xingdu)较低的生产成本；可以通过生物技术途径筛选或构建优良性能的菌株来满足生产与应用。,第一页，共九十页。,一、昆虫病原细菌的主要(zhyo)类群,Bucher（196
2、0）曾把昆虫病原细菌分为4个类型，但实际上这些类型可以大致划分为3类：专性病原体（obtigate pathogens）：在自然界中只能在特定的寄主昆虫体内增殖，很难在人工培养基上正常生长增殖。一般经口服感染，寄主范围较窄；如金龟子芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌。兼性病原体（facultative pathogens）：可在昆虫内增殖，也能在人工培养基上正常生长发育的细菌；Bt、Bs。潜在病原体（potential pathogens）：通常生活(shnghu)在昆虫的消化道内，通常情况下极少引起疾病，但一旦进入昆虫体腔，则可表现出较强的致病力。假单胞菌属、肠杆菌属。,第二页，共九十页。,据报道，杀虫
3、细菌约有100多种，且新分离的杀虫细菌种类还在不断增加。伯杰氏系统细菌学手册所划分的33个细菌类群中，有9个类群的部分细菌种类具有杀虫活性。目前(mqin)已知的杀虫细菌主要有：芽孢杆菌属（Bacillus）梭状芽孢杆菌属（Clostridium）假单胞菌属（Pseudomonas）赛氏杆菌属（Serratia）链球菌属（Streptococcus）发光杆菌属（Photorhabdus）致病杆菌属（Xenorhabdus）,第三页，共九十页。,二、主要昆虫病原(bngyun)细菌的生物学特性,（一）芽孢杆菌属（Bacillus）蜡状芽孢杆菌（Bacillus cerues）：是一种分布广泛的兼
4、性腐生细菌，广泛分布于土壤中，从发病幼虫中也可分离到。其形态学特征与苏云金芽孢杆菌很相似，但不形成伴胞晶体。营养细胞大小为0.50.6 m1.56.0 m。寄主范围广泛，可侵染鞘翅目、膜翅目和鳞翅目等30余种昆虫。蜡状芽孢杆菌可产生(chnshng)-毒素（磷脂酶C），从而破坏宿主中肠细胞，使菌体进入昆虫血腔而引起败血症。另外，蜡状芽孢杆菌还能产生蜡样菌素（cerecine）和多种外毒素，对人和许多动物也有致病作用。,第四页，共九十页。,2侧胞芽孢杆菌（Bacillus laterosporus）是一种好氧芽孢杆菌，可从蜜蜂幼虫、蛴螬、土壤和水中分离到。在上世纪初即发现该菌可引起蜜蜂幼虫发生欧
5、洲腐烂病，后又发现该菌对黄腹侧蝇、烟草(ynco)甲幼虫有杀虫活性，而我国学者则首次报道了该菌对双翅目蚊幼虫的杀虫活性。徐婉学和范云六（1983）报道侧胞芽孢杆菌AS 1.864菌株对三带喙库蚊、尖音库蚊、一种库蚊、白纹伊蚊和中华按蚊的杀虫活性。Favret和Yousten（1985）进一步证实侧胞芽孢杆菌对蚊幼虫以及一种蚋（Simulium bivittatum）的杀虫活性，但发现该菌对粉纹夜蛾无毒性，而该菌对蚊幼虫的毒性又可分为病原性菌株和非病原性菌株。该菌的杀虫活性与其伴胞体无关，而与其细胞壁和原生质膜有关。,第五页，共九十页。,第六页，共九十页。,3.森田芽孢杆菌（Bacillus m
6、oritai）由日本的鲇沢启夫（1962）从蝇体中分离得到，是一种对多种蝇类幼虫致病的芽孢杆菌。营养细胞杆状，能运动，其芽孢囊明显膨大。森田芽孢杆菌幼虫的毒杀作用可能与菌体生长繁殖过程中产生的毒素无关，而是菌体在虫体内(t ni)繁殖的结果。在日本，森田芽孢杆菌制剂已作为商品用于卫生害虫的防治，商品名Labillus。防治家蝇，每克幼虫饲料中有107个芽孢，可抑制96%99%的成虫羽化。,第七页，共九十页。,4.幼虫芽孢杆菌（Bacillus larvae）是一种革兰氏染色阴性的兼性厌氧菌。营养细胞杆状，通常(tngchng)单个存在或呈链状排列，可运动。大小0.50.8 m2.05.0 m。
7、形成芽孢时产生一种抗菌素，对其他种类细菌有抑制作用。幼虫芽孢杆菌是蜜蜂的专性病原菌，感染蜜蜂只是在幼虫饲喂时期，当敏感昆虫幼虫取食芽孢后，在24 h内芽孢即可萌发生长。其营养细胞通过溶解中肠细胞壁而进入血腔，并大量繁殖，从而导致幼虫发病直至死亡。幼虫感染的第一个症状是虫体失去正常的白色而变为淡褐色。,第八页，共九十页。,5.其他芽孢杆菌(gnjn)坚强芽孢杆菌（Bacillus firmus）对鳞翅目昆虫有致病作用蜂房芽孢杆菌（Bacillus alvei）对蜜蜂幼虫和几种蚊幼虫有致病作用短芽孢杆菌（Bacillus brevis）对蚊幼虫有致病作用,坚强芽孢(y bo)杆菌（Bacillus
8、 firmus）,第九页，共九十页。,（二）梭状芽孢杆菌属（Clostridium）梭状芽孢杆菌一般简称为梭菌，是一类专性厌氧芽孢杆菌，其形态学上的突出特征是由于芽孢囊的膨大而使菌体呈梭形。营养细胞一般为直杆状，两端钝圆，单个或成短链存在。运动或不运动。Bucher等（1957，1961）首次报道分离到对昆虫有致病性的两种梭菌，即缩短梭菌（Clostridium brevifaciens）和天幕毛虫梭菌（Clostridium malacosomae）。缩短梭菌：大小(dxio)为0.91.3 m320 m，其芽孢囊不膨大，革兰氏染色阴性，其芽孢被昆虫取食后仅在中肠繁殖，不侵入血腔，虫体死后收
9、缩变短，干燥而僵化。缩短梭菌的芽孢在昆虫中肠内经1624 h萌发成营养体，24 h后形成芽孢，36 h可在虫体粪便中观察到营养体和芽孢。目前尚不能在人工培养基上形成芽孢。天幕毛虫梭菌：营养体不运动，大小为1.0 m47 m；芽孢囊约呈纺锤形，专性寄生于加州天幕毛虫。,第十页，共九十页。,（三）假单胞菌属（Pseudomonas）是一类专性好氧的革兰氏阴性杆菌。该属具杀虫活性的有铜绿假单胞（Pseudmonas aeruginosa）、荧光假单胞菌（Pfluorescens）、恶臭假单胞菌（Pputida）和败血性假单胞菌（Pseptica），它们均为昆虫的潜在病原菌。普遍存在于土壤、水、植物以
10、及昆虫消化道中。铜绿假单胞菌俗称绿脓杆菌，是一种广泛分布于昆虫体内的革兰氏阴性小杆菌，其细胞大小为0.50.6 m1.5 m，无芽孢，单个或两个相连，或多个串连成短链状，具13根极生鞭毛，可运动。该菌可以产生多种对昆虫有毒性的胞外酶，不过(bgu)该菌在昆虫中肠中的侵染能力较差，但一旦进入血腔，则致病性很强。铜绿假单胞菌对双带黑蝗、透翅蝗、苹天幕毛虫等多种昆虫有致病性，其病原性与其产生的蛋白酶有关。败血性假单胞菌主要对一些金龟子幼虫和家蝇有致病作用。,第十一页，共九十页。,（四）赛氏杆菌属（Serratia）是广泛分布于水域、土壤、牛奶及其他食品中的一类革兰氏阴性杆菌，其中对昆虫有致病作用的有
11、粘质赛氏杆菌（S.marcescens）、嗜虫赛氏杆菌（S.entomophila）、液化赛氏杆菌（S.liquefaciens）等几个种。粘质赛氏杆菌是已知的最小的杆菌种类之一，由于在常温培养(piyng)下能产生一种深红色的灵杆菌素，故又称为灵杆菌。据报道，该菌可侵染直翅目、鞘翅目、膜翅目等6个目的70多种昆虫。,第十二页，共九十页。,Serratia entomophila,嗜虫赛氏杆菌可引起新西兰牧场(mchng)的一种主要害虫草地蛴螬（Costelytra zealandica）发病，感染幼虫在几天内停止进食，消化道变空，中肠变为琥珀色，并在46周内死亡。由于具有较高的杀虫活性，且对
12、非目标生物和环境影响较小，因此，由该菌研制的商品Invide在新西兰获准登记，并用于草地蛴螬的防治。,第十三页，共九十页。,第十四页，共九十页。,（五）链球菌属（Streptococcus）该属有代表性的昆虫病原细菌为粪链球菌（Sfaecalis），为一种机会致病菌，其有毒菌株与无毒菌株的血清型不同。该菌对舞毒蛾幼虫有致病作用。舞毒蛾幼虫吞食该菌后，12日便停止进食，虫体收缩，在315天内死亡。死虫干僵脱水(tu shu)，但不腐烂。,第十五页，共九十页。,（六）发光杆菌属（Photorhabdus）和致病杆菌属（Xenorhabdus）发光杆菌属和致病杆菌属的细菌几乎都是昆虫病原线虫的共生菌
13、。其中致病杆菌属与斯氏属线虫（Steinernema）共生。发光杆菌属与异小杆线虫（Heterorhabditis）共生。二者的共同特征是均为革兰氏阴性、周生鞭毛、兼性厌氧、能运动的杆状细菌。大小约为0.32 m210 m。这些共生菌均具有两型现象，分别称为初生型（或型）和次生型（或型）共生菌。初生型细菌能支持线虫的大量繁殖(fnzh)，而次生型细菌不能与线虫共生，也不支持线虫在昆虫体内生长。初生型细菌不稳定，体外培养时极易转化为次生型。共生菌中已经发现有多种物质参与病原线虫对昆虫的致死作用，包括蛋白毒素、蛋白酶、抗生素类以及脂多糖等。该类共生菌既能产生对昆虫具有注射活性的杀虫蛋白，还可以产生
14、具有口服活性的蛋白。Bowen等（1998）从P.Luminescens中分离到4种毒素蛋白Tca、Tcb、Tcc和Tcd，其中Tca和Tcd在对烟草天蛾的杀虫活性中占主导地位。,第十六页，共九十页。,第十七页，共九十页。,第十八页，共九十页。,三、苏云金芽孢(y bo)杆菌,第十九页，共九十页。,苏云金芽孢杆菌：（Bacillus thuringiensis,Bt）分布广泛，革兰氏阳性，芽孢杆菌。1901年，石渡（S.Ishiwata）从患病的家蚕幼虫(yuchng)分离得到。猝倒杆菌 Bacillus sotto Bt猝倒亚种1911年Berliner从德国苏云金地区谷仓中患病的地中海粉螟
15、幼虫体内分离到类似的细菌。1915年才正式命名为 Bacillus thuringiensis。此后分离出与苏云金杆菌类似的产生晶体的芽孢杆菌，被陆续命名为苏云金杆菌的各个亚种。,第二十页，共九十页。,（一）Bt的分类Bt的分类系统是由Barjac（1973）把鞭毛抗原作为分类标准(biozhn)而建立起来的，还以酯酶型、生理生化反应等指标，现在以RAPD、Ap-PCR等方法进行分类。Bt分成27个血清型，7个亚型；1994年45个血清型，13个亚型，58个亚种；1996年发现55个血清型；2002年70个血清型，83个亚种，我国11个血清型。,第二十一页，共九十页。,第二十二页，共九十页。,
16、第二十三页，共九十页。,第二十四页，共九十页。,（二）Bt发育(fy)的三个阶段：营养体芽孢囊晶体和芽孢释放 杀虫结晶蛋白（Insecticide Crystal Proteins，ICPs）或苏云金杆菌毒蛋白(Bt toxin),第二十五页，共九十页。,第二十六页，共九十页。,第二十七页，共九十页。,第二十八页，共九十页。,（三）Bt的活性：Bt产生的生物活性成分：胞内、胞外 蛋白质：（-endotoxin、-exotoxin Vegetative Insecticidal Proteins，Vip）核苷类：（-exotoxin）氨基多元醇：（Zwittermicin A，ZwA）对动物(dngw)中的节肢动物(dngw)门、扁形动物(dngw)门、线形动物(dngw)门以及原生动物(dngw)门中的600多种有害种类有选择杀灭活性。（鳞翅目、双翅目、鞘翅目、直翅目、膜翅目等昆虫）对癌细胞有杀灭活性。对微生物中的细菌、真菌等有活性。,第二十九页，共九十页。,苏云金素 又称乙体外毒素（-exotoxin）、热稳定外毒素、蝇毒素，或简称外毒素。McConnell等于(dngy)1959年