浅谈白僵菌的分类

2024-04-30魏万勇蒲涛陈雪刘渝铃

山西果树 2024年1期

魏万勇蒲涛陈雪刘渝铃

摘要：白僵菌应用非常广泛，既可作为一种真菌杀虫剂，也应用于白僵蚕人工饲养。众多文献研究涉及白僵菌，但关于其分类很不统一甚至混乱。真菌分类系统复杂多样，形态学特征是传统分类学的主要依据，结合微生物分类学的不断发展，提出了白僵菌传统分类存在的一些问题及其多样的分类依据，并进行了探讨。

关键词：白僵菌；微生物分类学；形态特征；分类系统；分类

文章编号：2096-8108（2024）01-0101-04 中图分类号：S482.3中图分类号文献标识码：A文献标志码

Discussion on the Classification of Beauveria bassiana

WEI Wanyong，PU Tao，CHEN Xue，LIU Yuling

（Sichuan Silk School， Nanchong Sichuan 637000， China）

Abstract： Beauveria bassianais widely used as a fungal insecticide and also used in the artificial rearing of silkworm larva. Many literature studies involve Beauveria bassiana， but the classification is not uniform or even chaotic. The classification system of fungi is complex and diverse， and morphological characteristics are the main basis of traditional taxonomy. Combined with the continuous development of microbial taxonomy， some problems existing in the traditional classification of Beauveria and its diverse classification basis were put forward and were discussed.

Keywords：Beauveria; microbiological taxonomy; morphological characteristics; classification system; classification

白僵菌［Beauveria bassiana］是我国研究时间最长、应用面积最大的微生物杀虫剂，也是目前农林业上防治食叶害虫非常有效的生物农药，其致病性强，杀虫范围广，作用于松毛虫、玉米螟、大豆食心虫、甘薯象鼻虫、马铃薯甲虫、高粱条螟、小菜蛾、茶叶毒蛾、松针毒蛾、棉铃虫、稻叶蝉、稻苞虫、稻飞虱等多种农林害虫［1］，特别是对玉米螟和松毛虫，已经作为常规手段连年使用。另外白僵菌也应用于僵蚕人工饲养，传统的中药材僵蚕特指蚕蛾科昆虫家蚕4～5龄的幼虫感染（或人工接种）白僵菌［Beauveria bassiana］而致死的干燥体［2］。白僵菌应用如此广泛，但在众多微生物教材和研究文献中，关于白僵菌的分类，实际上并不统一，甚至有些混乱，本文将针对白僵菌的分类进行探讨。

白僵菌的研究，最先始于意大利昆虫学家Bassi，迄今已有两百多年的历史。1807年蚕丝成为意大利的主要纺织品之后，当时白僵病作为一种流行性蚕病，导致养蚕业大幅减产，这种蚕病被称为calcinetto或calcinaccio，也称蚕硬化病或者钙化病calcino，其后Bassi对此进行了长达30多年不间断的研究。1816年，Bassi首次观察到该病原真菌并且对病害症状进行了描述。1835年，该菌被归入葡萄孢属（Botrytis bassiana Balsamo），而后作为一种侧孢霉（Sporotrichum globuli ferumspegazzini），1895年作为棒束孢（Isariavexans）。1911年，部分学者提出其应归于尚未描述的一个新属，1912年最终命名为白僵菌属（Beauveria），这是微生物学历史上第一次建立白僵菌属［3］。白僵菌属建立之后，其属下种的分类经历了较长时间的争论：1926年白僵菌属被分为球孢白僵菌［Beauveria bassiana］和致密白僵菌［Beauveria densa］两类，这一划分持续到1954年，虽然还是分成两类，但不同的是纤细白僵菌［Beauveria tenella］代替了致密白僵菌。至1972年白僵菌属被重新划分球孢白僵菌（Beauveria bassiana）、白色白僵菌［Beauveria alba］和布氏白僵菌［Beauveria brongniartii］3类，其中白色白僵菌无昆虫寄生性另被分属（侧齿霉属），布氏白僵菌也叫卵孢白僵菌。1975年，蠕孢白僵菌（Beauveria vermiconia）被分离出来，1982年相继发现了多形白僵菌（Beauveria amorpha）以及黏孢白僵菌（Beauveria velata），1988年苏格兰白僵菌（Beauveria caledonica）被分离出来，并为中国学者所证实。迄今为止，比较一致的观点是：白僵菌共有6个代表种即球孢白僵菌（Beauveria bassiana）、布氏白僵菌（Beauveria brongniartii）、多形白僵菌（Beauveria amorpha）、蘇格兰白僵菌（Beauveria caledonica）、黏孢白僵菌（Beauveria velata）和蠕孢白僵菌（Beauveria vermiconia）［3］。6个代表种在不同发育阶段都有着相同或相似的形态特征，但也存在一定的差异（见表1）。在我国，以球孢白僵菌和布氏白僵菌两种最为常见。

微生物分类学是研究微生物分类理论和技术方法的学科，按微生物亲缘关系，把众多微生物安排成条理清楚的各种分类单元，建立理想的自然分类系统，反映微生物进化的规律，担负着分类、鉴定和命名三大任务。微生物的分类单位则跟动植物一样，按顺序排列为界（Kingdom）→门（Phylum）→纲（Class）→目（Order）→科（Family）→属（Genus）→种（Species），种以下还可分为变种、亚种和菌株等。微生物的命名，除病毒外，均采用国际上通用的双名法。微生物分类学是一门综合性很强的學科，从古老的形态学到现代分子生物学的新成果，都可以吸收作为分类的依据，随着微生物分类学的发展，进一步产生了许多的分支学科，如以细胞染色体为依据的细胞分类学，以血清反应为依据的血清分类学，以化学组分为依据的化学分类学等。白僵菌的分类实际上就是有关真菌分类依据和分类系统的一个问题。

白僵菌是一类真菌，有着真菌的共同特征：有细胞壁和成形的细胞核，无根、茎、叶分化，不含叶绿素，营腐生或寄生生活。到目前为止，人类发现的真菌有10多万种，如何对如此庞大的真菌进行分类，迄今尚未统一。有的是从应用角度，把真菌分为3类：单细胞的真菌简称酵母菌（Yeast）、丝状的真菌俗称霉菌（Mould）以及在生活史过程中能形成大型子实体的真菌则称为蕈菌（Mushroom）。特别需要指出的是，这种分类只是为了应用的方便，不能反映白僵菌的系统进化，也不是微生物分类系统的单元。但是目前大部分农林类职业院校微生物学教材以及在日常生活中，我们通常采用这样的分类和描述方法。按照这样的描述方法，白僵菌当属霉菌类。因为霉菌是一类丝状真菌的统称，由菌丝组成，菌丝有隔或无隔，在基质上呈绒毛状、絮状或蜘蛛网状，常产生不同颜色及形态各异的无性和有性孢子，白僵菌所有的形态学特征都与此相符。

而具体在分类学上，特别是传统的真菌分类学上，主要采用的依据之一就是真菌的形态学特征。有的学者采用了恩斯特·贝西（ErnstBessey）的分类系统，它主要根据有性繁殖特点，把真菌分为三纲一类：即有性繁殖产生卵孢子和接合孢子的藻状菌纲（Phycomycetes）、产生子囊和子囊孢子的子囊菌纲（Ascomycetes）、产生担子和担孢子的担子菌纲（Basidiomycetes）以及没有发现有性生殖、只有无性繁殖的半知菌类（Deuteromycota）。而目前各种教材和研究文献普遍采用的是安斯沃斯（Ainsworth）等人所著《真菌学词典》所介绍的分类系统，该系统认为真菌属于单独成立的真菌界（Fungi），界以下分为粘菌门（Myxomycota）和真菌门（Eumycota），它在三纲一类的基础上做出了调整，增减了部分分类单位，取消了藻状菌纲，将相应的纲升级为亚门，即目前普遍采用的5个亚门系统，包括：无性繁殖产生具有鞭毛的游动孢子、有性繁殖产生卵孢子或休眠孢子囊的鞭毛菌亚门（Mastigomycotina）；菌丝无隔、无性繁殖产生孢囊孢子、有性生殖产生接合孢子的接合菌亚门（Zygomycotina）；无性繁殖产生分生孢子、有性生殖产生子囊孢子的子囊菌亚门（Ascomycotina）；无性繁殖不发达、有性生殖产生担孢子的担子菌亚门（Basidiomycotina）；以及无性繁殖产生分生孢子、没有有性生殖的半知菌亚门（Deuteromycotina）［5］。此外，也有采用其他如亚历克索普洛斯（Alexopoulus）和唐纳德.J.S.巴尔（Donald J.S.Barr）等的分类系统。综合这些分类系统，它们对于真菌的分类，一般是依据菌丝、孢子、菌落和子实体的大小、形状和结构等真菌的形态学特征，属于古老的传统真菌分类体系。

自1912年建立白僵菌属以来，白僵菌属下种水平的分类一直比较混乱，缺乏统一认识。部分种的归属，学界甚至存在很大的分歧［7］。白僵菌寄主繁多，生长环境各不相同，常常导致其形态特征的多样性变化。我国对该属的分类基本沿用了Macloed的分类方法，按分生孢子的形态不同来进行分类，由此分为球孢白僵菌和卵孢白僵菌两个种类。但是这种分类明显可见的问题是：卵孢白僵菌卵形孢子比例极高，球孢白僵菌仅有一半的球形孢子，因此，仅仅依据无性孢子—分生孢子的形态来进行分类，明显缺乏说服力。总之，对白僵菌属的分类不仅需要综合多种形态指标，还必须引入生理如营养指标、生化如代谢指标、核酸指标或其他指标。从形态特征来说，白僵菌菌丝有隔，菌落平坦，呈绒毛状，能产生分生孢子，孢子形成后菌落呈粉状，表面白色至淡黄色，分生孢子梗瓶状，单生或分枝，分生孢子着生在小梗上，孢子呈球形至卵形。对其生活史了解不完全：未发现有性阶段或有性阶段不清楚，只有无性繁殖阶段，而称为半知菌。因此，依据安斯沃斯（Ainsworth）的真菌分类系统，白僵菌传统的分类为：半知菌亚门（Deuteromycontina） →丝孢纲（Hyphomycetales） →丛梗孢目（Moniliales） →丛梗孢科（Moniliaceae） →白僵菌属（Beauveria）［6］，在此分类系统下，白僵菌属归于半知菌类。

由于半知菌在整个菌物系统中的特殊性，形态学指针只能来源于无性阶段。部分学者提出了不同的观点：由于微生物形态学特征常会因营养成分、培养条件、培养时间和寄主的不同而发生变异［3］，形态学特征不能作为真实种的鉴定依据，只可作为形式种被接受［4］。因此，白僵菌属并非真实属，只能被当作形式属，其属下各种的形态特征较为一致，实际上并无亲缘关系（或亲缘关系不清）。总之，形态学特征无疑是白僵菌属分类的重要指标，但对白僵菌属种的鉴定，除了形态学指标以外，更应当兼顾其他指标，才能使分类更准确更科学。因此，在传统分类研究的基础上，现代微生物分类学引入了分子生物学技术，应用较多的主要有核糖体脱氧核糖核酸（rDNA）序列测定、线粒体DNA限制性片段多态性（RFLP）分析、随机扩增多态性（RAPD）分析及脉冲场凝胶电泳（PFGE）分析等等。

微生物分类学是一门不断发展的学科。近代科学的迅速发展和新技术的不断渗透，特别是在分子生物学和生物工程深入发展的今天，人们对微生物的认识不断深化，以形态为主的传统分类方法已不能满足现代分类鉴定的需要，现代分类方法不断深化，鉴定指标不断革新。如从传统的分类学方法到數值分类法、从简单形态指标、生理生化指标到遗传学、分子生物学、细胞化学组分等指标，极大地促进了微生物分类学的发展。应用分子生物学技术，从遗传进化角度阐明真菌种群之间和种间内的亲缘关系，是当前真菌分类学的研究热点，较之前传统分类方法更全面也更准确，更能体现真菌种属间亲缘关系。随着对白僵菌研究的不断深入，特别是分子进化和系统发育的研究，将白僵菌重新进行了归类组合。新版《真菌词典》中的分类系统对原先的分类系统进行了修订并作出了很大调整［8］。美国国家生物技术信息中心（NCBI）将白僵菌归类为：真菌界（Fungi）→双核亚界（Dikarya）→子囊菌门（Ascomycota）→盘菌亚门（Pezizomycotina）→粪壳菌纲（Sordariomycetes）→肉座菌亚纲（Hypocreomycetidae）→肉座菌目（Hypocreales）虫草菌科→（Cordycipitaceae）→虫草属（Cordyceps）。目前，越来越多的文献和研究采用了NCBI的分类标准，为了避免名称混乱，方便学术交流，为科学分类和检索奠定基础，建议统一为美国国家生物技术信息中心NCBI的分类标准。

中文致谢

参考文献

［1］林亚静，陈景芸.生防菌白僵菌研究概述［J］.商品与质量·学术观察，2012（2）：245.

［2］中华人民共和国药典委员会.中国药典［M］.北京：中国医药科技出版社，2015.

［3］ Mugnal L，Bridge P，Evence H. A chemotaxonomic evaluation of the genus Beauveria，Mycol. Res.［J］.1989.

［4］高红，张冉，万永继.白僵菌的分类研究进展［J］.蚕业科学，2011，37（4）：730-736.

［5］沈萍，陈向东.微生物学［M］. 高等教育出版社，2016.

［6］戴芳澜.真菌的形态和分类（第一版）［M］.北京：科学出版社，1987.

［7］胡巍，黄秀梨.中国虫生真菌研究与应用［M］.北京：中国农业科技出版社，1997.

［8］ Ainsworth， Bisby，Dictionary of the Fungi［M］.10th Edition，2008.

收稿日期：2023-07-25中文收稿日期

基金项目：教育部重点实验室资助项目（XNYB19-03）。