農(nóng)林學(xué)類論文-淺談蘇云金芽孢桿菌與現(xiàn)代生物農(nóng)藥.doc

農(nóng)林學(xué)類論文-淺談蘇云金芽孢桿菌與現(xiàn)代生物農(nóng)藥論文關(guān)鍵詞蘇云金芽孢桿菌；研究現(xiàn)狀；存在問題；解決思路；前景論文摘要總結(jié)了蘇云金桿菌的發(fā)現(xiàn)及殺蟲機(jī)理，對蘇云金桿菌的研究現(xiàn)狀、研究中存在的問題及解決的思路進(jìn)行了闡述，并對蘇云金桿菌的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。新型微生物農(nóng)藥作為無公害農(nóng)林生產(chǎn)資料，在未來的農(nóng)作物病蟲害防治方面將有巨大的市場需求。進(jìn)一步加快微生物農(nóng)藥的研制、產(chǎn)業(yè)化和推廣應(yīng)用進(jìn)程，降低農(nóng)藥在農(nóng)副產(chǎn)品中的殘留和對農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物重大病蟲害的可持續(xù)控制，必將產(chǎn)生巨大的社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。1蘇云金芽孢桿菌（Bt）的發(fā)現(xiàn)及殺蟲機(jī)理1.1蘇云金芽孢桿菌（Bt）的發(fā)現(xiàn)1901年日本學(xué)者石度繁從患猝倒病的家蠶幼蟲中分離到第1個(gè)產(chǎn)生晶體的芽孢桿菌。10年后Berliner從德國蘇云金地方一家面粉廠染病的地中海粉螟中分離到一個(gè)相似的菌株，并正式定名為蘇云金芽孢桿菌（Bt）。4年后，一個(gè)叫克林諾的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在這種細(xì)菌的細(xì)胞中可以形成方形或菱形的晶體，可惜這個(gè)發(fā)現(xiàn)并未被重視。直到40年后的1953年，一位叫漢納的生物學(xué)家證明了這種晶體是有毒的蛋白質(zhì)晶體，才揭示了粉螟死亡的原因。在19201930年間，Bt作為微生物殺蟲劑主要用來防治玉米螟。1938年第1個(gè)商品制劑Sporeine在法國問世，從此拉開了生物殺蟲劑的序幕。以后相繼發(fā)現(xiàn)了對鞘翅目、螨類、同翅目、膜翅目、直翅目昆蟲、動植物寄生線蟲、鞭毛蟲、變形蟲、吸蟲、絳蟲有毒殺作用的Bt菌株。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，Bt是革蘭氏陽性菌，另外，它可寄生在一些蛾類和蝶類的幼蟲上，甚至是植物表面。蘇云金芽孢桿菌分泌出的由Cry基因編碼的、有殺蟲活性的-毒素（或被稱為殺蟲晶體蛋白）的蛋白結(jié)晶構(gòu)成了內(nèi)孢子。Cry蛋白對鱗翅目（如蛾與蝶）、雙翅目（如蒼蠅、蚊子）和鞘翅目（甲蟲）有很大殺傷力。因此，可將蘇云金芽孢桿菌發(fā)酵生產(chǎn)制成高效生物殺蟲劑，或用Cry基因制成防蟲害的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品。1.2蘇云金芽孢桿菌（Bt）的殺蟲機(jī)理蘇云金芽孢桿菌（Bt）之所以能夠殺蟲，是由于它們的細(xì)胞內(nèi)存在著一種有毒的蛋白質(zhì)，叫做伴孢晶體，昆蟲吞食后就會中毒而死。而這種活細(xì)胞及伴孢晶體對環(huán)境無毒無害。因?yàn)樵趧游锏奈改c道內(nèi)，酸性環(huán)境下蛋白質(zhì)晶體不能溶解，從而對人畜無害。所以它是一種高效安全的生物殺蟲劑，可用來殺滅多種農(nóng)作物害蟲。蘇云金芽孢桿菌（Bt）殺蟲機(jī)理主要是：昆蟲取食蘇云金芽孢桿菌后，桿菌在其胃腸道內(nèi)產(chǎn)生蛋白質(zhì)晶體內(nèi)毒素（-內(nèi)毒素）、熱穩(wěn)定毒素（-外毒素）、葉蜂毒素（-外毒素）及Bt-外毒素。這些毒素能侵蝕昆蟲腸道細(xì)胞，破壞腸道內(nèi)膜，并進(jìn)入血淋巴組織，使害蟲因饑餓而出現(xiàn)敗血癥最后死亡。蘇云金芽孢桿菌的防治對象是鱗翅目、膜翅目、雙翅目、鞘翅目等多種害蟲，其藥性的持效期可達(dá)710d左右。需要特別注意的是：蘇云金芽孢桿菌（Bt）及其制劑對蠶具有很高的毒性，桑園必須禁用。另外，勿與堿性殺菌劑混合施用，晴天的傍晚或陰天施藥效果最佳。2蘇云金芽孢桿菌（Bt）的研究現(xiàn)狀2.1蘇云金芽孢桿菌（Bt）的研究主要集中在分子水平上過去Bt是作為一種制劑應(yīng)用于農(nóng)林害蟲的防治，隨著生物技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已對蘇云金芽孢桿菌的殺蟲蛋白質(zhì)和相關(guān)基因作了深入而透徹的研究，也就是說在基因的水平上對它有了更多的了解。研究發(fā)現(xiàn)，在其體內(nèi)具有一種Cry基因，正是這種基因編碼產(chǎn)生的蛋白質(zhì)對上述昆蟲具有極大的毒性，所以這種基因的結(jié)構(gòu)和特性就影響到它本身，也影響到它的殺蟲范圍。當(dāng)然某一基因的長期應(yīng)用會刺激昆蟲產(chǎn)生抗體。因此，現(xiàn)在對蘇云金芽孢桿菌的研究更多地集中在分子水平上。2.2國內(nèi)主要研究成果中國現(xiàn)在在蘇云金芽孢桿菌殺蟲劑的商品化生產(chǎn)和防治農(nóng)林害蟲的系統(tǒng)工作方面，取得的主要成果有：研制和生產(chǎn)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的Bt懸浮劑和高效價(jià)的粉劑，實(shí)現(xiàn)了中國Bt殺蟲劑的商品化生產(chǎn)；建立了以生物測定為基礎(chǔ)的產(chǎn)品毒力效價(jià)測定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)化系統(tǒng)；研究了助劑及貯存條件對Bt的影響，為助劑的篩選和有效存貯提供了可靠的依據(jù)；大規(guī)模推廣應(yīng)用Bt殺蟲劑以防治棉、糧、果疏及林業(yè)害蟲，并取得了良好的效果。該研究中研制和生產(chǎn)的適合中國的優(yōu)質(zhì)廉價(jià)的Bt懸浮劑，已在農(nóng)林害蟲防治中得到廣泛應(yīng)用；Bt粉劑的毒力效價(jià)和防蟲效果，已達(dá)到國際同類產(chǎn)品先進(jìn)水平；以棉鈴蟲和小菜蛾為標(biāo)準(zhǔn)昆蟲，建立了中國Bt產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化測定技術(shù)系統(tǒng)，為國產(chǎn)Bt殺蟲劑的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的建立奠定了良好基礎(chǔ)，為與Bt殺蟲劑國際質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)接軌提供了保障。3研究中存在的問題及解決的思路3.1主要問題蘇菌基因的表達(dá)會發(fā)生變化。例如，如果溫度不理想，就可能降低毒素的產(chǎn)生，使植物易受侵蝕。更加嚴(yán)重的是，試驗(yàn)證明毒素減少的晚季植物會形成啟動子的DNA甲基化。另外，毒素的持續(xù)使用會使普通害蟲演化為抗性蟲。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，小菜蛾對蘇菌毒素的噴霧形式就已產(chǎn)生抗性。蘇菌毒素的運(yùn)用還有一些可能的危險(xiǎn)，如：如果轉(zhuǎn)基因玉米與變異野草雜交，蘇菌基因的抗性就有可能因食物鏈來到食草動物群落中，蜂群衰竭失調(diào)（CCD），也可能跟蘇菌轉(zhuǎn)基因作物有關(guān)。3.2解決的思路（1）有抗植株與無抗植株間種。減少害蟲抗藥性的一個(gè)有效方法就是將有抗植株與無抗植株間種，目的是減少抗性基因頻率，犧牲少量無抗植株保證產(chǎn)量。美國和歐洲的某些區(qū)域已經(jīng)立法要求使用上述方法種植。這種方法的理論依據(jù)是假設(shè)抗性基因是隱性的。依目前來看，這種方法應(yīng)該可以延遲害蟲對蘇菌的抗性；另一方面，假如產(chǎn)生了多種蘇菌毒素的農(nóng)作物可以完全滅絕害蟲，抗性基因的存在也就不可能了。不過，至今為止，害蟲滅絕的情況還未出現(xiàn)。（2）通過接合構(gòu)建新菌株。蘇云金芽孢桿菌菌株的特定質(zhì)粒可以自行轉(zhuǎn)移，這些質(zhì)粒可以通過接合來構(gòu)建新菌株。例如，科羅拉多馬鈴薯甲蟲（鞘翅目）是北美最具破壞性的馬鈴薯害蟲，歐洲玉米螟和土豆塊莖蠕蟲，對馬鈴薯也有很大的破壞作用。從自然界中分離的蘇云金芽孢桿菌菌株，沒有一個(gè)菌株對所有這些昆蟲都具毒性。然而，通過質(zhì)粒轉(zhuǎn)移雜交，現(xiàn)在已經(jīng)構(gòu)建出對3種害蟲都有效的新菌株，田間試驗(yàn)表明，該菌株作為廣譜的馬鈴薯殺蟲劑很有前途。4蘇云金芽孢桿菌（Bt）的應(yīng)用前景微生物農(nóng)藥是21世紀(jì)農(nóng)藥工業(yè)的新產(chǎn)業(yè)，代表著植物保護(hù)的方向，其最大的優(yōu)勢在于能克服化學(xué)農(nóng)藥對生態(tài)環(huán)境的污染，并減少農(nóng)藥在農(nóng)副產(chǎn)品中的殘留量。同時(shí)，在推廣微生物農(nóng)藥應(yīng)用過程中，農(nóng)副產(chǎn)品的品質(zhì)和價(jià)格將大幅度上升，有力地促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)增長和農(nóng)民增收，社會效益不可估量。我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)的發(fā)展事關(guān)重大。為了更好地落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，建立環(huán)保型、節(jié)約型農(nóng)業(yè)，微生物農(nóng)藥將為農(nóng)產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)安全生產(chǎn)和降低有毒物質(zhì)殘留提供技術(shù)和物質(zhì)保證。微生物農(nóng)藥研究與發(fā)展，將有效地實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)安全生產(chǎn)，提升農(nóng)產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)附加值，擴(kuò)大我國農(nóng)副產(chǎn)品外銷市場，推進(jìn)綠色產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。所有這些均對發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)、增加農(nóng)民收入、促進(jìn)農(nóng)村繁榮具有重要的推進(jìn)作用。參考文獻(xiàn)1喻子牛.蘇云金芽孢桿菌M.北京：科學(xué)出版社，1990.2蔡鴻嬌，侯有明，尤民生.應(yīng)用Bt控制鞘翅目害蟲的研究現(xiàn)狀J.武夷科學(xué)，2002（1）：259-265.3吳繼星.蘇云金芽孢桿菌的抗藥性研究J.微生物學(xué)雜志，1992（1）：60-61.4謝道昕，范運(yùn)六.蘇云金芽孢桿菌殺蟲晶體蛋白基因?qū)朊藁ǐ@得轉(zhuǎn)基因棉株J.中國科學(xué)（B輯），1991（4）：367-363.5袁志明，蔡全信，AndrupL，等.蘇