生物制剂：微生物农药.ppt

1、生生 物物 制制 剂剂微生物农药微生物农药生物防治生物防治生物防治是指利用有益生物防治植物病害的各种措施。迄今所利用的主要是有益微生物，有益微生物亦称拮抗微生物拮抗微生物或生防菌生防菌。生物防治措施的实施生物防治措施的实施：通过调节植物的微生物环境来减少病原物接种体数量，降低病原物致病性和抑制病害的发生。有些有益微生物已被制成多种类型的生防制剂大量生产和应用。生物防治在病害防治中的地位：生物防治在病害防治中的地位：生物防治不产生环境污染，不破坏自然的生态平衡。效果不够稳定，适用范围较狭窄，生防菌地理适应性较低，生防制剂的生产、运输、贮存又要求较严格的条件，其防治效益低于化学防治，现在还主要用作

2、辅助防治措施。一、生物防治的机制1、抗菌作用抗菌作用：有益微生物产生抗菌物质，抑制或杀死病原菌，这称为抗菌作用。例如，绿色木霉(Trichoderma viride)产生胶霉毒素(gliotoxin)和绿色菌素(viridin)两种抗菌素，拮抗立枯丝核菌等多种病原菌。有些抗菌物质己可以人工提取并作为农用抗菌素定型生产，我国研制的井井冈霉素冈霉素是吸水放线菌井冈变种(Streptomyces hydroscopicus var.jingguangensis)产生的葡糖苷类化合物，已广泛用于防治稻、麦纹枯病。小麦纹枯病 溶菌作用是某种生物所产生的酶引起病原真菌和细菌组织破坏、溶解的现象。植物病原真

3、菌和细菌的溶菌现象是比较普通的，它导致芽管细胞或菌体细胞消解。溶菌现象有自溶性和非自溶性，后者可能是拮抗微生物的酶或抗菌物质所造成的，也可能是细菌被噬菌体侵染所致，有潜在的利用价值。2、溶菌作用溶菌作用：3、竞争作用竞争作用的概念：有益微生物与病原物对植物表面侵染点、营养物质、氧气及水分的的竞争。植物种子用有益细菌，如荧光假单胞杆菌处理防治腐霉根腐病；如小麦全蚀病和马铃薯块茎软腐病。作用机理就是由于有益细菌大量消耗土壤中氮素和碳素营养而抑制了病原菌的缘故。根固有益微生物对铁离子的竞争利用也是抑制根部病原菌的重要原因。4、重寄生作用重寄生是指病原物被其它微生物寄生的现象。哈茨木霉(Trichod

4、erma harzianum)和钩木霉(T.humatum)可以寄生立枯丝核菌和齐整小核菌菌丝，豌豆和萝卜种于用木霉拌种可防治苗期立枯病与猝倒病。5、捕食作用捕食作用在病害生防中已有应用。迄今在耕作土壤中已发现了百余种捕食线虫的真菌，其菌丝特化为不同形式的捕虫结构。Arthrobotrys属捕食性真菌已投入商业化生产，其制剂用于防治蘑菇的食菌线虫和番茄根结线虫。捕虫菌目（捕虫菌目（Zoopagales）在长期的自然进化中形成的在长期的自然进化中形成的特化结构，特化菌丝构成巧妙的网，可以捕捉小型原生动物特化结构，特化菌丝构成巧妙的网，可以捕捉小型原生动物或无脊椎动物，捕获物死后，菌丝伸入体内吸收

5、营养。或无脊椎动物，捕获物死后，菌丝伸入体内吸收营养。6、交互保护作用交互保护作用是指接种弱毒微生物诱发植物的抗病性、从而抵抗强毒病原物侵染的现象，在习惯上也列入生物防治的范畴。如利用CMV弱毒株系来防治CMV病害。茄果类病虫害茄果类病虫害 化学防治化学防治 过去的无机杀虫剂已自然淘汰。过去的无机杀虫剂已自然淘汰。有机氯毒性大、污染严重、渐已有机氯毒性大、污染严重、渐已淘汰或改良淘汰或改良有机磷广谱、高效、快速触杀、有机磷广谱、高效、快速触杀、胃毒作用胃毒作用拟除虫菊类：拟除虫菊类：良好的触杀、熏蒸作用、良好的触杀、熏蒸作用、广谱、高效、对人体毒性低、降解快、广谱、高效、对人体毒性低、降解快、

6、对害虫有兴奋驱除作用（二氯苯醚菊酯、对害虫有兴奋驱除作用（二氯苯醚菊酯、溴氰菊酯等）。溴氰菊酯等）。昆虫与日俱增的抗药性昆虫与日俱增的抗药性环境的污染环境的污染破坏自然生态平衡破坏自然生态平衡食品安全问题食品安全问题由于杀虫剂的长期和大量使用，由于杀虫剂的长期和大量使用，当前昆虫防治面临的突出问题当前昆虫防治面临的突出问题杀虫剂影响男性生育 生物防治生物防治定义：直接或间接应用病害生物的天敌，定义：直接或间接应用病害生物的天敌，以防制包括人类疾病媒介在内的有害生以防制包括人类疾病媒介在内的有害生物物(WHO 1982)利用生物或生物的代谢产物以防制害虫利用生物或生物的代谢产物以防制害虫特点：对

7、人畜安全，不污染环境，对害特点：对人畜安全，不污染环境，对害虫的发生有长期抑制作用，又可防制因虫的发生有长期抑制作用，又可防制因使用化学药物害虫产生的抗药性。使用化学药物害虫产生的抗药性。微生物农药：微生物农药：分为活体微生物农药和代谢产物两类。范 围：微生物杀虫剂、农用抗生素、微生物除草剂。第一节第一节 微生物杀虫剂微生物杀虫剂 Microbial insecticides生物杀虫剂的优点：特异性高；可进行生物降解；安全性高，无残留；昆虫对它的抗性产生较慢。生物杀虫剂的不足：杀虫效果较差，成本较高。一、细菌杀虫剂（一、细菌杀虫剂（BtBt生物杀虫剂）生物杀虫剂）已知的昆虫病原细菌90多种 B

8、acillus sp.,Enterobacter sp.,Pseudomonus sp.,最重要的是苏云金芽孢杆菌 （Bacilllus thuringiensis,Bt）1.Bt1.Bt生物杀虫剂简介生物杀虫剂简介 G+，杆菌，形成芽孢，周身鞭毛或无鞭毛 伴孢晶体；1901年发现，1911年由柏林纳从地中海粉螟的患病幼虫中分离出来，并依其发现地点德国苏云金省而命名.1951年发现商业价值。寄生130多种鳞翅目幼虫中对伴孢晶体毒素敏感的昆虫主要有鳞翅目、双翅目和鞘翅目幼虫，控制毛虫、毒蛾、白菜金翅夜蛾、烟草天蛾等。2.苏云金杆菌的致病成分主要靠芽孢和毒素，芽孢在肠道中萌发，大量增殖，主要靠芽孢

9、和毒素，芽孢在肠道中萌发，大量增殖，穿透肠壁进入血液，引起昆虫败血症。穿透肠壁进入血液，引起昆虫败血症。1 1）苏云金杆菌毒素：）苏云金杆菌毒素：分为两类，一类是内毒素，即伴胞晶体（毒素）毒素）；另一类是外毒素，毒素等。毒素等。毒素毒素是所有Bt共有的毒素，是Bt最主要的毒素成分；存在于伴孢晶体中的蛋白质成分；晶体不溶于水、有机溶剂，但能溶于碱性溶液。毒素是外毒素，为核酸类物质，是毒素是外毒素，为核酸类物质，是RNA聚合酶的聚合酶的竞争性抑制剂；水溶性，热稳定性好。竞争性抑制剂；水溶性，热稳定性好。产孢BT菌体的电子显微照片 伴胞晶体2.苏云金芽孢杆菌致病机理 毒素形成的过程当敏感昆虫吞食含伴

10、孢晶体当敏感昆虫吞食含伴孢晶体和芽抱的混合制剂后，在肠和芽抱的混合制剂后，在肠道中被碱性肠液水解产生毒道中被碱性肠液水解产生毒性肽。性肽。毒性肽首先作用于中肠的上毒性肽首先作用于中肠的上皮细胞，皮细胞，使上皮细胞剥落、使上皮细胞剥落、肠壁穿孔肠壁穿孔，芽孢侵入血腔，芽孢侵入血腔，萌发和大量繁殖，同时肠液萌发和大量繁殖，同时肠液也进入血腔，使幼虫患败血也进入血腔，使幼虫患败血症而死亡。昆虫中毒后表现症而死亡。昆虫中毒后表现的症状为：食欲减退、停食、的症状为：食欲减退、停食、行动迟钝、上吐下泻、死后行动迟钝、上吐下泻、死后虫体软化、变黑，腐烂发臭。虫体软化、变黑，腐烂发臭。4.毒性机理 -毒素与刷

11、状缘膜上毒素与刷状缘膜上的受体结合后，插入的受体结合后，插入膜内，形成孔洞或离膜内，形成孔洞或离子通道，导致膜完整子通道，导致膜完整性的破坏，引起离子性的破坏，引起离子渗漏，水随之进入细渗漏，水随之进入细胞，细胞因膨胀而解胞，细胞因膨胀而解体、死亡。体、死亡。5.毒素基因对昆虫起主要的毒性作用是伴胞晶体，由Cry基因族编码。苏云金杆菌根据其杀虫晶体蛋白质氨基酸序列的同源性，可将它们分为17群94亚类，其中crylcryl的表达产物的表达产物对鳞翅目昆虫有特异毒性，cry3Acry3A的表达产物的表达产物对鞘翅目昆虫有特异毒性。由于各基因都具备杀虫特异性，因而天然菌株杀虫谱较窄，为了克服这一缺陷

12、，利用生物工程的方法，构建了高效、广谱、作用持久的工程菌。如Ecogen公司研制的生物杀虫剂有效成分就是通过接合转移将cry3A和cryAc基因进行组合形成的工程菌。对鳞翅目和鞘翅目均有杀虫作用，已用于多种作物的生物防治。6.基因工程操作使 P.fluorescens 携带毒素基因BtBt应用的剂型：应用的剂型：油悬剂微囊剂微囊剂 是指将有效成分包在囊壁物质中制成几微米至儿百微米的微小球体。靠是指将有效成分包在囊壁物质中制成几微米至儿百微米的微小球体。靠改变囊壁厚度和孔径大小控制药物释放速度改变囊壁厚度和孔径大小控制药物释放速度;苏云金芽胞杆菌微胶囊制剂已开发了苏云金芽胞杆菌微胶囊制剂已开发了

13、3种类型，一种是种类型，一种是可喷洒性制剂可喷洒性制剂，加水后形成的悬液可以直接用常规喷雾器喷洒；另一种是传统的加水后形成的悬液可以直接用常规喷雾器喷洒；另一种是传统的颗粒饵颗粒饵剂剂，经过干、湿过程后颗粒之间仍保持相互分离；，经过干、湿过程后颗粒之间仍保持相互分离；第三种是第三种是粘着性颗粘着性颗粒剂粒剂，与水接触后会发生部分膨胀，干燥后仍可粘着在作物叶片上，与水接触后会发生部分膨胀，干燥后仍可粘着在作物叶片上.油烟雾剂油烟雾剂 烟雾载药技术防治植物病虫害具有工效高、用药经济、使用方便、烟雾载药技术防治植物病虫害具有工效高、用药经济、使用方便、收效快等优点，尤其适用于交通不便、水源困难、山坡

14、陡峭、林木高大收效快等优点，尤其适用于交通不便、水源困难、山坡陡峭、林木高大的林区病虫害防治。的林区病虫害防治。能直接对家蚕致死能直接对家蚕致死苏云金芽孢杆菌的主要毒素基因已经被分离并验证功能，是编码cryl系列基因，除了通过发酵生产苏云金杆菌制剂来进行生物防治外，有其他的途径利用 毒素防治对农作物的有害昆虫吗？Engineering resistant corn.Following the insertion of a gene from the bacteria Bacillus thuringiensis,corn becomes resistant to corn borer infe

15、ction.This allows farmers to use less insecticides.青虫菌、乳状芽胞杆菌、青虫菌、乳状芽胞杆菌、球形芽孢杆菌、金龟子球形芽孢杆菌、金龟子芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、幼虫芽孢杆菌、枯草幼虫芽孢杆菌、枯草杆菌、放射形土壤杆菌、洋葱球茎病假单胞菌、杆菌、放射形土壤杆菌、洋葱球茎病假单胞菌、荧光假单胞菌、丁香假单胞菌、灰绿链霉菌。荧光假单胞菌、丁香假单胞菌、灰绿链霉菌。其他细菌其他细菌世界上已记载的杀虫真菌约有世界上已记载的杀虫真菌约有100100属，属，800800多种。多种。各国应用研究最多的是各国应用研究最多的是白僵菌白僵菌，

16、其次是，其次是绿僵菌绿僵菌。此外，还有赤僵菌、虫生藻菌等。此外，还有赤僵菌、虫生藻菌等。孢子在昆虫体表萌发后侵染虫体 也可以通过取食过程侵染虫体 真菌孢子四处飞扬，昆虫真菌病易流行 致病真菌：接合菌亚门的虫霉目 半知菌亚门的丝孢目二二 微生物杀虫剂微生物杀虫剂 真菌杀虫剂真菌杀虫剂白僵菌(Beaurevria bassiana)研制较早，普及面积大、应用最广。美国已经产业化的两种白僵菌制剂，即：B.bassiano Strain TBl，Bb147和CHA，以及B.brongniar。菌株Bb-147是从被感染的玉米螟幼虫体上分离得到，其生产工艺由INRA研制而成。菌株TBI由美国的一家研究中

17、心从墨西哥棉铃虫体内获得。广东省有一个林区出现大片松树落叶现象。经观广东省有一个林区出现大片松树落叶现象。经观察发现是松毛虫造成的。树叶被松毛虫咬吃、咬断，察发现是松毛虫造成的。树叶被松毛虫咬吃、咬断，造成木材（松香）减产。造成木材（松香）减产。人们发现一些死虫的尸体都是白色的、僵硬的，人们发现一些死虫的尸体都是白色的、僵硬的，这是未经用药而死去的松毛虫。把这些虫尸进行解这是未经用药而死去的松毛虫。把这些虫尸进行解剖，发现虫体内寄生着一种真菌剖，发现虫体内寄生着一种真菌-白僵菌，松白僵菌，松毛虫是被寄生中毒致死的。于是人们把这些带白僵毛虫是被寄生中毒致死的。于是人们把这些带白僵菌的虫尸碾碎，用

18、水调开，再加以适量杀虫剂制成菌的虫尸碾碎，用水调开，再加以适量杀虫剂制成杀虫液，喷洒在有虫害的林木上，果然使大量松毛杀虫液，喷洒在有虫害的林木上，果然使大量松毛虫感染白僵菌死去，从而救了松木，变减产为增产。虫感染白僵菌死去，从而救了松木，变减产为增产。球孢白僵菌(Beauveria bassiana)的菌丝长出金龟甲尸体表面球孢白僵菌杀死松毛虫、蝗虫和家蚕球孢白僵菌杀死松毛虫、蝗虫和家蚕松毛虫白僵菌（Beauveria bassiana）分生孢子可直接由表皮侵染通过取食或呼吸而侵染宿主。1.1.菌体大量繁殖，与蚕菌体大量繁殖，与蚕争夺营养争夺营养。2.2.影影响响体体液液生生理理功功能能，妨妨

19、碍碍血血液液循循环环，从从而而影影响响其其他他组织器官组织器官正常生理功能。正常生理功能。3.3.分泌毒素，使蚕儿分泌毒素，使蚕儿中毒中毒。4.4.尸尸体体硬硬化化：A A 白白僵僵菌菌吸吸收收散散发发大大量量水水分分，使使蚕蚕儿儿失水。失水。B B 分泌毒素，形成结晶，使蛋白质变性分泌毒素，形成结晶，使蛋白质变性。侵染鳞翅目、直翅目、同翅目、鞘翅目的多种害虫、螨类。侵染鳞翅目、直翅目、同翅目、鞘翅目的多种害虫、螨类。白僵菌致病机理白僵菌致病机理白僵菌代谢产物白僵菌代谢产物1.分泌分泌Pr酶、几丁质酶、脂肪分解酶、纤维素酶等。酶、几丁质酶、脂肪分解酶、纤维素酶等。作用作用：溶解体壁。：溶解体壁

20、。2.白僵菌素白僵菌素：环状多肽类化合物：环状多肽类化合物（1）白僵菌素）白僵菌素：（2）白僵菌素）白僵菌素：毒性大。：毒性大。作作用用：与与阳阳离离子子结结合合，Pr变变性性，组组织织和和血血液液理理化化性性质质改变。改变。被用于防治螫草等地下害虫、天牛等害虫以及苹果食心虫，并且对蚊子幼虫也有效。最近，由我国研制的绿僵菌农药，虽速效性较低，但7-9天可使蝗虫集中大量死亡，能有效控制蝗虫种群数量。药后持效期15天以上。绿僵菌绿僵菌(Metarhizium anisopliae)三、三、微生物杀虫剂微生物杀虫剂_ _病毒杀虫剂病毒杀虫剂昆虫受病原微生物侵染死亡很常见 病毒、细菌、真菌、原生动物和

21、线虫等已发现的病毒有1600种，其中60为杆状病毒，可引起1100种昆虫和螨类发病，可控制近30的粮食和纤维作物上的主要害虫。病毒杀虫剂宿主特异性强，能在害虫群内传播形成流行病，也能潜伏于虫卵，传播给后代，持效作用长。缺点是施用效果受环境影响大，宿主范围窄。核型多角体病毒核型多角体病毒（nucleopolyhedrosis virus,NPV）世界卫生组织和粮农组织推荐世界卫生组织和粮农组织推荐 寄主范围广、专一，对人、植物、天敌无害寄主范围广、专一，对人、植物、天敌无害 包含体在离开宿主后仍具生物活性包含体在离开宿主后仍具生物活性 杀虫效应具有流行性和持续性杀虫效应具有流行性和持续性 目前应

22、用最成功的昆虫病毒目前应用最成功的昆虫病毒1993年。国内第一个昆虫病毒杀虫剂年。国内第一个昆虫病毒杀虫剂棉铃虫核型多角体病毒棉铃虫核型多角体病毒(HaNPV)完成了产品注册登记，标志着我国昆虫病毒杀虫剂完成了产品注册登记，标志着我国昆虫病毒杀虫剂的研究开始从实验室走向实用化。的研究开始从实验室走向实用化。NPV致病 棉铃虫幼虫取食吃进NPV包含体（inclusion body），在昆虫碱性肠道水解，病毒释放，侵染中肠上皮细胞，昆虫细胞病变死亡。棉铃虫幼虫的环节处被核型多角体病毒感染。棉铃虫幼虫的环节处被核型多角体病毒感染。80%的昆虫病毒都是农林业中常见的鳞翅目害虫的昆虫病毒都是农林业中常见

23、的鳞翅目害虫的病原体，因此是害虫生物防治的巨大资源库的病原体，因此是害虫生物防治的巨大资源库。NPV的专一性很强；棉铃虫NPV除侵染棉铃虫外还侵染烟草夜蛾。包含体形态上是多角的，直径0.85m；受感染的昆虫一般并不立即死亡，宿主死亡和分解后，包含体仍具毒力；包含体被其他幼虫吞食，病毒在昆虫群体中传播。昆虫病毒杀虫昆虫病毒杀虫剂如何生产剂如何生产?“毒力岛毒力岛”灭蟑胶饵剂灭蟑胶饵剂(生物制剂生物制剂)从黒胸大蠊中分离出脓核病毒并加入蜚蠊从黒胸大蠊中分离出脓核病毒并加入蜚蠊信息素、灭蟑活性物质信息素、灭蟑活性物质对德国小蠊投药：对德国小蠊投药：5天成虫死亡率天成虫死亡率13.3%8天为天为56.

24、67%11天为天为100%武汉大学武汉大学第二节第二节 农用抗生素农用抗生素抗生素在植物病虫害防治上的应用抗生素在植物病虫害防治上的应用上世纪五十年代，抗生素引入人类药典后不久，就对抗生素这些神奇药物对付植物病害的潜力进行了研发。就象在人药和兽药上的情况一样，抗生素在植物上也是用来防治植物病原细菌和其它原核微生物（如植原体）。微生物杀菌剂是一类控制植物病原菌的制剂，主要微生物杀菌剂是一类控制植物病原菌的制剂，主要有有农用抗生索农用抗生索、细菌杀菌剂、真菌杀菌剂和病毒杀、细菌杀菌剂、真菌杀菌剂和病毒杀菌剂等类型。菌剂等类型。微生物杀菌剂主要抑制病原菌能量产生、干扰生物微生物杀菌剂主要抑制病原菌能

25、量产生、干扰生物合成和破坏细胞结构。合成和破坏细胞结构。内吸性强、毒性低，有的兼内吸性强、毒性低，有的兼有刺激植物生长的作用。有刺激植物生长的作用。目前，生产上应用的微生物杀菌剂，包括有井冈霉目前，生产上应用的微生物杀菌剂，包括有井冈霉素、公主岭霉素、赤霉索、春雷霉素、农抗素、公主岭霉素、赤霉索、春雷霉素、农抗120、阿维菌素、中生菌素、武夷菌素、浏阳霉素等。阿维菌素、中生菌素、武夷菌素、浏阳霉素等。微生物杀菌剂稻白叶枯病和细菌性条斑病柑橘溃疡病症状青枯病症状井冈霉素井冈霉素是糖与氨基结合的假糖类化合物，海藻糖井冈霉素是糖与氨基结合的假糖类化合物，海藻糖的有效抑制剂，的有效抑制剂，海藻糖是立枯

26、丝核菌（纹枯病菌）海藻糖是立枯丝核菌（纹枯病菌）贮存碳水化合物比不可少成分，贮存碳水化合物比不可少成分，阻止海藻糖转化为阻止海藻糖转化为葡萄糖，干扰菌丝的正常生长。葡萄糖，干扰菌丝的正常生长。春雷霉素由放线菌产生，主要防治稻瘟病Kasu-B is a broad spectrum systemic antibiotic developed from a culture of Streptomyces kasugaensis.It has high efficacy against both fungal and bacterial diseases of crops through preve

27、ntive as well as curative actions.It is an aminoglycoside antibiotic and inhibits the incorporation of amino acid in the ribosome systems of bacteria and fungi in the process of protein synthesis.稻瘟病田间症状稻瘟菌分生孢子稻瘟菌分生孢子杀虫抗生素阿维菌素Avermectin阿维菌素是一种新型无公害生物杀虫杀螨剂，具有强烈胃毒、触杀、内渗作用。主要用于防治各种农作物上的鳞翅目、鞘翅目、同翅目、双翅目害

28、虫及害螨。特别是对抗性小菜蛾、斑潜蝇、螨类有特效。阿维菌素阿维菌素(avermectin)是杀线虫和节肢动物是杀线虫和节肢动物(特特别是螨类别是螨类)的抗生素。它能增加虫体内的的抗生素。它能增加虫体内的-氨基氨基丁酸，后者对神经有抑制作用。丁酸，后者对神经有抑制作用。Streptomyces avermitilis小菜蛾形态图美洲斑潜蝇螨和螨害抗生素耐性在药学上造成的风险被媒介广为传播，被视为防治人类细菌性病害和控制病害在世界范围蔓延的主要威胁。不幸的是，就象细菌耐抗生素菌系的出现限制了抗生素在临床诊治上的效力一样，对链霉素的抗性也造成了防治植物病害效果的不稳定。关于实验实验内容实验指导实验安排实验报告