我国松墨天牛生物防治研究进展*

张龙渊 ,张旭晓

(1.河南省洛宁县下峪镇农业服务中心,河南洛宁 471700;2.登封市第二中等专业学校,河南登封 452472)

松材线虫引起的松树萎焉病(Pinew ilt disease)已成为我国南方松林最严重的森林病害,给林业生产和生态环境带来了巨大的损失。该病主要借助羽化后的松墨天牛(Monochamusalternatus)成虫于补充营养和产卵时进行传播。根据有关研究数据证明,松墨天牛携带线虫率达62.5%,携带线虫量为4 601～12 737条/头,最高达到71 740条/头。因此,有效地控制松墨天牛的发生,切断松材线虫的侵染循环是松材线虫病综合治理中的关键。由于松墨天牛危害的隐蔽性,化学防治一般难于奏效,利用生物防治方法防治松墨天牛已经成为关键措施[1-2]。据报道松墨天牛的天敌有97种,其中病原微生物17种,天敌昆虫47种,捕食性鸟类33种(6目16科),在调节和控制害虫的种群数量上发挥着重要作用[3]。

1 利用病原微生物防治松墨天牛

我国主要利用真菌、细菌类病原微生物防治松墨天牛,其中白僵菌、绿僵菌等丝孢真菌对松墨天牛的生防作用方面研究进展较快。如球孢白僵菌(Beauveria bassiana)、金龟子绿僵菌(Metarhizium anisop liae)、粉拟青霉(Paecilom yces farinosus)等对防治松墨天牛都有较好的效果[4]。

1.1 白僵菌的应用

松墨天牛幼虫是白僵菌侵染的主要目标,通过在营养生长、产孢量、孢子活力、抗逆性和对松墨天牛幼虫的毒力诸多性状指标的测定发现,从象山县松墨天牛幼虫(3龄)采集的球孢白僵菌菌株BXB和来自江苏的B5菌株寄生能力强,其中B5在生长指标和抗性指标上略占优势[4,5]。虫生真菌寄生昆虫后在寄主体内进行营养生长的同时,还分泌一些毒素类代谢物质,这些物质本身具有一定的毒性,可以直接杀死寄主或加快寄主的死亡。李建庆等[6-8]从虫生真菌中分离纯化4种对松墨天牛毒性蛋白,毒力最强的蛋白Bb36WD,该蛋白含2个亚基,大亚基和小亚基的分子量分别约为24 kD和17 kD,等电点分别为9.47和9.32。该蛋白含16种氨基酸,其中精氨酸、组氨酸及丙氨酸含量较高。从白僵菌代谢物中提取蛋白类毒素用于防治松墨天牛,且血腔注射生测所表现的毒性最高[9]。将球孢白僵菌孢悬液添加海藻糖可使天牛幼虫的致死率平均提高18.05%[10]。球孢白僵菌(Beauveria bassiana)Bb050715,Bb060721菌株接种处理后第4～8 d对松墨天牛的累积死亡率分别为13.3%～80.0%,13.3%～86.7%[3]。

从白僵菌在松墨天牛幼虫体内的有效继代宿存率来看,白僵菌对松墨天牛的致病力受温度的影响较大。在适宜的温度范围内,白僵菌孢子的活性随温度的升高而增强;超过一定温度,孢子活性就会受到抑制。在20～25℃温度范围内,1.0×107spores/m L处理的松墨天牛4龄幼虫的校正死亡率为95%。在春季和秋季施菌防治时,选配1.0×107spores/m L的白僵菌孢悬液可收到较理想的防治效果。球孢白僵菌感染松墨天牛成虫后,松墨天牛成虫平均日进食量减少,寿命明显缩短,但对雌成虫产卵情况没有显著影响[11-13]。

对白僵菌菌株的DNA图谱的系统聚类,分析其特异性、多态性以及与采集地和毒力等指标的相关性分析,表明寄生松墨天牛的白僵菌菌株间具有丰富的遗传多态性,在自然界存在丰富的松墨天牛白僵菌资源,其多态性与菌株的采集地有一定的相关性,与采集地的相关性更大程度上是反映菌株DNA多态性与其生境的相关性,因此来自不同采集地但具有相似生境的菌株间会表现出较近的亲缘关系。同时,试验结果表明白僵菌菌株DNA的多态性与对松墨天牛幼虫的毒力不表现相关性[14-16]。

1.2 绿僵菌的应用

绿僵菌(Metarhizium spp.)作为当今世界应用最为广泛的昆虫病原真菌之一,在农、林以及卫生害虫的防治中越来越受到人们的重视。金龟子绿僵菌(M.anisop liae)可以有效寄生松墨天牛,王四宝等[17]选用7株虫生真菌对松墨天牛成虫进行了生物测定,结果表明以金龟子绿僵菌Ma83菌株的致病力最强;何学友等[18](2005)用来自日本为主的10个金龟子绿僵菌菌株对松墨天牛进行致病力测定,也得到较为理想的结果。蔡守平等[19](2009)对松墨天牛成虫采用爬行、跗节、喷雾3种方式接种金龟子绿僵菌M aYTTR-04后的带菌量和死亡率进行了比较试验,结果表明爬行接种效果最好。何学友等[20-22](2007,2008,2009)从采自不同季节、不同的森林植被类型和土壤种类的土壤样品中,均分离到金龟子绿僵菌菌株,初筛出的9个菌株对松墨天牛幼虫和成虫的侵染效果以及产孢量,结果M aYTTR-04菌株的综合指标最好,表现出良好的生防潜力。在此基础上作者进一步测定了M aYTTR-04菌株在室内对松墨天牛成虫的致病力、林间感染效果和该菌株感染后松墨天牛成虫僵虫体上绿僵菌孢子的宿存动态,僵虫体上的孢子在野外宿存的过程中,可以较好地保持其致病力。当菌液浓度为1×107/m L个孢子的悬浮液林间套笼 21 d后,成虫平均死亡率为60%,僵虫率为48.9%;无纺布菌条的成虫死亡率为86.7%,僵虫率为75.6%,为生产上大面积应用绿僵菌生物防治提供菌株资源。

另外,王国良和王勇[23](2010)采用紫外或加热方法分别对虫生曲霉天牛生葡萄曲霉(Aspergillus vitis)和叶甲生烟曲霉(Aspergillus f umigatus var fum igatus)的原生质体分别进行灭活,然后对灭活双亲用PEG6000作融合剂进行原生质体融合,结果发现融合株U4-2对松墨天牛幼虫的死亡百分率为73.3%,且比2个亲本毒力强。来燕学等[24](2003)报道球孢白僵菌和蜡蚧轮枝孢菌对松墨天牛幼虫均有较强的致病性,2种菌混合使用致病作用倍增。2种菌混合物寄生率平均47.9%,野外试验2菌混合物防治效果为69.69%。

2 利用天敌昆虫控制松墨天牛

防治松墨天牛的天敌昆虫主要是寄生和捕食。目前,约有20种以上的昆虫可以捕食或寄生松墨天牛,我国研究和利用较多的天敌昆虫是管氏肿腿蜂、川硬皮肿腿蜂和花绒坚甲。此外,据报道尚有黑色枝附刺蜂、姬蜂、蚊态郭公虫、朽木坚甲、小步甲等。

2.1 花绒坚甲(Dastarcushelophoroides)

花绒坚甲是松墨天牛的重要寄生性天敌之一。对松墨天牛的寄生有专一性强、穿过树皮及蛹道堵塞物的能力强、寄生率高的特点,室内寄生率达92%,室外可达46%[25]。不同松树上花绒坚甲种群数量有变动,且纯林和混交林的种群变动有所不同,纯林中马尾松＞黑松＞湿地松;混交林中黑松＞马尾松＞湿地松;松墨天牛和花绒坚甲在纯林的黑松、马尾松、湿地松和混交林的黑松、湿地松的垂直格局上均为均匀分布,而在混交林马尾松上,松墨天牛为均匀分布。花绒坚甲为聚集分布,花绒坚甲与松墨天牛三维空间分布格局一致,前者对后者在空间上有追随关系[26,27]。

2.2 管氏肿腿蜂和川硬皮肿腿蜂

管氏肿腿蜂在野外对松墨天牛入木幼虫的寄生作用显著[28]。林间放蜂以每株放蜂法和隔株放蜂法为优,最佳放蜂时间为6～7月份,对松墨天牛幼虫的寄生死亡率随着接蜂量的增加而提高。在一定的接蜂量(虫蜂比 1∶2～1∶5)下,松墨天牛龄期越大,被寄生效果越低,对3龄幼虫的平均寄生死亡率为90%,管氏肿腿蜂携带球孢白僵菌防治木段内的松墨天牛幼虫寄生感染死亡率为87.13%[29,30]。在三峡地区放蜂当年的寄生率达81.3%,第2年管氏肿腿蜂能继续在松林间自然繁殖,仍有53.5%的寄生率[31]。

利用新鲜冻死黄粉甲蛹作为中间寄主繁殖川硬皮肿腿蜂[32]。利用川硬皮肿腿蜂携带球孢白僵菌可主动感染松墨天牛幼虫。松墨天牛幼虫个体大小对川蜂能否成功寄生影响很大,在4龄天牛幼虫川蜂不能寄生;3龄幼虫寄生率达到70%,寄生成功后川蜂能在寄主上完成生活史[33]。

3 展望

目前,我国对松墨天牛的生物防治工作取得了一些初步结果,可作为进一步深入研究的基础。随着研究工作的继续深入,必将会为松墨天牛的防治提供更加完善的技术。同时,合理地协调运用检疫措施、营林措施(包括病死树的清理)、化学防治及物理防治,松墨天牛是可以得到有效控制的。

[1] 张贻平.放养管氏肿腿蜂防治松褐天牛试验成效分析[J].安徽林业,2006(3):44.

[2] 胡 霞,蒋学建.松材线虫病生物防治研究进展[J].广西林业科学,2007,36(4):199-201.

[3] 李庚祥,陈 斌,李正跃,等.三株丝孢虫生真菌对松墨天牛幼虫的感染效应[J].云南农业大学学报,2009,24(1):47-50,66.

[4] 张立钦,刘军,吴鸿.松墨天牛优良白僵菌菌株筛选[J].南京林业大学学报,2000,24(3):33-37.

[5] 马良进,杨 毅,张立钦.松墨天牛寄生白僵茵的优良菌株筛选[J].东北林业大学学报,2006,34(5):4-6,9.

[6] 李建庆,张永安,王玉珠,等.从白僵菌中筛选杀天牛蛋白的初步研究[J].中国森林病虫,2003,22(2):8-10.

[7] 李建庆,张永安,张星耀,等.虫生真菌中对松墨天牛高毒性蛋白的筛选及性质测定[J].昆虫学报,2005,48(1):1-6.

[8] 李建庆,张永安,梅增霞,等.白僵菌和绿僵菌蛋白对松墨天牛致病性的研究[J].福建林学院学报,2006,26(2):165-168.

[9] 梅增霞,李建庆,张永安,等.白僵菌代谢蛋白对松墨天牛毒性生测方法试验[J].福建林业科技,2007,34(4):31-34.

[10] 刘洪剑,束庆龙,汪来发.白僵菌孢悬液添加增效剂对松墨天牛幼虫的致死作用[J].林业科学研究,2009,22(5):652-656.

[11] 刘洪剑,朴春根,汪来发,等.白僵菌和肿腿蜂对松墨天牛幼虫的作用[J].林业科学,2007,43(5):63-68.

[12] 刘洪剑,束庆龙,汪来发.白僵菌孢悬液添加增效剂对松墨天牛幼虫的致死作用[J].林业科学研究,2009,22(5):652-656.

[13] 刘洪剑,石建伟,束庆龙,等.球孢白僵菌对松墨天牛成虫生活习性的影响[J].安徽农业大学学报,2010,37(2):196-199.

[14] 杨 毅,周祖基,张立寄,等.生松墨天牛的球孢白僵菌不同菌株DNA多态性的 RAPD分析[J].浙江林学院学报,2005,22(3):306-309.

[15] 王成树,黄勃,王四宝,等.球孢白僵菌培养特征多样性与寄生及地理来源的相关性分析[J].生物多样性,2002,10(2):196-201.

[16] 方志刚,张立钦,林新春.不同球孢白僵菌菌株DNA的RAPD分析[J].南京林业大学学报,2001,25(4):65-68.

[17] 王四宝,黄勇平,张心团,等.松褐天牛成虫高毒力病原菌筛选及林间感染试验[J].中国森林病虫,2004,23(6):13-16.

[18] 何学友,陈顺立,黄金水.感染松墨天牛的金龟子绿僵菌菌株的初步筛选[J].昆虫学报,2005,48(6):975-981.

[19] 蔡守平,何学友,黄金水,等.不同方式接种绿僵菌后松墨天牛带菌量及致死率的比较[J].福建林业科技,2009,36(4):32-35.

[20] 何学友,陈顺立,杨希,等.金龟子绿僵菌在森林土壤中的分布及对松墨天牛致病性测定[J].菌物学报,2007,26(2):289-294.

[21] 何学友,蔡守平,余培旺,等.金龟子绿僵菌MaYTTR-04菌株对松墨天牛成虫的致病力[J].昆虫学报.2008,51(1):102-107.

[22] 何学友,黄金水,蔡守平,等.金龟子绿僵菌在松墨天牛成虫僵虫体上的宿存动态[J].林业科学,45(12):77-82.

[23] 王国良,王 勇.不同虫生曲霉原生质体融合选育松墨天牛高毒力菌株[J].中国农业科技导报,2010,12(2):128-132.

[24] 来燕学,柳建定,徐企尧,等.球孢白僵茵×蜡蚧轮枝孢茵(BV制剂)对松墨天牛幼虫寄生试验初报[J].江苏林业科技,2003,30(4):7-9.

[25] 王健,付甫永,司徒春南.花绒寄甲对松墨天牛寄生性试验初报[J].中国森林病虫,2010,29(4):38-39.

[26] 陈向阳,邹运鼎,丁玉洲,等.不同松树上松墨天牛和花绒坚甲种群及白僵菌自然寄生率动态[J].安徽农业大学学报,2006,33(2):200-203.

[27] 陈向阳,邹运鼎,丁玉洲,等.松墨天牛及其天敌花绒坚甲种群的三维空间分布格局[J].应用生态学报,2006,17(8):1547-1550.

[28] 程绍传,余金勇,朱秀娥,等.管氏肿腿蜂在两种试验条件下对松墨天牛人木幼虫的寄生.中国森林病虫,2007,26(6):9-11.

[29] 康文通,汤陈生,梁农,等.应用管氏肿腿蜂林问防治松墨天牛[J].福建农林大学学报,2008,37(6):575-579.

[30] 杨希,黄金水,何学友,等.管氏肿腿蜂及其带菌室内防治松墨天牛幼虫试验[J].福建林业科技,2005,32(3):94-96/99.

[31] 王功桂,周灵会,王长旭,等.管氏肿腿蜂防治松墨天牛技术[J].中国森林病虫,2004,23(3):32-34.

[32] 何振,童新旺,陈良昌,等.利用川硬皮肿腿蜂防治松墨天牛试验初报[J].湖南林业科技,2007,34(5):27-29.

[33] 胡中成,杨 毅,马良进,等.川硬皮肿腿蜂携带白僵茵主动传染松墨天牛探索试验[J].浙江林业科技,2007,27(3):48-50.