生物饲料苏云金杆菌荔枝草

生物饲料——苏云金杆菌

苏云金杆菌

在微生物王国中，有一大批灭虫勇士。千百年来，它们悄悄地帮助人类杀灭害虫，保护庄稼。然而，它们的功绩直到近百年来才被人们发现。

1911年，德国人贝尔奈在苏云金这个地方的一家面粉厂里，发现有一种寄生在昆虫体内的细菌，有很强的杀虫力。于是，人们称这种细菌为苏云金杆菌。

苏云金杆菌长得像根棍棒，矮矮胖胖,身高不到5‰毫米。当它长到一定阶段，身体一端会形成一个卵圆形的芽孢，用来繁殖后代；另一端便产生一个菱形或近似正方形的结晶体，因为它与芽孢相伴而生，我们叫它伴孢晶体，有很强的毒性。当害虫咬嚼庄稼时，同时把苏云金杆菌吃进肚去，这就像孙悟空钻进铁扇公主的肚子里去一样，在害虫的肚子里大显威风。它的伴孢晶体含有的?内毒素可以破坏害虫的消化道，引起食欲减退，行动迟缓、呕吐、腹泻；而芽孢能通过破损的消化道进入血液，在血液中大量繁殖而造成败血症，最终使害虫一命呜呼。

苏云金杆菌的发现，为人们利用微生物消灭植物病虫害提供了美好的前景。现在，人们已经用发酵罐大规模地生产苏云金杆菌，经过过滤、干燥等过程制成粉剂或可湿剂、液剂，喷洒到庄稼上，对棉铃虫、菜青虫、毒蛾、松毛虫,以及玉米螟、高粱螟、三化螟等100多种害虫有不同的致病和毒杀作用。

杀虫微生物中研究最多，用量最大的是苏云金杆菌。苏云金杆菌从上世纪20年代起就用于害虫的防治，它的生物学特性决定了它的微生物杀虫剂功能。

苏云金杆菌菌株在生长代谢过程中会形成芽胞，在芽胞形成过程中产生一个芽胞及一个或多个较大的蛋白质性质的晶体内含体。这种蛋白质性质的晶体被敏感昆虫摄食后会导致昆虫死亡，蛋白质晶体含有不具活性的原毒素分子——δ－内毒素，当昆虫幼虫吞食了这种内毒素，晶体就会被幼虫的碱性肠液溶解，随后被肠道蛋白酶降解，形成有活性的蛋白质毒素，最终导致昆虫死亡。苏云金杆菌菌株在营养体生长旺盛期，某些菌株还会产生一些其它的外毒素，如α－外毒素、β－外毒素、γ－外毒素，等等。除上述毒素外，近年来从该菌株或代谢产物中分离纯化了多种辅助蛋白，如P19、P20、P21蛋白以及多种营养期杀虫蛋白。

同时，苏云金杆菌制剂具有一些独特的优良特征。包括经几年储存仍保持稳定、晶体可耐受太阳光的紫外线照射。最重要的特征是，在全球近30年的使用过程中，苏云金杆菌制剂被证实是安全的。目前，苏云金杆菌制剂广泛用于粮食、经济作物与蔬菜、林业以及一些卫生害虫的防治。它的另一突出优点是选择性强，对人畜、天敌、植物都非常安全。但也有些不足，如杀虫作用不持久，田间防治效果仅能维持3、4天；杀虫谱偏窄，仅对部分鳞翅目害虫有效；常年使用害虫可能产生抗药性。

随着对其作用的分子机理的大量研究以及近年来基因工程技术的发展，通过遗传学方法对苏云金杆菌进行改良，获得了有价值的苏云金杆菌新菌株。

1、选择性质粒改造

许多苏云金杆菌菌株的菌体内含复合质粒，大多数这样的质粒可以携带一个或多个cry基因（苏云金杆菌的主要杀虫晶体蛋白基因），任何cry基因的表达水平都受其它cry基因表达的影响。有时，一个cry基因编码对特定靶害虫具有高活力的原毒素，而另一个cry基因编码对该害虫具有低活力的原毒素，在这种情况下，可以通过除去编码低活力原毒素蛋白基因来实现。

以苏云金杆菌库斯塔克亚种菌株HD-1为例，该菌株含有一个携带编码对鳞翅目专一的135kDa晶体蛋白基因的67kb质粒，以及携带一个编码其他晶体蛋白基因的174kb质粒。小心的进行热激诱导或反复接种培养，会导致质粒在细胞分裂期间发生分离，产生缺失部分或全部质粒的变异种。失去174kb质粒的HD-1突变株，会高表达保留下来的67kb质粒编码的135kDa晶体蛋白原毒素。

2、通过接合构建新菌株

苏云金杆菌菌株的特定质粒可以自行转移，这些质粒可以通过接合来构建新菌株。例如，科罗拉多马铃薯甲虫（鞘翅目）是北美最具破坏性的马铃薯害虫，欧洲玉米螟和土豆块茎蠕虫，对马铃薯也有很大的破坏作用。从自然界中分离的苏云金杆菌菌株，没有一个菌株对所有这些昆虫都具毒性。然而，通过质粒转移杂交，现在已经构建出对三种害虫都有效的新菌株，田间试验表明该菌株作为广谱的马铃薯杀虫剂很有前途。

3、cry基因向其它生物体转移

利用基因工程技术，任何生物体都可以获得并表达cry基因以及进行相关的修饰。目前，cry基因已经被转移到不同的细菌和植物中并高效表达，另外，将cry基因转移到在水生环境中茂盛生长的蓝细菌中，可以使蚊子聚集的环境保持高水平的毒素。这种类型的基因转移对作物保护和致病昆虫的抑制提供了新思路。对苏云金杆菌进行遗传改良，达到扩大杀虫谱和提高杀虫毒力的目的，并在此基础上分别构建了对棉铃虫、小菜蛾、甜菜夜蛾、斜纹夜蛾等害虫高效的工程菌，已进入田间试验阶段。另外还有一些芽孢杆菌也可以用作农业杀虫剂，如球形芽孢杆菌、金龟子芽孢杆菌，等等。

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