苏云金芽孢杆菌

苏云金芽孢杆菌

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。

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 thutingiensis n.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。

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。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。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。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。2.1.4β－外毒素β－外毒素又称为苏云金素，是苏云金芽孢杆菌生长过程中分泌到菌体外的一种小分子腺苷衍生物。具体的抑菌机制现在还不清楚，但研究发现该外毒素能够抑制依赖DNA的RNA聚合酶，是昆虫在蜕皮或者变态期间不能够正常生长发育，而导致昆虫畸形或死亡。具有广谱杀虫活性。2.1.5磷脂酶C磷脂酶C又称作α－外毒素，对磷脂酰胆碱以及磷脂酰肌醇具有特异性，能够将二者进行特异性水解。但对于昆

虫的毒力现在尚不明确。2.1.6溶血素抗癌蛋白以及双效菌素等双效菌素是苏云金芽孢杆菌在代谢过程中产生的一种可溶性物质，可以提高苏云金芽孢杆菌的杀虫效果100~400~倍，对于夜蛾科的昆虫杀虫效果尤其明显，并且双效菌素结构简单便于合成，有良好的运用前景。2.2菌株的分离2.2.1采集地点苏云金芽孢杆菌是多种土壤中的正常菌群组成成分，一般的采集地点是植被保护完整，并且未被破坏的原始生态环境，采集离地表5~500px的土样。2.2.2筛选方法主要筛选方法有温度筛选法、无菌水法、醋酸钠选择性筛选、抗生素选择性筛选法、弹土分离法；从页面上分离苏云金芽孢杆菌主要有无菌水法、温度筛选法、盖叶法、擦拭法，再结合生理生化鉴定、血清型鉴定。现在已从土壤、粪便、鲜果、植物根际、页面、食物等许多材料上分离到了苏云金芽孢杆菌。但在生产实践中，由于人工的连续传代，苏云金芽孢杆菌芽孢和晶体变小、生长速度变慢、杀虫效果低下等缺点，所以仍需要不断从自然界中直接分离高效苏云金芽孢杆菌生物活性杀虫剂。

3、近年的研究成果有科学家从向日葵的植物组织杂志中分离出了一个新的苏云金芽孢杆菌菌种（代号：00-50-0）。该菌具有生长快、杀虫速度快速、杀虫效果佳的特点。通过中型发酵罐进行发酵，20~24小时即可完成发酵。其生化特征表现为：生长后期产生的孢子数量和伴胞晶体的个数比为1：3；孢子负责繁殖，后者负责杀虫；生物化学和分子生物学研究证明，该菌种的总蛋白中含有133000Da的前毒素蛋白，60000、27000DA的杀虫蛋白。[3]因此，该种菌对带状向日葵蛾害虫表现出极高的毒性，杀虫效果比HD-1高出250左右。并且初步的生物测定结果表明，该菌对国外的大菜粉蝶、非洲粘虫、草地粘虫、北美云山卷叶蛾、舞毒蛾、榆树食叶虫、烟青蛾、烟草天蛾等害虫具有较高的毒性，对国内的菜青虫、甘蓝尺蠖、黄地老虎、东方粘虫、玉米螟、棉铃虫等重要经济作物害虫有较高的毒性，比现在市面上的苏云金芽孢杆菌制剂的毒性更高。总结化学杀虫剂的制造以及滥用对我们赖以生存的自然环境产生了不可磨灭的伤害，同时农药的残留以及有害成分的毒性成为食品安全的一大隐患。因此，如何正确使用农药，以及使用杀灭性强，环境污染小的绿色杀虫剂成为当今的主流趋势，而研究和使用历史悠久的苏云金芽孢杆菌制剂，

以其杀虫效果强力，对人无害，来源广泛的特性，成为了新型的生物农药中的中流砥柱。科学家对其主要杀虫活性物质进行了鉴定分析，以及杀虫剂机制的阐述，目的就是更好的利用这种细菌，运用一种绿色，安全，无污染的杀虫制剂，在保护我们自然的同时进行主要经济作物害虫的杀灭。显然，这种绿色环保，环境友好的新型杀虫制剂有着广泛的市场以及强大的发展潜力，有待发现和合成更多的强力杀虫性菌种以及杀虫制剂有效活性成分的廉价生产。苏云金芽孢杆菌简称Bt,是包括许多变种的一类产晶体芽孢杆菌。可用于防治直翅目、鞘翅目、双翅目、膜翅目，特别是鳞翅目的多种害虫。

4、苏云金芽孢杆菌是一种微生物源低毒杀虫剂，以胃毒作用为主。该菌可产生两大类毒素，即内毒素（伴孢晶体）和外毒素，使害虫停止取食，最后害虫因饥饿和死亡而外毒素作用缓慢，在蜕皮和变态时作用明显，这两个时期是RNA合成的高峰期，外毒素能抑制依赖于DNA的RNA聚合酶。该药作用缓慢，害虫取食后2天左右才能见效，持效期约1天，因此使用时应比常规化学药剂提前2～3天，且在害虫低龄期使用效果较好。对鱼类、蜜蜂安全，但对家蚕高毒。1、苏云金芽孢杆菌的基本信息有效成分：苏云金芽孢杆菌(bacillus thuringiensis)。

5、含量与剂型：2 000单位/毫克颗粒剂，2 000单位/微升悬浮剂江000’单位/微升悬浮剂，8 000单位/毫克可湿性粉剂'8 000单位/微升悬浮剂，16 000单位/毫克可湿性粉剂，32 000单位/毫克可湿性粉剂，100亿活芽孢/克可湿性粉剂，100亿活芽孢/毫升悬浮剂。

6、曾用主要商品名：苏云金杆菌、敌宝、蛾将、锐星、劲狮、拂康、金云、联除、好丰、明月、茶旺、惠旺、猛增、迅攻、触螟、苏泰、点杀、环杀、科敌、蠖敌、豪斩、斩吊、吊黑、恒绿、双贝、贝亿、兆亿、比力、力扁、力道、迅灭、优打、广打、久打、百纳、柔刀、泰极、康雀、山雀、奇喜、万喜、万颜、高点、虫击、震击、锐击、锐壮、益

尔~甘雨、永胜、海生、青翠、赛功、凯绿、绿灵、绿卓、捉敌、普拿、祈福、比尼、安卡、方欣、福通、富泰、千胜、统抓、稳抓、顺诺、三捷、采虫、九鲤、多害特、阔达秀、助农宝、苏杀顽、苏特灵、苏得利、苏蛾蛾、菌杀敌、绿得利、绿浦安、见大利、青虫灵、农林丰、劳吉特、使吉清、杀尔多、生态宝、加克多、金喷头、虫死定、虫冒死、虫卵克、虫坐牢、众虫净、益万农、棒棒宝、蛾铃多克、天宇生得、康欣倍特、苏杀虫净、菜虫特杀、强敌313、强敌三一五、强敌三一六、令天下。2、苏云金芽孢杆菌的病原形态特征编辑在牛肉膏蛋白胨固体培养基上30℃条件下培养，不同时间取样，染色后显微镜下观察。B-Hm-16营养体细胞为杆状，较为粗壮，大小为1.2～1.5μm×3.6～4.5μm；培养30h可形成较营养体更为粗壮的芽孢囊，染色后可以看到一端着深红色，另一端不着色；培养36～38h芽孢囊破裂，释放出卵圆形的孢和钝菱形的晶体，晶体大小为1.0～1.2μm×1～2.0μm。3、苏云金芽孢杆菌的生理生化特征苏云金芽孢杆菌WY-197在LB液体培养基中生长良好，可正常产生芽孢和伴孢晶体，平均生长周期为24 h。其中1～8 h为潜伏期，pH值基本不变；8～12 h为对数生长期，pH值迅速下降、到对数末期又迅速回升；12～18 h为孢子囊发育期，pH缓慢上升;18～24 h为芽孢形成期，随着芽孢和晶体逐渐脱落，pH值上升至最高，但在伴孢晶体完全脱落后，pH值略有下降。苏云金芽孢杆菌是一种微生物源低毒杀虫剂，以胃毒作用为主。该菌可产生两大类毒素，即内毒素（伴孢晶体）和外毒素，使害虫停止取食，最后害虫因饥饿和死亡而外毒素作用缓慢，在蜕皮和变态时作用明显，这两个时期是RNA合成的高峰期，外毒素能抑制依赖于DNA的RNA聚合酶。该药作用缓慢，害虫取食后2天左右才能见效，持效期约1天，因此使用时应比常规化学药剂提前2～3天，且在害虫低龄期使用效果较好。对鱼类、蜜蜂安全，但对家蚕高毒。4、苏云金芽孢杆菌的生防特点编辑苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis，简称Bt)是目前产量最大、使用最广的生物杀虫剂。它的主要活性成分是一种或数种杀虫晶体蛋白(insecticidal crystal proteins，ICPs)，又称δ-内毒素，对鳞翅目、鞘翅目、双翅目、膜翅目、同翅目等昆虫，以及动植物线虫、蜱螨等节肢动物都有特异性的毒杀活性，而对非目标生物安全因此，Bt杀虫剂具有专一、高效和对人畜安全等优点目前苏云金杆菌商品制剂已达100多

种，是世界上应用最为广泛、用量最大、效果最好的微生物杀虫剂，因而倍受人们关注。但是，商品Bt制剂在生产防治中也显示出某些局限性，如速效性差、对高龄幼虫不敏感、田间持效期短以及重组工程菌株遗传性状不稳定等都已成为影响Bt进一步成功推广使用的制约因素。因此，为了提高Bt制剂的杀虫效果，对其增效途径的研究已成为世界性的研究热点，主要包括：筛选增效菌株；利用化学添加剂、植物它感素、几丁质酶作为增效物质；昆虫病原微生物间的互作增效等。5、苏云金芽孢杆菌适用作物及防治对象苏云金芽孢杆菌适用作物非常广泛．广泛应用于十字花科蔬菜、茄果类蔬菜、瓜类蔬菜、烟草、水稻、米、高粱、大豆、花生、甘薯、棉花、茶树、苹果、梨、桃、枣、柑橘、棘等多种植物；主要用于防治鳞翅目害虫，如菜青虫、小菜蛾、甜蛾、斜纹夜蛾、甘蓝夜蛾、烟青虫、玉米螟、稻纵卷叶螟、二化螟。