生防真菌之绿僵菌的侵染机理与生防机制及应用！
小杨 / 2024-03-25 09:03:17
绿僵菌属（Metarhizium）真菌是一种具有较强致病性的麦角菌科异虫草属昆虫病原真菌，该属菌株可寄生于约8个目、42个科，共200多种昆虫、螨类和线虫体内。据报道，目前已有13种绿僵菌，包括金龟子绿僵菌（M. anisopliae）、贵州绿僵菌（M.guizhouense）、黄绿绿僵菌（M. flavoviride Gams&. Rozsypal）、白色绿僵菌（M.ablum）、棕色绿僵菌（M. brunneum）、平沙绿僵菌（M.pingshaense）、柱孢绿僵菌（M. cylindrosporum）、翠绿绿僵菌（M.iadini）、大孢绿僵菌（M. majus）、蝗绿僵菌（M.acridum）、耐寒绿僵菌（M. frigidum）、鳞翅目绿僵菌(M.lepidiotae)和球孢绿僵菌（M. globosum）。
绿僵菌具有分布范围广、杀虫、对人畜农作物无毒害等特点，被制成粉剂、干菌丝、混合剂及无纺布菌条等形式的真菌生防制剂，用于农业、林业害虫的生物防治，防治效果极佳，具有很高的生态应用价值和经济应用价值。
绿僵菌从何而来？
最早发现
绿僵菌的是梅契尼科夫（Metschnikoff），他在1879年观察到一批死亡的金龟子在昆虫死后两天，从它们身上生出菌丝，尤其显著的是菌丝环绕着气门的周围，菌丝初为白色，随后变为绿色，最后呈暗绿色。随后，Sorokin（1883年）根据梅契尼科夫确定的金龟子虫霉(Entomophthora anisopiae Metsch. )转属建立了绿僵菌属（Metarhizium）。绿僵菌可从金龟子、梨虎幼虫、叶蝉等昆虫尸体中分离获得。自绿僵菌建属以来，相继发现42个新种和变种。最早的绿僵菌应用是Metchnikoff在1880年尝试应用并取得成功，这使生物防护中生物防治制剂开始以病原真菌作为原材料。
近年来，因为化学农药的大量使用，食品和药材安全问题、环境保护问题倍受重视，使得生防制剂的研发及推广应用更加刻不容缓。绿僵菌产生分生孢子的方式有液体深层发酵、固体发酵及液固双相发酵工艺，由于液固双相发酵综合了前两者的优势：
（1）提高真菌竞争力，降低杂菌污染；
（2）提高真菌产分生孢子速度，减少培养时间；
（3）确保接种菌液对固体颗粒物质的均匀覆盖，使菌体能同步生长。而以绿僵菌为原料的真菌生防制剂剂型主要有粉剂、可湿性粉剂、混合剂等类型。具有环保无污染、高效低成本且不易使害虫产生抗药性等潜在优势。
绿僵菌的侵染机理及生防机制是什么？
绿僵菌对寄主的入侵是寄主与病原菌之间的生理生化作用的综合结果。目前绿僵菌对昆虫寄主的侵染过程已基本清晰，首先是分生孢子附着在昆虫体表，孢子萌发后产生入侵菌丝并穿过体壁在及主体内大量繁殖，同时产生毒素并形成圆筒状孢子，最终导致寄主死亡。在侵染过程中绿僵菌分泌多种酶（如蛋白酶、几丁质酶、脂酶等），形成特殊结构（如附着胞、穿透钉、穿透菌丝等），并克服昆虫体表某些物质的抑制作用及昆虫体内的一系列免疫活动。
总体来说，绿僵菌的侵染过程主要分为以下几个阶段：孢子萌发、穿透虫体、体内发育和致死。
1、孢子萌发
分生孢子黏附于寄主表皮后，受体表有关活性物质的刺激而萌发产生芽管，芽管的生长对表皮具有很强的影响性。目前有部分研究认为，芽管可依靠菌丝先端分泌的黏液黏附在寄主上表皮表面，经过螺旋式伸长，寻找合适侵染点，并进一步分化产生穿透钉。例如氨基酸、蛋白质、糖类、类脂等一般的营养物就能使金龟子绿僵菌分生孢子发芽。
2、穿透虫体
绿僵菌在附着胞形成期间可产生大量的胞内蛋白酶，通过酶解作用使得附着胞下面蜡层消失，促进穿透钉通过机械作用挤入上表皮。Butt（1988）的研究表明此过程寄主也将引发免疫反应，包括体壁障碍、体表短链脂肪酸如辛酸、奎酸的抑制作用、血细胞和血淋巴的应急机制等。
3、体内发育和致死
绿僵菌穿透昆虫体壁后即在昆虫体内发育，生长过程中会产生一系列环状六肽毒素即绿僵菌素，作为免疫抑制因子能够限制和削弱寄主的防御反应，最终导致昆虫死亡。
绿僵菌生防制剂的生产普遍以大米、米糠和稻壳为固体载体，采用液固双相发酵工艺促进绿僵菌菌丝或芽生孢子生长进而在短时间产生大量分生孢子，通过加工制成以粉剂、可湿性粉剂及混合剂为主的剂型开发成真菌类生物制剂产品用于作物虫害防治。
农作物在全生育期会遭受多种病虫为害导致质差量少的现象且日益严重。绿僵菌生防制剂在杀虫、防病和促进植物生长等方面已表现出巨大的应用潜力。同时，绿僵菌类生防制剂在未来可多方面进行推广应用与扩大生产，包括生防制剂剂型、工厂规模化化生产方式、其他类真菌杀虫剂的开发等。同时，可利用基因工程手段，通过改造相关功能区域来提高产孢速率，增强防治作用。生防制剂作为公认的“无公害农药”中的真菌杀虫剂，它在保护环境和构建生态平衡上具有一定的意义。
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