摘要 總結了蘇云金桿菌的發現及殺蟲機理,對蘇云金桿菌的研究現狀、研究中存在的問題及解決的思路進行了闡述,并對蘇云金桿菌的應用前景進行了展望。文章發表在《科學種養》上，是農業論文發表范文，供同行參考。

　　新型微生物農藥作為無公害農林生產資料,在未來的農作物病蟲害防治方面將有巨大的市場需求。進一步加快微生物農藥的研制、產業化和推廣應用進程,降低農藥在農副產品中的殘留和對農田生態環境的污染,實現農作物重大病蟲害的可持續控制,必將產生巨大的社會、經濟和生態效益。

　　1蘇云金芽孢桿菌(Bt)的發現及殺蟲機理

　　1.1蘇云金芽孢桿菌(Bt)的發現

　　1901年日本學者石度繁從患猝倒病的家蠶幼蟲中分離到第1個產生晶體的芽孢桿菌。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相似的菌株,并正式定名為蘇云金芽孢桿菌(Bt)。4年后,一個叫克林諾的科學家發現,在這種細菌的細胞中可以形成方形或菱形的晶體,可惜這個發現并未被重視。直到40年后的1953年,一位叫漢納的生物學家證明了這種晶體是有毒的蛋白質晶體,才揭示了粉螟死亡的原因。在1920~1930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。以后相繼發現了對鞘翅目、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。

　　進一步的研究發現,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δ-毒素(或被稱為殺蟲晶體蛋白)的蛋白結晶構成了內孢子。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酵生產制成高效生物殺蟲劑,或用Cry基因制成防蟲害的轉基因產品。

　　1.2蘇云金芽孢桿菌(Bt)的殺蟲機理

　　蘇云金芽孢桿菌(Bt)之所以能夠殺蟲,是由于它們的細胞內存在著一種有毒的蛋白質,叫做伴孢晶體,昆蟲吞食后就會中毒而死。而這種活細胞及伴孢晶體對環境無毒無害。因為在動物的胃腸道內,酸性環境下蛋白質晶體不能溶解,從而對人畜無害。所以它是一種高效安全的生物殺蟲劑,可用來殺滅多種農作物害蟲。蘇云金芽孢桿菌(Bt)殺蟲機理主要是:昆蟲取食蘇云金芽孢桿菌后,桿菌在其胃腸道內產生蛋白質晶體內毒素(δ-內毒素)、熱穩定毒素(β-外毒素)、葉蜂毒素(α-外毒素)及Bt-γ外毒素。這些毒素能侵蝕昆蟲腸道細胞,破壞腸道內膜,并進入血淋巴組織,使害蟲因饑餓而出現敗血癥最后死亡。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7~10d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是作為一種制劑應用于農林害蟲的防治,隨著生物技術的發展,現在已對蘇云金芽孢桿菌的殺蟲蛋白質和相關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。研究發現,在其體內具有一種Cry基因,正是這種基因編碼產生的蛋白質對上述昆蟲具有極大的毒性,所以這種基因的結構和特性就影響到它本身,也影響到它的殺蟲范圍。當然某一基因的長期應用會刺激昆蟲產生抗體。因此,現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國內主要研究成果

　　中國現在在蘇云金芽孢桿菌殺蟲劑的商品化生產和防治農林害蟲的系統工作方面,取得的主要成果有:研制和生產質優價廉的Bt懸浮劑和高效價的粉劑,實現了中國Bt殺蟲劑的商品化生產;建立了以生物測定為基礎的產品毒力效價測定的質量標準化技術化系統;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;大規模推廣應用Bt殺蟲劑以防治棉、糧、果疏及林業害蟲,并取得了良好的效果。該研究中研制和生產的適合中國的優質廉價的Bt懸浮劑,已在農林害蟲防治中得到廣泛應用;Bt粉劑的毒力效價和防蟲效果,已達到國際同類產品先進水平;以棉鈴蟲和小菜蛾為標準昆蟲,建立了中國Bt產品質量標準化測定技術系統,為國產Bt殺蟲劑的行業標準的建立奠定了良好基礎,為與Bt殺蟲劑國際質量標準接軌提供了保障。

　　3研究中存在的問題及解決的思路

　　3.1主要問題

　　蘇菌基因的表達會發生變化。例如,如果溫度不理想,就可能降低毒素的產生,使植物易受侵蝕。更加嚴重的是,試驗證明毒素減少的晚季植物會形成啟動子的DNA甲基化。 另外,毒素的持續使用會使普通害蟲演化為抗性蟲。試驗發現,小菜蛾對蘇菌毒素的噴霧形式就已產生抗性。

　　蘇菌毒素的運用還有一些可能的危險,如:如果轉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(CCD),也可能跟蘇菌轉基因作物有關。

　　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量。美國和歐洲的某些區域已經立法要求使用上述方法種植。這種方法的理論依據是假設抗性基因是隱性的。依目前來看,這種方法應該可以延遲害蟲對蘇菌的抗性;另一方面,假如產生了多種蘇菌毒素的農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。

　　(2)通過接合構建新菌株。蘇云金芽孢桿菌菌株的特定質粒可以自行轉移,這些質粒可以通過接合來構建新菌株。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,沒有一個菌株對所有這些昆蟲都具毒性。然而,通過質粒轉移雜交,現在已經構建出對3種害蟲都有效的新菌株,田間試驗表明,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)的應用前景

　　微生物農藥是21世紀農藥工業的新產業,代表著植物保護的方向,其最大的優勢在于能克服化學農藥對生態環境的污染,并減少農藥在農副產品中的殘留量。同時,在推廣微生物農藥應用過程中,農副產品的品質和價格將大幅度上升,有力地促進農村經濟增長和農民增收,社會效益不可估量。

　　我國是一個農業大國,農業的發展事關重大。為了更好地落實科學發展觀,建立環保型、節約型農業,微生物農藥將為農產品優質安全生產和降低有毒物質殘留提供技術和物質保證。微生物農藥研究與發展,將有效地實現農產品的優質安全生產,提升農產品的經濟附加值,擴大我國農副產品外銷市場,推進綠色產業的發展。所有這些均對發展農村經濟、增加農民收入、促進農村繁榮具有重要的推進作用。

　　農業論文發表須知：《科學種養》雜志是經國家新聞出版總署批準，中國人民解放軍總后勤部司令部主管，總后勤部金盾出版社主辦，新聞出版總署推薦的農家書屋重點期刊。是我國目前全方位登載國內外農業產前、產中、產后信息，面向國內外公開發行的國家級期刊，大16開印刷，具有發行量大、覆蓋面廣、影響力廣泛、公信力高的特點，旨在溝通農業信息，預測市場動向，服務科教興農，指導農業生產，促進經濟發展。自2006年創刊以來，堅持規范化出版和科學、嚴謹的工作態度，歷經八屆編委的共同努力，先后被評選為全國優秀出版社、全國先進科普工作集體、全國"講信譽、重服務"出版單位，是全國服務"三農"和文化科技衛生"三下鄉"先進單位。8年來，《科學種養》雜志出版發行圖書近千萬冊，發行網絡遍布城鄉各地，金盾圖書讀者俱樂部會員已達70多萬人，深受全國農業技術管理人員和廣大群眾的好評。