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鳞翅目害虫的大杀器——核型多角病毒

时间:2020/9/17 11:10:27文章来源:磊子侃农药浏览次数: 431

 无论是甜菜夜蛾,斜纹夜蛾还是目前危害最严重的世界性害虫草地贪夜蛾,都属于鳞翅目夜蛾科。夜蛾科害虫常用杀虫剂往往是有机磷类或菊酯类杀虫剂,但由于绿色,有机水果蔬菜的生产要求。以及农产品出口的限制。生物类型农药是更好的选择。

    核型多角病毒和苏云金芽孢杆菌,白僵菌一样,都属于微生物制剂,同时对单一靶标的鳞翅目害虫有很好的防控作用。

    何为‘核型多角病毒’

    核型多角病毒(nuclear polyhedrosis viruses),一类专性昆虫病毒,其加工制剂是病毒杀虫剂。核多角病毒并非新生事物,1949年首次发现后一直有相关研究,直到21世纪初才逐步实现商品化生产。

    性能核型多角体病毒呈十二面体、四角体、五角体、六角体等,直径0.5-15uM,包埋多个病毒粒子,由蛋白质组成,不溶于水、乙醇、乙醚、氯仿、苯、丙酮、1mol/l盐酸,溶于氢氧化钠、氢氧化钾、氨及硫酸的水溶液和乙酸。多在寄主的血、脂肪、氯管、皮肢等细胞的细胞核内发育,故称核型多角体病毒。常见的应用于害虫防治的核型多角病毒为甜菜夜蛾核型多角体病毒,斜纹夜蛾核型多角体病毒,甘蓝夜蛾核型多角体病毒等。

    我国的病毒制剂产量仅占农药生产总量的0.2%。

    发展

    第一个关于昆虫病毒病的记录文献是我国12世纪中叶的《农书》中有关于家蚕“高节”“脚肿”病的记载。这就是我国养蚕农民俗称“脓病”的核型多角体病毒病。

    以甜菜夜蛾核型多角病毒(SeNPV属杆状病毒科Baculoviridae)为例:

    1949年,Steinhaus在美国加利福尼亚州首次分离出1株SeNPV,此后,世界各地陆续分离获得多株SeNPV野生株。我国也在1978年分离到SeNPV。2001年,中国科学院武汉病毒研究所分离出1株SeNPV,其多角体形态为圆形、四边形、五边形等,其平均大小为1.45 μm,病毒粒子呈杆状, 两端钝圆, 其大小为347 nm×117.5nm,病毒粒子为多粒包埋型,每个病毒粒子含有1~4个核衣壳。

    80年代初就已经开始相关产品实用化生产的探索,但直到进入21世纪,我国才逐渐商业化核型多角体病毒。

    作用机理

    核型多角体病毒寄主范围较广,主要寄生鳞翅目昆虫。经口或伤口感染。经口进入虫体的病毒被胃液消化,游离出杆状病毒粒子,通过中肠上皮细胞进入体腔,侵入细胞,在细胞核内增殖,之后再侵入健康细胞,直到昆虫致死。病虫粪便和死虫再传染其他昆虫,使病毒病在害虫种群中流行,从而控制害虫危害。病毒也可通过卵传到昆虫子代。

    核型多角体病毒具有很强的专化性,一种病毒只能寄生一种昆虫或其邻近种群。只能在活的寄主细胞内增殖。比较稳定,在无阳光直射的自然条件下可保存数年不失活。粉纹夜蛾核型多角体病毒在土壤中可维持感染力达5年左右。未见害虫产生抗药性。对人畜、鸟类、益虫、鱼等安全。不耐高温。易被紫外线杀灭,阳光照射会失活。能被消毒剂杀死。

    靶标

    核型多角体病毒主要是应用于鳞翅目害虫,杀虫谱相对较窄。如甜菜夜蛾核型多角体病毒对甜菜夜蛾防效较高,虽然对其他夜蛾科害虫也有一定的杀虫作用,但对甜菜夜蛾的防效最为高效。

    当然也不排除如甘蓝夜蛾核型多角体病毒对其他夜蛾科害虫甚至部分其他鳞翅目害虫也有防效。但其防效高低一般是与靶标害虫亲缘关系高度相关。

    主要应用于水果和蔬菜上相关靶标害虫的防除,如甜菜夜蛾,斜纹夜蛾等。

    相关专利

    全球范围内已公开的涉及核型多角体病毒作为杀虫剂应用的专利申请量为197件,其中国内申请为116件,国外申请为81件。图1显示了全球范围内涉及核型多角体病毒杀虫剂的专利申请量年代分布。

    从图中可以看出,全球申请量、中国申请量、外国申请量整体均分为上升阶段、有所下降、再次迅速上升3个阶段。产生这一变化的原因如下。在初始阶段,由于受实验仪器的限制,对核型多角体病毒的研究还处于实验摸索和经验积累的阶段,申请量表现为增长。在第二阶段,由于核型多角体病毒杀虫谱窄、见效慢、易受紫外线的影响而失活,难以大规模生产,其杀虫效率、使用范围远低于化学杀虫剂,因而针对核型多角体病毒的研究和使用受到了一定的限制,申请量有所下降。

    21世纪以后,核型多角体病毒的专利申请量上升主要是两个方面,一是随着科技的发展,人们对昆虫病毒杀虫机理的研究更加深入,同时发现了多种昆虫病毒增效的途径,因而申请量又快速上升。二是人们对绿色,有机生产理念的深入。

    虽然中国在专利申请数量上占据绝对优势,但质量却不高。和传统化学农药相类似的是,我国的核型多角体病毒杀虫剂相关专利多在产品复配、组合物、剂型等方面下文章,而且授权率也并不理想。而美国、欧洲等传统生物类农药的强国其相关申请多利用基因重组等分子生物学手段来增强其杀虫效果和新活性物质的研发。

    国内登记

    截止2020年8月,我国共登记昆虫病毒类产品73个。登记前两名均有相对较宽的杀虫谱。

    其中登记最多的为棉铃虫核型多角体病毒。棉铃虫核型多角体病毒也是全球范围内研究最多、应用最广的一类昆虫病毒。在美国,应用棉铃虫核型多角体病毒制剂防治棉花、玉米、高粱、烟草等作物上的棉铃虫和烟草夜蛾等害虫,效果相当于常用的化学农药。此外,甘蓝夜蛾核型多角体病毒登记也较多,它的杀虫谱较广,对32种鳞翅目昆虫有很好的防治效果,其中对二化螟、稻纵卷叶螟、小菜蛾、棉铃虫、甜菜夜蛾、甘蓝夜蛾、烟青虫、尺蠖、黄地老虎和粘虫等危害比较大的虫害有很高的杀虫活性。

    登记企业共计28家,其中以武汉楚强生物科技有限公司(武大绿洲子公司)、河南省济源白云实业有限公司和江西新龙生物科技股份有限公司登记产品数最多。

    登记类型主要以单剂为主,以甜菜夜蛾核多角体病毒为例,目前登记的产品有20亿PIB/毫升甜菜夜蛾核型多角体病毒悬浮剂、300亿PIB/克甜菜夜蛾核型多角体病毒水分散粒剂。用于防治十字花科蔬菜的甜菜夜蛾。

    也有一些与苏云金杆菌和化学农药的复配制剂,登记剂型主要为悬浮剂和可湿性粉剂。

    生产工艺

    核型多角病毒主要都是通过饲养染病昆虫,通过在昆虫体内扩殖进行生产。

    以茶尺镬核型多角体病毒为例,首先进行茶尺镬的大量饲养,然后根据的研究结果,在幼虫饲养至3龄中期时,即进行饲毒。具体做法为从田间采取茶叶,在病毒液中浸湿后晾干,将有病毒的叶片加入食料几乎食尽的原饲养瓶中饲毒,或将病毒叶投入空的罐头瓶中再移入幼虫饲毒。或者用小喷雾器将病毒液均匀喷在插枝水培的的新鲜茶枝上,待药液干后,将饲养的健康幼虫转移到茶枝上取食带病毒叶。饲毒一天后,将已感染病毒的茶尺镬幼虫移接到养虫框中,用无病毒叶片继续饲养。

    饲养一定时间后,幼虫开始死亡时进行病毒的收集保存。具体做法为将所有幼虫尸收集在罐头瓶中,每瓶200头,放在15℃的恒温箱中保存。保存约20天后即进行病毒提纯,经病毒提纯获得大量病毒原液后,再根据不同剂型的要求将病毒加至不同的助剂和物质中,充分混匀即获得种茶尺镬病毒制剂。

    由于采用活体繁殖,其产量受限是限制其发展的重要原因之一。

    总结

    核型多角病毒作为生物类杀虫剂,具有巨大的市场潜力。但其发展仍然有巨大的阻力:

    1. 生产工艺导致扩大生产困难,国内主要是中小型企业进行相关生产,没有形成产业链。

    2. 病毒侵染后需要繁殖才能发病,所以导致速效性较差。

    3. 杀虫谱较窄,专一化程度高。

    4. 由于是生物制剂,容易失活,无论是复配还是运输,失活会造成其防效大大降低。

    当然其优势也很明显:

    1. 病毒侵染导致染病虫体死亡后,还可以继续侵染其他靶标害虫,在种群中流行扩散,故在初孵期使用效果最好。

    2. 不易产生抗药性,病毒自身也会根据鳞翅目害虫抗药性的产生而进行适应性进化。



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