Advances in the control of crop pests by using entomopathogenic fungi

世界上记载的虫生真菌达100多个属 800 多种，我国已报道的有405种，其中寄生昆虫的真菌种类达215种，虫草属 80种，寄生线虫的真菌10种^[1]。在害虫的微生物防治中，具有利用和开发价值的杀虫真菌包括两大类，一是属于半知菌亚门的丝孢菌类(Hyphomyctes)，包括许多已经广泛应用的种类，如白僵菌、绿僵菌、拟青霉和蜡蚧轮枝菌等，二是属于接合菌亚门的虫霉(Entomophthorales)真菌，包含许多经常引发高强度害虫流行病的种类，如虫疠霉、虫瘟霉、虫疫霉等^[2-3]。虫生真菌的种类多，其中比较常见研究利用最多的属、种及代表种见表1^[4-5]。

虫生真菌的制毒过程(从孢子萌发侵染寄主直至寄主体表产生孢子整个过程)包括10个阶段：（1）体表附着阶段（2）孢子萌发阶段（3）体表穿透阶段（4）寄主血腔内长出菌丝（5）分泌毒素（6）寄主致死阶段（7）菌丝体内定殖（8）菌丝穿出表皮（9）在寄主体表重新产生孢子（10）分生孢子扩散^[6]。其中完成了前4个阶段，虫生真菌就完成对寄主的入侵和感染；当菌丝在寄主血腔内大量繁殖同时分泌毒素（即第五阶段）时，就可导致寄主死亡^[7]。毒力是筛选出优良生防菌的基本依据，也是衡量菌株生物防治潜力的重要指标，受寄主种类、菌种来源、孢子剂量、温度和相对湿度等多种因子影响^[8]。同一菌株对不同寄主或者不同虫龄的同一寄主其毒力表现不同，例如白僵菌对1～6龄松毛虫的僵虫率分别为1～4龄幼虫99.58%，5龄幼虫73.33%，6龄老熟幼虫37.50%^[9]；杀虫真菌对草地贪夜蛾低龄幼虫具有杀虫活性，尤其能够降低草地贪夜蛾卵孵化率、快速杀灭新孵化草地贪夜蛾幼虫，但几乎不能侵染草地贪夜蛾高龄幼虫^[10]；金龟子绿僵菌、球孢白僵菌等4种真菌对黄粉虫不同阶段虫态毒力存在明显差异^[11]。菌株来源对同种昆虫毒力存在较大差异，例如不同寄主来源的大丽轮枝菌对棉花的致病力具有显著差异^[12]；用29株虫生真菌在同一处理时间下，对烟粉虱致死率存在差异^[13]；用来自不同地区的15株绿僵菌同一处理下侵染相同虫龄斜纹夜蛾幼虫，结果寄主都有不同程度的致死率，各菌株毒力差异很大^[14]。菌株的孢子剂量及其温度往往也会影响毒力，例如随着蜡蚧轮枝菌孢子浓度的升高，总体对扶桑绵粉蚧的累计死亡率均上升，菌株对扶桑绵粉蚧的剂量效应与时间效应均显著^[15]；同一菌株在不同的温度下，对同一寄主毒力表现出不同，环境温度过高或过低都不适宜菌株生长和侵染，从而影响菌株发挥作用使得致病力降低^[16]；此外，不同的培养基对虫生真菌的致病力也不同，例如粉质拟青霉在5种不同的培养基PDA 、SMAY 、IDA (虫粉培养基) 、SDBAY和 Czapek培养基中的致病力表现为在IDA上菌落生长最快, 产孢量致病力最理想^[17]；白僵菌的分生孢子只有蛋白胨的培养基中萌发率最低致病力较差^[18]。

真菌杀虫剂是一种利用虫生真菌做为生物防治手段，控制自然界中有害昆虫的生物活性制剂。经过多年研究，国内外共有170多个真菌杀虫剂登记注册，从其注册情况来看，真菌杀虫剂的种类向着多样化的方向发展^[19]，涉及11种昆虫病原真菌（球孢白僵菌、布氏白僵菌、蜡蚧轮枝菌、金龟子绿僵菌、金龟子绿僵菌蝗变种、黄绿绿僵菌、莱氏野村菌、玫烟色拟青霉、汤普生被毛孢、新蚜虫疠霉和大链壶菌），其中50%以上是白僵菌和绿僵菌^[20]。

白僵菌具有致病性强、适应性强，同时随着作物生长进行大量繁殖传播，逐渐成为应用农、林害虫防治的热门真菌。白僵菌杀虫剂可广泛用于玉米、水稻、大豆、棉花、马铃薯、花生、甘蔗、白菜、甘蓝、番茄、辣椒、茄子、大葱等多种作物。白僵菌可寄生15个目约700多种昆虫和部分蜱螨类，是广谱性虫生真菌。白僵菌杀虫剂无毒无味、对害虫具有持续感染力，是对人、作物、环境等无害的生物农药^[21]。目前，我国已应用白僵菌成功防治40余种害虫，其中对玉米螟、茶小绿叶蝉和蛴螬等3种农业害虫防治产生了巨大的经济效益^[22]。最早19世纪50年代，“以菌治虫”植保路线得到快速发展，而国内研究利用白僵菌局限于室内、小区试验防治大豆食心虫，因白僵菌对家蚕产业的危害而不被推广^[23-24]，随着白僵菌在生产工艺和应用技术的革新优化，开发固液两相一体化等新生产方式，利用飞机、机动喷粉炮等点片撒布，在全国十多个省份农林区成功地应用于防治松毛虫、玉米螟等害虫^[25-28]。到20世纪90年代，白僵菌在农作物上得到广泛应用并取得很大的效益，研制出可湿粉剂、油剂、乳剂和微胶囊剂等多种生产工艺更大地满足市场多样性需求^[29-31]。进入21世纪，利用白僵菌生物制剂与传统农药搭配使用从而大大提高防治效果，并解决了对环境污染、杀虫不彻底等问题^[32-33]。目前，在农业实际生产应用中，往往高效低毒的药复配剂—白僵菌与其他菌剂混合使用，既提高了速效性，又保证了持效性，是更环保更高效的生物防治手段^[34-36]。白僵菌目前在农业部登记生产的厂家很多，剂型也有很多种，常见的有每克含150亿、300亿、400亿个孢子的可湿性粉剂；每克含50亿、150亿个孢子的悬浮剂；每克含100亿、200亿、300亿个孢子的可分散油悬浮剂；每克含400亿个孢子的水分散粒剂；每克含150亿个孢子的颗粒剂；每克含500亿个孢子的母液。

与白僵菌相比，绿僵菌的分生孢子具有较好的耐高温和耐旱性，在高温或低湿的环境下，绿僵菌的作用效果优于白僵菌，可广泛用于蔬菜和大田作物，如小麦、玉米、棉花、花生、大豆、马铃薯、番茄、茄子、辣椒等多种作物。绿僵菌是一类世界性生防真菌，可寄生5个目约200多种昆虫、线虫及螨类。绿僵菌致病力强、杀虫效果好，对天敌昆虫安全，对环境无毒害，绿僵菌杀虫剂防治规模仅次于白僵菌杀虫剂，主要用于防治蝗虫、甘蔗金龟子、蛴螬、小菜蛾、菜青虫、地下害虫和蛀干害虫等。早期绿僵菌田间应用直接采用发酵产品未加工成生物制剂，因此利用绿僵菌防治田间害虫未能推广。我国于20世纪80年代末研究开发绿僵菌^[19]，比白僵菌起步较晚，中国农科院生防所、安徽省农业科学院等单位应用绿僵菌防治甘蔗金龟子、东亚飞蝗、梨虎等都获得了良好田间防治效果^[37-38]。进入21世纪，重庆大学基因工程研究中心历经5年成功研制并登记我国首个绿僵菌生物农药“杀蝗绿僵菌孢子母粉”“杀蝗绿僵菌油悬浮剂”，并在天津、河北、山东、河南等10省蝗虫多发区应用^[39]，随后江西天人生态有限责任公司、重庆重大生物技术发展有限公司、中国农业科学院、重庆聚立信生物工程有限公司等多家单位研发并登记了金龟子绿僵菌油悬浮剂、金龟子绿僵菌水分散粒剂、金龟子绿僵菌可湿性粉剂、金龟子绿僵菌颗粒剂等生物杀虫剂，防治水稻、玉米、茶叶、果树、等多种害虫^[40-41]。目前登记生产厂家很多，剂型也很多，常见剂型有每克含100亿、80亿个孢子的绿僵菌可湿性粉剂，每克含100亿个孢子的油悬浮剂，每克含80亿个孢子的可分散油悬浮剂，每克含2亿个孢子的绿僵菌颗粒剂。

拟青霉菌不仅是在病害虫防治上有重要作用，它的代谢产物能促进植物生长，且有些种类有药用功效^[42]。拟青霉菌能防治40多种昆虫，如稻飞虱、二化螟、小菜蛾、白粉虱、桃蚜、叶蝉、斜纹夜蛾等^[43]。粉质拟青霉和玫烟拟青霉在水稻、蔬菜等多种农作物防治上有良好的效果，但国内目前登记的拟青霉菌生防产品有“线虫必克”、阿维菌素和淡紫拟青霉菌剂，主要用于防治植物根结线虫病^[44-45]。

蜡蚧轮枝菌是一种重要的昆虫病原真菌，主要应用在蔬菜、花卉作物上防治蚜虫、粉虱、蓟马、菜青虫、小菜蛾、螨类等害虫，20世纪70年代英国首个完成了蜡蚧轮枝菌的安全性评估，并投入了商业生产，随后国外多种蜡蚧轮枝菌菌剂产品问世，而我国虽在蜡蚧轮枝菌的生防开发利用上有成功经验，但是对其剂型加工仍需要不断地探索^[46-48]。

虫霉目真菌是昆虫专性病原真菌，目前记载有150多种，可寄生于蝗虫、蚜虫、蛾类、蝇类、介壳虫和螨类等多种害虫，因该菌可在短时间内引起高强度流行病，有很好的生防菌发展前景^[49]。我国20世纪70年代末用虫霉孢子田间防治花生蚜，由中国农科院生防所研制杀蚜菌剂，可用于防治棉蚜、麦蚜等多种蚜虫，已在河南地区广泛生产应用^[50-51]。随后出现的飞虱虫疠霉、新蚜虫疠霉和根虫瘟霉等产品在防治蚜虫上取得很大进展^[52]。

随着生活水平的提高，人们对无公害农产品以及绿色食品的需求增大，生物农药产品成为生物防治工作的热点研究，并迅速发展起来。虫生真菌做为昆虫病原微生物的最大种群，也是最早被研制成微生物杀虫剂的重要种群。因微生物杀虫剂具有与环境的相容性、易于工业化生产、可自然扩散以及持续控制害虫等优点成为化学农药的替代品，备受国内外学者及产业界的关注。我国的微生物杀虫剂产业化虽比国外晚了近30年，而随着我国生物农药产业品种结构调整、防治技术进步、组织方式创新等措施的不断优化，我国在微生物杀虫剂方面已经取得了一定的成绩，如球孢白僵菌已被广泛应用于控制天牛、松毛虫、杨小舟蛾和美国白蛾；同时，昆虫病毒防治虫害的应用在我国取得了很大进步，如核多角体病毒（NVP）、质型多角体病毒（CVP）和颗粒体病毒（PXGV），应用于小菜蛾、甜菜夜蛾、棉铃虫、银纹夜蛾 等防治^[53-54]。然而我国生物制剂存在着品种少、可选择性低、产品质量稳定性低、科技成果转化率低及田间应用率低等缺点，所以目前仍不能满足市场需求，因此，不断深入扩大研究虫生真菌，旨在为我国农业的可持续健康发展和构建生态平衡奠定根基。