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真菌杀虫剂在生物防治中的应用
黄红艳 刘九成
(国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心, 江苏苏州 215163)
摘 要:重点关注了真菌杀虫剂的专利技术现状,从起源、特点、提取工艺、剂型研制、分子致病机理等方面的研究现状进行概述,并对未来发展趋势进行了展望。
关键词:真菌; 杀虫剂; 生物防治; 专利
中图分类号:S476.1 文献标志码:B
1· 真菌杀虫剂的发展
自1873年Metchnikov首次将金龟子绿僵菌用于防治麦田的奥地利金龟子和甜菜象甲,昆虫病原真菌在防治农林害虫领域首次取得成功以来,真菌杀虫剂用于农林业害虫的生物防治已在世界范围内得到广泛的应用与发展[1]。目前,研究利用的真菌杀虫剂的主要种类有白僵菌、绿僵菌、淡紫拟青霉、座科孢菌和轮枝菌[2]。国内对生防真菌的研究始于20世纪50年代,目前,在杀虫真菌液固两相生产技术、制剂研发和规模化生产等方面已取得了长足的发展。
2· 真菌杀虫剂分子致病机理与遗传改良
昆虫病原真菌致病机理概述为:侵染昆虫的过程可简单划分为体表附着、体壁穿透、体内定殖及致死阶段[3]。虫生真菌不同侵染阶段均涉及多种基因的参与,克隆、鉴定昆虫病原真菌的毒力基因并进行功能分析对于理解真菌的致病机理以及进行菌株遗传改良均具有重要的意义。CN103602593A通过航天诱变淡紫拟青霉Sd-m-16菌株获得了在生长特性及致病力均获得大幅提高的诱变菌株; WO2013052536A4提供了进行遗传改造的内生真菌菌株,相比于未进行遗传改造的内生真菌,改造后的内生真菌对其寄主害虫的毒力增强;CN103484386A通过优化密码子、启动子及基因结构将来自透明颤菌的血红蛋白基因vgb成功整合到淡紫拟青霉菌株ACSS菌株的染色体中,经筛选获得保藏编号为CCTCC NO. 2013296的紫拟青霉PNVT8,该重组菌株比野生淡紫拟青霉菌株ACSS能产生更多的胞外蛋白酶、几丁质酶等,同时增加生物量和产孢率,提高对线虫幼虫的毒杀活性;CN103173467A将Bar表达元件序列置换到球孢白僵菌的Bbtmp1基因编码区的部分序列,破坏球孢白僵菌的Bbtmp1基因,得到高渗、氧化胁迫抗性和毒力均提高的球孢白僵菌突变菌株。
3· 真菌杀虫剂生产工艺研究
真菌杀虫剂的生产工艺一般为:将分离、筛选、纯化的菌株在平板上培养一段时间,挑选平板上产孢较好的菌株,制备成孢子悬浮液,将孢子悬浮液接种于相应的发酵培养基中发酵培养,得到发酵制品或进一步分离纯化发酵产物得到终产物。单独使用菌种本身防治害虫防治效果不稳定、见效慢,将分离纯化的虫生真菌侵染寄主过程中产生的高致病力毒素用于害虫防治也为目前研究重点之一。但常规分离毒素的方法繁杂、持续时间长、成本高。鉴于此,目前,相关专利对绿僵菌素的发酵过程以及分离纯化方法进行了改进,MX2011010239A对发酵培养基及发酵方法进行了改进;CN101016331A在萃取过程中采用超声波萃促进萃取,省去重复多次萃取过程,节省了时间和溶剂用量,采用减压层析避免了使用苯等有机溶剂,为下一步分离纯化出去了大量杂质。此外,杀虫脂质的分离纯化方面也有了相应的进展,WO201213404A1提供了子囊菌门真菌培养物的有机溶剂提取物,至少部分地将一种或多种极性脂质与一种或多种非极性脂质分离,和回收一种或多种极性脂质或极性脂质部分;这些脂质被配置成杀虫剂,用于控制环境中的昆虫种群。
4· 真菌杀虫剂与其他杀虫剂复配
出于克服单一真菌杀虫剂的不足、扩大防治谱、延缓害虫抗药性等目的,目前,主要采用将不同类型、不同作用方式的杀虫剂与真菌杀虫剂复配。CN103798296A、CN103749546A、WO2014079841A1、WO2014086756A1等公开了虫生真菌与化学杀虫剂、真菌或细菌杀虫剂、植物源杀虫剂进行混配,复配的真菌种类主要涉及白僵菌、绿僵菌、淡紫拟青梅、玫烟色拟青霉、蜡蚧轮枝菌、爪哇拟青霉菌等虫生真菌,复配的其它杀虫剂主要涉及噻嗪酮、吡虫啉、阿维菌素、菊酯类杀虫剂、印楝素、啶虫眯、毒死蜱等。
5· 真菌杀虫剂剂型研究进展
随着对虫生真菌特性的研究发展以及制剂加工技术的发展,在延长真菌杀虫剂储藏期、增加稳定性等方面取得了一系列的成果。如可湿性粉剂提高了真菌杀虫剂中孢子粉润湿性,乳剂和油剂的出现使得孢悬液分散度与黏附力获得提升,胶囊剂提升了制剂的稳定性。目前,真菌杀虫剂的主要剂型有主要有原粉剂、粉剂、可湿性粉剂、乳剂、油剂、微胶囊、混合剂、干菌丝及无纺布菌条等剂型。
6· 真菌杀虫剂发展前景展望
由于虫生真菌自身特性以及现有技术的限制,其用于产业化的有效菌种较少,制剂的标准化问题尚未解决。亟待建立统一的真菌杀虫剂质量标准,对产品质量进行监督管理;同时,利用基因工程技术定向获得稳定、高效的工程菌株资源将是今后研究的重点。
参考文献
[1]王滨. 真菌杀虫剂剂型的研究与应用(综述). 安徽农业大学学报,2003,30(2):206-209.
[2]解娇. 真菌杀虫剂的研究现状与展望. 吉林农业科学,2012,37(1):49-53.
[3]吕丁丁. 虫生真菌分子致病机理及基因工程改造研究进展. 微生物学通报,2008,35(3):443-449.