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苏云金芽孢杆菌的杀虫机制以及其生物杀虫制剂研究概况李翼君中山大学生命科学学院生物科学广州 510000）摘要：苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis，Bt）制剂是目前世界上产量最大、应用最广的生物杀虫剂。它对鳞翅目、双翅目、鞘翅目、螨类等许多有害昆虫有毒杀作用，而对人类、动物和农作物无害。其细胞内含有的活性杀虫物质成为生物杀虫剂的核心成分，科学家对这些活性杀虫物质的杀虫机制进行了阐明并且以此为研究依据，研究出了新的苏云金芽孢杆菌菌种（代号：00-50-0），该菌种对于大量经济作物害虫具有更加强大的杀虫效果。关键词：杀虫机制：菌株分离：研究历史；新型菌种中图分类号： Q93-33文献标志码：A前言　　化学杀虫剂的长期使用对生态环境产生了严重的破坏，而害虫种群的抗药性也日益提高，因此生物杀虫剂因为其“绿色环保”的特点日益引起人们的广泛关注。其中以自1901年日本学者从家蚕体内分离到以来的被广泛应用到植物病虫害的生物防治的苏云金芽孢杆菌最为有名。苏云金芽孢杆菌是目前世界上产量最大、应用最广的生物杀虫剂。其形成的蛋白晶毒素能够对鳞翅目、膜翅目、双翅目、鞘翅目、食毛目、直翅目等9个目500多种害虫具有毒杀作用，同时还对线虫、瞒虫、原生动物等害虫有特异的杀虫活性。并且科学家关于苏云金芽孢杆菌的科学研究已经有很长的历史，自二次世界大战后，苏云金芽孢杆菌被广泛使用，至今已有60多年。[9]1 苏云金芽孢杆菌杀虫剂历史研究以及其应用苏云金芽孢杆菌最初是日本人石渡繁胤于1901年首次从有病的家蚕虫体内分离，并且证明其对一些鳞翅目的昆虫具有杀虫活性。1911年，德国人恩斯特·贝尔林纳从德国苏云金省的地中海粉螟虫体内又重新分离出一种高效杀虫的细菌，并正式定名为苏云金芽孢杆菌(Bacillus thutingiensisn.sp.)。[5]至今为止，苏云金芽孢杆菌杀虫剂是世界上应用最成功的生物杀虫剂。并且，科学家对于苏云金芽孢杆菌的研究已经有100a的历史。自二次世界大战后，苏云金芽孢杆菌被广泛使用，至今已有60多年。而且以苏云金芽孢杆菌杀虫毒蛋白为活性的生物杀虫剂年销售额占全球生物杀虫剂的95%以上。但是因为其推广力度以及人们的农药使用意识的传统观念，目前生物农药仅占全部农药市场5%～8%，从此可看出，苏云金芽孢杆菌杀虫剂任然有具有较大的发展潜力。 同时，苏云金芽孢杆菌被认为是对环境安全友好的生物杀虫剂，生产过程符合环境安全保护的要求，喷撒杀虫剂后在野--外残留少。苏云金芽孢杆菌农药生产成本较低，主要原料为淀粉、蛋白胨和豆粕粉等。生产和使用苏云金芽孢杆菌杀虫剂具有如下优点：(1)大罐液体发酵生产，生产工艺简单，设备投资少，生产成本低；(2)原材料来源广泛，均为农、副产品，价格比较便宜；(3)建厂周期短；(4)产品杀虫谱广，对鳞翅目的200多种害虫均有毒杀作用；(5)使用Bt杀虫剂对环境和水源无污染，对人畜无害。[7]2苏云金芽孢杆菌生物活性毒素杀虫机理与菌株的分离苏云金芽孢杆菌是一种广泛分布于自然界的革兰氏阳性细菌，其营养体细胞为两端钝圆的杆状，能够在细胞的一端或两端形成伴胞晶体蛋白，有方形、球形、立方形、菱形、椭球形、三角形、不规则形和镶嵌形等。而在生长代谢过程中能够产生杀虫活性物质对多种昆虫有很强的毒性作用，在杀虫效果强力的同时对人畜及环境无污染。[10]2.1 主要活性物质目前以发现的苏云金芽孢杆菌的生物活性物质有杀虫晶体蛋白、营养期杀虫蛋白、溶血素、几丁质酶、抗癌蛋白、磷脂酶C、水溶性毒素、β－外毒素、鼠因子外毒素、双效菌素、不稳定外毒素等。[4]2.1.1杀虫晶体蛋白杀虫晶体蛋白是苏云金芽孢杆菌在芽孢形成的同时，在细菌体内的一端或者两端形成的伴胞晶体蛋白。其杀虫作用主要分为5个步骤：溶解、酶解活化、与受体结合、插入、孔洞或离子通道形成，每个步骤都能影响晶体蛋白的杀虫效果。其中现在研究已清楚Cry2对双翅目和鳞翅目的昆虫具有杀虫活性；Cry4Ba对伊蚊和按蚊有较好的杀虫作用；Cyt则是一种溶细胞蛋白，几乎对所有细胞都有毒性。[1]2.1.2 营养期杀虫蛋白（VIPs）营养期杀虫蛋白是苏云金芽孢杆菌在生长对数期分泌的一种胞外毒素蛋白，在芽孢杆菌中广泛存在。其作用机制和晶体蛋白相似。[6]其中现在研究已清楚Vip1A、Vip2A对玉米幼芽根叶甲等甲科昆虫有特异性，对鳞翅目昆虫不敏感；Vip3A对草地贪夜蛾、甜菜夜蛾、烟芽夜蛾等昆虫有较强的毒性。2.1.3 几丁质酶几丁质酶是真菌细胞壁和昆虫中肠围食膜的主要成分，能够有效抑制真菌的生长。主要的杀虫机制是通过水解几丁质，破坏昆虫中肠围食膜，是昆虫中肠上皮几乎暴露在中场内的病原菌以及毒素中，增加病原体入侵昆虫机体的机会，加速幼虫死亡。[2]2.1.4β－外毒素β