昆虫真菌病.ppt

真菌杀虫剂与昆虫真菌病一、虫生真菌的主要类群二、真菌杀虫剂的发展历史与现状三、昆虫与虫生真菌的互作1.一、虫生真菌的主要类群虫生真菌常指昆虫病原真菌，它虫生真菌常指昆虫病原真菌，它们直接侵入寄主昆虫体内，直接侵入寄主昆虫体内，吸收血淋巴中养分、分解寄主吸收血淋巴中养分、分解寄主组织，最，最终杀死昆虫。虫生真死昆虫。虫生真菌菌还包括那些不引起昆虫致命的疾病，但可降低寄主活力的包括那些不引起昆虫致命的疾病，但可降低寄主活力的专性寄生菌，以及与各种昆虫共生的共生真菌。性寄生菌，以及与各种昆虫共生的共生真菌。虫生真菌虫生真菌经济价价值高高，许多种多种类传统中中药，如冬虫夏草是，如冬虫夏草是Cordyceps sinensis、蛹虫草蛹虫草C.militaris与蝉花与蝉花C.cicadae等都等都是名是名贵药材材大多数从体壁感染昆虫，少数通大多数从体壁感染昆虫，少数通过卵、气管和消化道感染。卵、气管和消化道感染。可以防治可以防治细菌、病毒不能防治的刺吸式口器害虫。菌、病毒不能防治的刺吸式口器害虫。种种类多，寄主范多，寄主范围广，可以找到防治不同害虫的真菌。广，可以找到防治不同害虫的真菌。选择性高，防治性高，防治谱窄、窄、缓效性、无内吸作用。效性、无内吸作用。尚不能液体深尚不能液体深层发酵生酵生产，大多采用液，大多采用液-固两相技固两相技术防治效果受防治效果受环境影响境影响较大，特大，特别是紫外是紫外线与高温、干旱条件。与高温、干旱条件。2.一、虫生真菌的主要类群菌物界、真菌菌物界、真菌门，主要是半知菌，主要是半知菌亚门，还有子囊菌和接合菌有子囊菌和接合菌亚门。主要是半知菌主要是半知菌亚门的的丝孢目：目：白僵菌属白僵菌属Beauveria绿僵菌属僵菌属Metarhizium棒束棒束孢属属Isaria拟青霉属青霉属Paecilomyces普可呢普可呢亚属属Pochonia紫紫孢菌属菌属Purpureocillium蜡蚧菌属蜡蚧菌属Lecanicillium野村菌属野村菌属Nomuraee 等等球壳球壳孢目：目：壳座壳座孢属属Aschersonia接合菌接合菌亚门的虫霉目的虫霉目Entomophthorales子囊菌子囊菌亚门的的虫草属虫草属Cordyceps3.分分类依据依据形态学特征产孢方式与方式与产孢结构：构：有性有性孢子：接合、子囊、担子：接合、子囊、担孢子；子囊果、担子果。子；子囊果、担子果。无性无性孢子：分生、子：分生、孢囊囊孢子；分生子；分生孢子果：有无？分子果：有无？分生生孢子梗束，分生子梗束，分生孢子子盘，分生，分生孢子器；子器；产孢细胞。胞。菌菌丝、菌核。、菌核。培养性状菌落形菌落形态、颜色、色、孢子子层，生，生长速度，不同培养基上速度，不同培养基上的的变化等。化等。发病症状病症状4.白白僵僵菌菌属属球球孢白白僵僵菌菌球孢白僵菌5.6.卵卵孢白白僵僵菌菌7.金龟子绿僵菌8.9.10.黄黄绿绿僵僵菌菌11.双孢绿僵菌12.莱莱氏氏野野村村菌菌13.玫玫烟烟色色棒棒束束孢14.爪爪哇哇棒棒束束孢15.蜡蚧菌蜡蚧菌16.粉虱座壳孢17.虫虫草草18.虫霉已记载有160多种，往往具有分生孢子和休眠孢子循环。两者寿命长短、抗逆性强弱不同。虫霉分类在很长时期造成混乱，Humber提出根椐主要属征和第二属征划分，已被昆虫病理学家广泛接受。有一些培养成功例子如弗氏三孢霉、块状耳霉等，还有可能适合发酵罐的大量生产，关键在于加强营养生理的研究。虫虫 霉霉19.摇蚊虫疫霉蚊虫疫霉(Erynia chironomis)菜叶蜂虫疫霉菜叶蜂虫疫霉(Erynia athaliae)有活力的干菌有活力的干菌丝粉在水化后很快复粉在水化后很快复苏形成分生形成分生孢子梗子梗虫霉虫霉虫虫霉已霉已记载有有160160多种，往往具有分生多种，往往具有分生孢子和休眠子和休眠孢子循子循环。两者寿命。两者寿命长短、短、抗逆性抗逆性强弱不同。弱不同。虫虫霉分霉分类在很在很长时期造成混乱，期造成混乱，HumberHumber提出根椐主要属征和第二属征划分，已提出根椐主要属征和第二属征划分，已被昆虫病理学家广泛接受被昆虫病理学家广泛接受。有一些有一些培养成功例子如弗氏三培养成功例子如弗氏三孢霉、霉、块状耳霉等，状耳霉等，还有可能适合有可能适合发酵罐的大量酵罐的大量生生产，关，关键在于加在于加强营养生理的研究。养生理的研究。20.二、真菌杀虫剂的发展历史与现状1879年俄国人年俄国人Metsenikov试用金用金龟子子绿僵菌防治奥僵菌防治奥国金国金龟。1882年年Forbes在美国在美国试用球用球孢白僵菌防治麦白僵菌防治麦长蝽1884年俄国人在基年俄国人在基辅建立建立绿僵菌小型生僵菌小型生产工厂，开工厂，开始用于防治甜菜夜蛾始用于防治甜菜夜蛾美国堪美国堪萨斯大学斯大学试验站分站分发球球孢白僵菌防治麦白僵菌防治麦长蝽1893年年Giard在法国在法国试用卵用卵孢白僵菌防治白僵菌防治鳃金金龟1907-1908年有人开始用座壳年有人开始用座壳孢防治柑桔粉蚧防治柑桔粉蚧1910年年South在印尼用蜡蚧在印尼用蜡蚧轮枝菌防治咖啡枝菌防治咖啡绿蚧蚧1921年佛年佛罗里达用甘薯条培养座壳里达用甘薯条培养座壳孢，以每瓶，以每瓶0.75美元美元卖给桔桔农21.v1928年俄国人年俄国人Metanlnikov和和Toumanoff试用球用球孢白僵菌白僵菌防治欧洲玉米螟。防治欧洲玉米螟。v1938年水村武夫年水村武夫试用球用球孢白僵菌防治赤松毛虫白僵菌防治赤松毛虫v1951年日本林野年日本林野厅设立两个林用微生物所大量生立两个林用微生物所大量生产卵卵孢白僵菌白僵菌v1956年日本林用微生物所倒年日本林用微生物所倒闭v1975年前年前苏联深深层发酵生酵生产白僵菌分生白僵菌分生孢子子v美美苏召开早生真菌生召开早生真菌生产与使用学与使用学术交流会交流会v1981年蜡蚧年蜡蚧轮枝枝孢和和汤普森被毛普森被毛孢在英美分在英美分别登登记v1982年年汤普森被毛普森被毛孢和和1987年蜡蚧年蜡蚧轮枝枝孢分分别撤市撤市22.陈旉旉(1149-1189)农书(1149)记载了蚕的黑僵、了蚕的黑僵、白僵和白僵和红僵病僵病23.李李时珍珍（1518-1593）本草本草纲目目（1578）记载了冬虫夏草、蝉茸和僵蚕的了冬虫夏草、蝉茸和僵蚕的药性性24.后后后后汉汉乾佑二年（乾佑二年（乾佑二年（乾佑二年（949949949949年）宋州奏蝗一夕抱草而死。年）宋州奏蝗一夕抱草而死。年）宋州奏蝗一夕抱草而死。年）宋州奏蝗一夕抱草而死。旧五代史旧五代史旧五代史旧五代史 五行志五行志五行志五行志 宋淳化三年（宋淳化三年（宋淳化三年（宋淳化三年（992992992992年）七月年）七月年）七月年）七月贝贝、许许、沧沧、沂、蔡、汝、商、沂、蔡、汝、商、沂、蔡、汝、商、沂、蔡、汝、商、兖兖、单单等州，淮阳、平定、彭城等州，淮阳、平定、彭城等州，淮阳、平定、彭城等州，淮阳、平定、彭城飞飞蝗，抱草自死。蝗，抱草自死。蝗，抱草自死。蝗，抱草自死。宋史宋史宋史宋史 太宗本太宗本太宗本太宗本纪纪，五行志五行志五行志五行志 宋大中祥符九年（宋大中祥符九年（宋大中祥符九年（宋大中祥符九年（1016101610161016年）秋七月丙辰，开封府祥符年）秋七月丙辰，开封府祥符年）秋七月丙辰，开封府祥符年）秋七月丙辰，开封府祥符县县蝗抱草蝗抱草蝗抱草蝗抱草死，有数里。死，有数里。死，有数里。死，有数里。宋史宋史宋史宋史 真宗本真宗本真宗本真宗本纪纪 宋天禧元年（宋天禧元年（宋天禧元年（宋天禧元年（1017101710171017年）六月江淮大年）六月江淮大年）六月江淮大年）六月江淮大风风，多吹蝗入江，或抱草木，多吹蝗入江，或抱草木，多吹蝗入江，或抱草木，多吹蝗入江，或抱草木僵死。僵死。僵死。僵死。宋史宋史宋史宋史 真宗本真宗本真宗本真宗本纪纪 元大德十一年（元大德十一年（元大德十一年（元大德十一年（1307130713071307年）年）年）年）诸暨诸暨蝗及境，皆抱竹死。蝗及境，皆抱竹死。蝗及境，皆抱竹死。蝗及境，皆抱竹死。元史元史元史元史 真宗真宗真宗真宗本本本本纪纪 清雍正十年（清雍正十年（清雍正十年（清雍正十年（1732173217321732年）泗阳西年）泗阳西年）泗阳西年）泗阳西乡乡柴林湖夏蝗蝻遍地，厚数寸。柴林湖夏蝗蝻遍地，厚数寸。柴林湖夏蝗蝻遍地，厚数寸。柴林湖夏蝗蝻遍地，厚数寸。官兵惶惧，旋尽抱草僵死。官兵惶惧，旋尽抱草僵死。官兵惶惧，旋尽抱草僵死。官兵惶惧，旋尽抱草僵死。清史稿清史稿清史稿清史稿 灾异志灾异志灾异志灾异志 清乾隆五年（清乾隆五年（清乾隆五年（清乾隆五年（1740174017401740年）八月河南蝗来境，抱草而死，不年）八月河南蝗来境，抱草而死，不年）八月河南蝗来境，抱草而死，不年）八月河南蝗来境，抱草而死，不为为灾。灾。灾。灾。清史稿清史稿清史稿清史稿 灾异志灾异志灾异志灾异志25.Agostino Bassi(1773-1856)昆虫病理学之父昆虫病理学之父 证明球明球孢白僵菌是家蚕白僵病的病因白僵菌是家蚕白僵病的病因 证明除家蚕外其他昆虫明除家蚕外其他昆虫对球球孢白僵菌也敏感白僵菌也敏感26.(Ilya Ilich Metchnikov)(18451916)试验用金用金龟子子绿僵菌防治麦田的奥地僵菌防治麦田的奥地利金利金龟子子害虫微生物防治的首次害虫微生物防治的首次尝试(1873)在啤酒在啤酒筛上大量生上大量生产金金龟子子绿僵菌僵菌 提出提出孢子、僵虫以及僵虫周子、僵虫以及僵虫周围的土壤的土壤都可用于生物防治都可用于生物防治27.S.A.Forbes and F.H.Snow(1882-1898)在美国中西部大在美国中西部大规模模试验用用球球孢白僵菌防治白僵菌防治卖长蝽28.Edward Arthur Steinhaus (1914-1969)现代昆虫病理学奠基人代昆虫病理学奠基人 发起起产业界大量生界大量生产微微生物生物杀虫虫剂29.我国的虫生真菌研究发展1956年林伯欣试验用球孢白僵菌防治甘薯象甲1958年李运帷在福建试用白僵菌防治马尾松毛虫；前苏联从中国引进座壳孢防治柑桔粉虱1970年中国在广东召开南方八省利用白僵菌防治马尾松毛虫经验交流会1987年中国在吉林省公主岭召开首届全国虫生真菌学术交流会，中国真菌漥组建虫生真菌专业组30.应用方式31.球球孢白僵菌白僵菌一种广一种广谱性的昆虫病原真菌，性的昆虫病原真菌，对700多种有害昆虫都能寄生多种有害昆虫都能寄生,致病致病性性强、适、适应性性强。在多种在多种农林害虫的生物防治中都取得了明林害虫的生物防治中都取得了明显成效。成效。在中国防治玉米螟和松毛虫在中国防治玉米螟和松毛虫在巴西防治小蔗螟在巴西防治小蔗螟在欧洲防治西方五月在欧洲防治西方五月鳃金金龟等等布氏白僵菌布氏白僵菌七十年代初，法国用布氏白僵菌芽生七十年代初，法国用布氏白僵菌芽生孢子制子制剂成功地防治森林西成功地防治森林西方五月方五月鳃金金龟，其液体，其液体发酵酵产品曾品曾经达到半商品化的程度。达到半商品化的程度。已有十几个国家将布氏白僵菌用于田已有十几个国家将布氏白僵菌用于田间防治防治试验，防治，防治对象达十象达十余种，并有一些大面余种，并有一些大面积防治成功的防治成功的实例，日本防治桑例，日本防治桑树、无花果、无花果树的黄星天牛的黄星天牛白僵菌白僵菌应用用32.广东省林科院从澳大利亚引进对白蚁有很好杀虫作用的绿僵菌菌株，经室内毒力测定，杀虫效果达95%以上，林间大面积试验，桉树苗存活率提高11.5%-31.6%,防治成本比其它药剂降低20%-50%。药剂推广一年多以来，在广东省增城市、肇庆市、河源市、海南省白沙县、福建省漳州市等地防治桉树苗白蚁900hm2，苗木存活率在90%以上，绝大部分在95%100%；平均提高苗木存活率20.98%，最高达35%。绿僵菌僵菌应用用33.利用利用绿僵菌防治椰心叶甲僵菌防治椰心叶甲杀虫效果虫效果显著著 34.我国利用白僵菌防治害虫的我国利用白僵菌防治害虫的成就和存在的成就和存在的问题35.20世纪70年代的广口瓶生产36.20世纪7080年代的大规模生产37.机械拌料机械拌料手工拌料手工拌料38.上世上世纪8080年代中期以来年代中期以来生产和应用规模基本上徘徊不前；应用研究集中在工艺的改进上，基本都采用双相发酵工艺路线，所发明的各种表面发酵设备（浅盘或发酵床）大同小异，迄今仍在使用；产品质量不稳的重大问题无法解决；一些相对较先进的工艺（如几种半固体发酵工艺，载体生产工艺等）多因成本过高而未能推广；干燥始终是工艺的瓶颈，造成质量下降；菌种退化问题没引起足够注意。39.20世纪80年代的摇瓶生产40.20世纪90年代的发酵罐生产41.世纪之交的固体发酵罐大规模生产中国科学院过程工程研究所设计的全套设备42.全世界最大、设备和工艺较先进的真菌杀虫剂企业43.自上世纪80年代后期以来，一直有人研究菌种改良问题，但始终无重大突破；生产中仍使用野生型菌种，继代培养中退化严重。多数菌种传代414 代即完全退化。异核现象、异质现象、准性生殖、核内外基因突变都会造成退化变异（菌落局变）。培养基、光照、湿度和温度都能诱发菌落局变。调控以上因子可控制退化的速度。菌种菌种退化退化问题44.摄于于1975年年上世上世纪7070年代的淹没式放菌年代的淹没式放菌(常用量常用量常用量常用量:300g/ha,0.51.010:300g/ha,0.51.01011 11 分生分生分生分生孢孢子子子子/g)/g)45.上世上世纪90年代的淹没式放菌年代的淹没式放菌(常用量常用量常用量常用量:300g/ha,0.51.010:300g/ha,0.51.01011 11 分生分生分生分生孢孢子子子子/g)/g)46.接种式放菌接种式放菌(常用量常用量常用量常用量:淹没式放菌淹没式放菌淹没式放菌淹没式放菌的的的的1/81/4)1/81/4)47.三、昆虫与虫生真菌的互作（一）虫生真菌的侵染过程侵入：孢子附着孢子萌发附着胞侵入钉侵入丝穿透体壁进入血腔潜育：在血腔中产生芽生孢子（酵母状生长增殖）侵入其它组织。克服寄主血淋巴免疫屏障发病：寄主昆虫症状形成48.虫生真菌生活史49.（一）虫生真菌的致病过程50.1、附着半知菌附着是随机和被动的，附着反应有非特异性与和特异性反应非特异性反应：静电作用特异性反应：与孢子和寄主表面的化学物质有关虫霉孢子弹射，附着是非专一性的，可以附着在寄主表面的任何地方，可形成圆形的“附着垫”，提高附着能力51.2、附着胞形态一般由芽管顶端外涌而形成，大多数附着胞与芽管由隔膜分开，多数附着胞顶部会偏离芽管生长方向向下倾斜。单细胞简单附着胞，两个细胞复合型附着胞。简单型附着胞和复合型附着胞的第一个细胞可以重新长出芽管，但复合型的第二个细胞则只能形成侵入钉penetrantpeg或侵染菌丝继续侵入。表面粘液有（绿僵菌）或无（白僵菌）并非所有的芽管均可形成附着胞，因为有的芽管也可直接穿透寄主体壁。附着胞内富含线粒体、高尔基体等细胞器。常经历一个成熟过程，即壁增厚、高度黑化或长出侵染钉52.附着胞(appressorium)53.附着与萌发Germinationandinfectintocuticle54.附着胞发生形成机理至今不明确St.Leger的Ca2+梯度模型较普遍被接受：孢子萌发后芽管顶端存在一个Ca2+梯度，它一方面可使含有细胞壁的前体物质的泡囊在芽管顶端胞吐，从而导致芽管极性生长；另一方面它也是维护菌内细胞骨架和菌丝极性生长所必需的（附着胞形成正是细胞骨架排列变得无序的结果）诱导附着胞形成的某种信号是通过破坏梯度，使在细胞延伸部位进行特异性重新分布，引起泡囊位置改变，使合成新壁的物质在整个细胞表面通过随机、弥散的胞吐作用而形成初生细胞壁，由于细胞内部静水膨压对初生细胞壁的挤压，使芽管膨大形成附着胞。55.3、穿透体壁昆虫的体壁构造昆虫的体壁分为上表皮和原表皮上表皮很薄，缺少几丁质但含有稳定的蛋白质，并含脂肪和甾醇的蜡质层原表皮构成体壁的大部分，主要含蛋白质，另有脂肪和酚类物质，几丁质成螺旋性排列。56.真菌产生的降解体壁的酶类几丁几丁质酶大量形成于穿透的后期，而在初期作用大量形成于穿透的后期，而在初期作用甚微甚微蛋白蛋白酶在侵染在侵染过程的早期大量程的早期大量产生，起主要作用生，起主要作用枯草杆菌蛋白枯草杆菌蛋白酶（Pr1）和金属蛋白）和金属蛋白酶：具有水解：具有水解Suc-Ala-Pro-Phe-NA多多肽的活性的活性胰蛋白胰蛋白酶（Pr2）和半胱氨酸蛋白）和半胱氨酸蛋白酶（Pr4）：具：具有水解有水解Ben-Phe-Val-Arg-NA的活性的活性Pr1和和Pr2都是都是诱导酶，前者可，前者可经昆虫表皮特异性昆虫表皮特异性组分决策分决策层，后者，后者为非特异蛋白非特异蛋白诱导。它。它们的主要的主要诱导途径是缺少途径是缺少C/N营养养57.4、进入血腔致死寄主丝状真菌的经历酵母样（yeast-like）过程：产生芽生孢子（blastspore）对体液免疫了解很少，对细胞免疫研究较多不被寄主血不被寄主血细胞胞识别：虫霉形成没有胞壁的：虫霉形成没有胞壁的原生原生质体体破坏血破坏血细胞功能：主要是通胞功能：主要是通过分泌毒素，破分泌毒素，破坏囊胞化作用、吞噬作用坏囊胞化作用、吞噬作用昆虫血昆虫血细胞免疫作用主要是胞免疫作用主要是浆血血细胞的吞噬胞的吞噬作用和粒血作用和粒血细胞与胞与浆血血细胞共同完成的囊胞胞共同完成的囊胞化作用化作用58.虫生真菌毒素毒素在克服寄主免疫或致死过程中起重要作用非核糖体肽类（NRP）毒素：绿僵菌素destruxin、白僵菌素beauvericin、球孢交酯bassianolide，白僵菌交酯beauverolide、efrapeptin、环孢菌素cyclosporine聚酮类（polyketide，PK）其它59.(1)白僵菌的毒素白僵菌素v引起人白血引起人白血病病细胞胞钙离离子内流和子内流和细胞凋亡胞凋亡v引起火引起火鸡外外周血淋巴周血淋巴细胞凋亡胞凋亡v造成心室肌造成心室肌细胞和脂胞和脂质体膜通透体膜通透v离子离子载体体60.恩镰菌素Enniatin61.色素：具有Ca2+-ATPase抑制活性62.(2)绿僵菌的毒素僵菌的毒素CH=CH2CH3CH(CH3)CH2CH3绿僵菌素（僵菌素（Destruxin）63.绿僵菌素生物合成64.Time point observations of fungal development and insect immune responses to the WT and mutant strains.Within sixteen hours of injection WT spores germinated and the germ tube(arrow)escaped from hemocyte encapsulation(A).dtxS1 spores were heavily melanized,and most of the germ tubes(arrow)were continuously attacked by hemocytes(B)，dtxS2 showed similar observations(B).WT demonstrated massive growth and yeast-type budding producing hyphal-bodies(HB)up to 36 h post-injection(C).48 h,the production of HBs was counted using a hemocytometer(D).the number of HB and HE at 48 h(E).48 h,the insects were bled and the hemolymph was individually collected and left exposed to air for 1 h(F).The blood collected from 80%insects infected with the WT remained unmelanized and resembled freshly collected hemolymph from the untreated larvae(the first tube).However,the blood collected from 75%of dtxS1 and 70%of dtxS2 mutant-treated insects was melanized to a similar extent as controls(hemolymph collected from untreated insects and left for 1 h exposed to air).HE,hemocyte;HB,hyphal-body.(Scale bar,5 m.)65.(二)昆虫对虫生真菌的免疫昆虫早期的病原菌感染经历能够增强后期遭遇病原感染时的免疫力，这种现象称为免疫致敏(immunepriming)。类似于脊椎动物的获得性免疫，一些昆虫在致敏后可以展现出极大程度的特异性和记忆性，致敏保护效应甚至可以达到种或菌株水平的特异性，并且可以跨代传递。昆虫在体内缺乏获得性免疫分子元件的基础上，仍然可以实现免疫的记忆性和特异性，说明昆虫的天然免疫系统存在独特的机制来调控该过程昆虫免疫致敏潜在机制昆虫免疫致敏潜在机制66.黑腹果蝇肠道免疫反应67.昆虫10种模式识别蛋白的结构域及功能68.69.70.71.谢谢您的观看！72.