昆虫病原真菌的遗传多样性及优良菌株的筛选

钱礼尧 周永洪

摘要：昆虫病原真菌具有杀虫毒力强，不易产生抗性、环境兼容性好等优点，作为一种生物杀虫剂，是生物防治的重要手段。本文综述了昆虫病原真菌的遗传多样性、优良菌株的筛选以及开发与应用等，并展望了未来昆虫病原真菌的应用发展前景，为昆虫病原真菌的进一步开发应用提供参考。

关键词：昆虫病原真菌；遗传多样性；优良菌株筛选

中图分类号：S476.12文献识别码：A文献编号：1005-6114（2023）02-019-03

当前，过多的应用化学防治农林病虫害造成了抗性、环境污染等问题；生物防治具有不易引发抗性且环境友好等特点，其重要性日益凸显。昆虫病原真菌以昆虫为寄主，可在昆虫群落内大范围传播，引发寄主昆虫大量死亡，在自然界中起着调控昆虫种群、防治害虫、维护生态平衡的重要作用，是一种重要的生物防治手段［1］。迄今已报道的昆虫病原真菌有100多属750余种［2］，分属于真菌的半知菌亚门、接合菌亚门、鞭毛菌亚门、子囊菌亚门及担子菌亚门中［3］。昆虫病原真菌具有害虫不易产生抗性、主动侵染和循环侵染等优点［1］，目前已有多种昆虫病原真菌作为生物防治药剂被开发利用。其中研究最为深入的是白僵菌、绿僵菌、镰刀菌等。本文主要对昆虫病原真菌的遗传多样性和优良菌株筛选进行综述，展望昆虫病原真菌未来的应用发展前景。

1昆虫病原真菌的遗传多样性

昆虫病原真菌具有遗传多样性。遗传多样性研究在传统的菌株毒力测定和生理生化特性的基础上开展，也可借助不断进步的基因测序技术、通过宏观和微观手段同时进行。通过SSR、ISSR等分子手段分析发现，不同寄主来源和地理来源的白僵菌存在较高的DNA水平多样性，表明白僵菌种内和种间变异显著［4］。胡海燕等通过菌株对蚜虫致病性和多糖等活性物质的研究，发现了蝉棒束孢的遗传多样性，蝉棒束孢不同菌株营养物质合成能力的不同，说明控制物质合成的基因不同，不同菌株在基因水平上表现出差异［5］。分析西双版纳自然保护区球孢白僵菌遗传多样性发现，白僵菌不同居群之间有着较高的一致性，但在不同季节侵染寄主昆虫时，优势基因型菌株发挥对主要害虫种群的自然控制作用［6］。因此，在利用昆虫病原真菌进行害虫生物防治时，对病原真菌的遗传多样性研究非常重要。

昆虫病原真菌的遗传多样性与宿主及自身的某些功能性状相关。槲皮素是一种广泛存在于植物中的类黄酮，在医学上有抗菌等相关药理作用。有学者发现，球孢白僵菌遗传多样性与产槲皮素酶具有相关性，这为开发应用球孢白僵菌新的功能奠定基础［7］。

昆虫病原真菌遗传多样性与地理来源和寄主来源相关。来源于不同环境和不同宿主的菌株，其生物学活性和杀虫毒力可能存在较大差异。通过对不同生境中的土壤对比分析，发现绿僵菌属的遗传多样性与不同生境的土壤因子密切相关，土壤的粘粒含量、含水率等对其有显著影响［8］。此外，有研究表明，球孢白僵菌的遗传多样性与生境类型相关，某些基因型在农业土壤中占主导地位，而有些基因型可适应不同的环境条件，包括高度耐受紫外线辐射和高温［9］。胡晓磊等对中国南方白僵菌遗传多样性的研究发现，不同地区白僵菌的遗传多样性与相关生境中的物种多样性有关［10］。昆虫病原真菌对不同环境的适应对于未来的生物防治研究工作有重要意义。

2昆虫病原真菌优良菌株的筛选

昆虫病原真菌自身毒力相关基因的表达和寄主抗药性会影响菌株的杀虫效果，而筛选高毒力菌株可有效提高杀虫效果。当前主要通过自然选育和分子改良等方式筛选对特定害虫高效防治的菌株，或者选育出对多种害虫及虫态均具有防治作用的优良菌株。

2.1自然筛选

我国地域广阔，地理环境与气候条件复杂，可以筛选出针对性强的优良菌株。分离從野外采集的菌株，在实验室进行产孢实验和杀虫实验，观察其产孢量与毒力高低情况，选择产孢多、具有高效防治能力的菌株。沈祥祥对六种绿僵菌和三种白僵菌筛选发现，对烟粉虱防治效果最好的是一种白僵菌，并且不会影响烟粉虱的天敌丽蚜小蜂，可与其同时使用［11］。

2.2人工育种

人工育种是利用物理诱变因素和化学诱变剂，获得杀虫效果更好的高毒力菌株。紫外诱变、常压室温等离子体（ARTP）诱变、离子（N+）注入诱变等是常见的手段，同时还有复合诱变，比单一的物理或化学诱变，效果更佳。通过人工育种，可获得毒力强，产孢多的菌株。利用紫外与ARTP复合诱变球孢白僵菌和金龟子绿僵菌，发现诱变菌株的毒力、耐紫外、耐热性等都会比野生菌株增强［12］。

2.3基因工程

基因工程是利用先进的生物学技术，在分子水平上作用于昆虫病原真菌的基因，通过定向诱变，提高菌株的杀虫活性。研究发现Mad1基因导入球孢白僵菌中会提高其对昆虫组织的吸附能力，同时对植物表皮组织不存在吸附现象，提高了菌株的杀虫效率［13］。

3昆虫病原真菌的开发与应用

昆虫病原真菌菌种丰富，研究历史久远，在《旧五代史五行志》中首次记载了蝗虫的虫霉流行病。我国在上世纪五十年代开始，进行了白僵菌的相关研究［14］。进入21世纪，生物科学相关技术的突飞猛进，昆虫病原真菌研究已经有了长足进展。迄今为止，已有170余种真菌杀虫剂产品被开发利用，常用于害虫防治的是绿僵菌属、白僵菌属和拟青霉属等［15］，以上真菌宿主范围广，容易大规模生长，且表现出与商用杀虫剂相似的功效。

昆虫病害中约有70%为真菌病害，昆虫病原真菌作为微生物杀虫剂，具有显著的社会效益和生态效益，是害虫综合治理中重要的生物防治手段［16］。化学农药是近代以来防治虫害的主要方式，但近年来对于化学农药危害的认识也日益清晰。昆虫病原真菌具有杀虫效果好、分布广、成本较低等优点，已被开发成生物制剂，成为害虫防治中化学农药的替代品，减少化学农药的负面作用。

球孢白僵菌是一种普遍存在的真菌，寄主范围多样化，是生物防治害虫广泛使用的菌剂。不仅对害虫产生致病性，还使植物产生抗病能力，同时促进植物生长。隋丽等针对玉米大斑病胁迫下球孢白僵菌对玉米植株影响的相关研究发现，球孢白僵菌在玉米植株内有较高的定殖率，可促进植株生长，有效降低玉米大斑病的发病率［17］。

4昆虫病原真菌的研究展望

昆虫病原真菌具有种类多、分布广、寄生害虫多、无环境污染等众多优点，但其从选种、育种、菌株的生产到田间利用等方面都存在着较多问题。针对昆虫病原真菌的研究应发挥优点，克服缺点。为应对昆虫病原真菌生物防治低效率的问题，可以通过与生物杀虫剂、化学农药、表面活性物质等混合，提高对害虫的防治效果［18］。昆虫病原真菌也可以应用于卫生害虫的防治，有研究表明白僵菌可以控制蚊子、蝇、蚤、臭虫等卫生害虫［19］。

昆虫病原真菌制剂的开发应用潜力巨大。利用现代生物学技术，分析菌株毒力的影响因素以及菌株的致病机制，用基因组学揭示昆虫病原真菌的种内和种间进化机制，真菌与害虫的相互作用机制，可为开发应用新菌剂进行生物防治提供理论支持。加快昆虫病原真菌的应用进程，应改进工厂化生产技术，生产环境兼容性更好、杀虫更高效的生物农药。未来不仅要继续筛选高毒力菌株、创新研发新菌剂，还要不断探索，深入研究昆虫病原真菌精准化防治特定害虫，建立昆虫病原真菌防治虫害的评价标准。

参考文献

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