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昆虫杆状病毒

时间:2025-01-26 23:42 作者:admin 点击:
昆虫杆状病毒也是一类重要的、较早应用的昆虫病原微生物。作为微生物杀虫剂,杆状病毒具有优异的性能。重组病毒杀虫剂一直是国际上竞争激烈的前沿研究领域。

  昆虫杆状病毒也是一类重要的、较早应用的昆虫病原微生物。昆虫感染病毒很常见.杆状病毒科的宿主范围限定在一小部分节肢动物昆虫、一些甲壳类和螨类中,其中包括许多害虫。杆状病毒占所有已知感染昆虫病毒的60%以上,它们对脊椎动物和植物不具致病性。目前,至少已有600多种昆虫(主要是鳞翅目昆虫)和其他无脊椎动物被发现可受杆状病毒感染,并常常引起昆虫流行病,而杆状病毒也是调节昆虫种群密度的重要病原因子。

  作为微生物杀虫剂,杆状病毒具有优异的性能。杆状病毒的宿主范围很窄,它们对其他非目标昆虫的影响很小,效果良好,在虫害发生前期使用防效达99%以上。杆状病毒产生的包含体具有侵染性病毒颗粒,对环境的生物稳定性起重要作用,使得利用传统技术制造和应用病毒更容易。作为昆虫专一性的病原微生物,对人畜、天敌和环境来说都是安全的,是生产有机食品必不可少的生物农药,其市场前景看好。当然,此类微生物农药也有缺点:病毒杀虫剂比化学杀虫剂更昂贵;许多杆状病毒具有高度的宿主特异性,杀虫谱窄,杀虫的速度慢,宿主吞食病毒4~6天后才死亡;另外,若将杆状病毒用传统的喷雾技术喷到植物叶子上,在紫外线照射下很快就会失去活性。上述这些因素制约了杆状病毒作为害虫杀虫剂的更广泛应用,因此需要通过基因工程技术对它们进行改良。

  生产人们希望的广宿主范围的品系是完全可能的。一种来自苜蓿拟尺蛾的苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒已知的宿主范围包括鳞翅目11科中的43种,而决定杆状病毒的宿主范围和毒性的因素还在研究之中。鉴于昆虫病毒的一些缺点,科学家可以用基因工程方法增强病毒的杀虫谱与毒力。例如,去除某些不影响病毒复制和感染的基因或在其强启动子后面插入能增强杀虫毒力的外源基因如蝎神经毒素基因、利尿激素基因、Bt杀虫蛋白基因等。基因工程病毒对害虫的致病时间可缩短25%~40%,进食量可减少30%~50%,明显改善了防效。另外,在侵染早期表达的蜕皮类固醇UDP-葡萄糖基转移酶基因egt 的缺失或在侵染后期表达的蜕皮转录因子基因CHR3的大量表达可使害虫迅速蜕皮和停止取食而死亡。也有学者提出可令杆状病毒建立对紫外线诱导损伤更为有效的DNA 修复系统,以降低病毒对紫外线的敏感程度,增强杀虫能力。

  重组病毒杀虫剂一直是国际上竞争激烈的前沿研究领域。我国是一个产棉大国,棉花种植面积超过1亿亩①,总产量居世界第一,但棉铃虫每年造成的损失高达棉花总产量的15%~20%,有时甚至超过50%,年经济损失近100亿元。1993年,以中国科学院武汉病毒研究所胡志红研究员、陈新文研究员等青年骨干组成的博士群体,在国际上首先报道了棉铃虫病毒分子生物学特征及全基因组序列等理论研究成果的基础上,率先利用DNA重组技术对野生型棉铃虫病毒进行了基因工程改良,开发出一系列杀虫性能优良的新一代重组棉铃虫病毒杀虫剂,经室内及田间毒力测定、安全性评估、中试生产、田间释放等各项研究,获得了一系列有开发前景和自主知识产权的重组病毒株,其中3株重组棉铃虫病毒已通过我国农业部农业生物基因工程安全性评价,先后申请相关专利4项。这种含有蝎毒基因的重组棉铃虫病毒与野生型病毒相比,其药效由4~5天缩短到3天,棉铃虫在中毒后食量下降52%,可用于棉花、烟草、辣椒等作物的棉铃虫及烟青虫等害虫的防治。该病毒杀虫剂是一种高效无毒的新型生物农药,具有杀虫效率高、作用专一、不伤天敌、药效持久、对人畜无毒、不产生抗性等优点,是化学农药理想的代用品。2003年2月,由武汉病毒研究所与荷兰Wageningen大学合作研制成功的“中国棉铃虫重组病毒”杀虫剂已正式获得国家发明专利授权。这是国际上首例关于棉铃虫重组病毒的授权专利。该项专利的授权标志着我国已成为国际上第一个拥有棉铃虫重组病毒自主知识产权的国家。随后,又有多种昆虫病毒被研制成杀虫剂,并进行了相关专利的申请(张忠信等,2004;张小霞等,2006)。

  应用基因工程技术可以将昆虫特异性的毒素基因、某些酶基因等外源基因插入昆虫病毒基因组,或通过改造昆虫病毒基因组等方法构建重组病毒杀虫剂,提高杀虫效果。温室及田间释放试验证实,重组病毒杀虫剂可以显著提高现场防治效果。连续多代抗性筛选试验表明,宿主被诱导产生对重组病毒杀虫剂抗性的速度低于野生型病毒杀虫剂。采用在剂型中添加光增白剂等保护剂、在基因组中插入具有增效作用的基因、应用病毒增强蛋白质等技术可以提高重组病毒杀虫效果。随着基因工程技术的发展和安全性研究的深人,以重组杆状病毒为主的重组昆虫病毒杀虫剂的应用研究将获得新的突破(蒋洪等,2008)。

  近年研究较多的基因还有在侵染早期表达的蜕皮类固醇UDP-葡萄糖基转移酶基因egt 和在侵染后期表达的蜕皮转录因子基因CHR3。egt的缺失或基因CHR3的大量表达可使害虫因迅速蜕皮和停止取食而死亡。还有学者提出让杆状病毒建立起对紫外线诱导的损伤更为有效的DNA修复系统来降低病毒对紫外线的敏感程度,增强杀虫能力。

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