昆虫病原细菌的利用精选PPT.ppt
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1、关于昆虫病原细菌的利用第1页,讲稿共65张,创作于星期二 自然界中,细菌种类繁多,数量大,分布广泛,自然界中,细菌种类繁多,数量大,分布广泛,其中能使昆虫感染致病的虫生细菌相当多,昆虫因细其中能使昆虫感染致病的虫生细菌相当多,昆虫因细菌而引起的疾病称为菌而引起的疾病称为细菌病细菌病。细菌病有多种,但细菌病有多种,但细菌病有其共同的特征细菌病有其共同的特征,即,即当昆虫感病后,不大活动,食欲减退,口腔及肛门常当昆虫感病后,不大活动,食欲减退,口腔及肛门常有排泄物,病原菌侵入体腔后引起败血症。死后虫体有排泄物,病原菌侵入体腔后引起败血症。死后虫体色加深,一般都有一股臭味色加深,一般都有一股臭味。由
2、于体都软化腐烂,所。由于体都软化腐烂,所以通称为以通称为软化病软化病。第2页,讲稿共65张,创作于星期二一、昆虫病原细菌的主要类群 BucherBucher(19601960)分为专性病原细菌、产生晶体的)分为专性病原细菌、产生晶体的芽孢杆菌、兼性病原细菌和潜势病原细菌。芽孢杆菌、兼性病原细菌和潜势病原细菌。通常分为通常分为3 3类:类:专性专性 兼性兼性 潜势病原细菌潜势病原细菌 第3页,讲稿共65张,创作于星期二o(一)专性昆虫病原细菌(Obligate entomopathogenic bacteria)只能在寄主细胞中生长繁殖,不能在人工培只能在寄主细胞中生长繁殖,不能在人工培养基上正
3、常生长养基上正常生长,一般经口服传染。自然界中寄,一般经口服传染。自然界中寄主范围较窄。主范围较窄。日本金龟子芽孢杆菌(日本金龟子芽孢杆菌(Bacillus popilliae)天幕毛虫芽孢杆菌(天幕毛虫芽孢杆菌(Clostridium malacosomae)第4页,讲稿共65张,创作于星期二Bacillus popilliae第5页,讲稿共65张,创作于星期二o(二)兼性病原细菌(Facultative entomopathogenic bacteria)可在昆虫体以外的生境中增殖,也能在人工培养基上正常生长发育的细菌。包括产孢和不产孢的杆菌。寄主范围较广。苏云金杆菌苏云金杆菌BtBt 粘
4、质沙雷氏菌等粘质沙雷氏菌等 第6页,讲稿共65张,创作于星期二o(三)潜势病原菌(Potential entomopathogenic bacteria)普遍存在于昆虫的消化道中,主要是一些不普遍存在于昆虫的消化道中,主要是一些不产生芽孢的杆菌。由于毒素和酶的产生数量少,产生芽孢的杆菌。由于毒素和酶的产生数量少,难以侵入体腔内给宿主造成危害。难以侵入体腔内给宿主造成危害。第7页,讲稿共65张,创作于星期二o(四)细菌杀虫剂的特点(1)毒力高毒力高。菌剂毒力足以压倒害虫的抗病力,能够。菌剂毒力足以压倒害虫的抗病力,能够稳定可靠地使害虫发病致死;稳定可靠地使害虫发病致死;(2)稳定性稳定性。菌剂不
5、致因受自然环境影响(如日光、。菌剂不致因受自然环境影响(如日光、干燥等)、人工处理、悬浮剂、载体、贮藏、不同施干燥等)、人工处理、悬浮剂、载体、贮藏、不同施药方式等而减低杀虫效力;药方式等而减低杀虫效力;第8页,讲稿共65张,创作于星期二(3 3)残效期长)残效期长,并有在害虫种群中自然传播的能力;,并有在害虫种群中自然传播的能力;(4 4)作用迅速)作用迅速;(5 5)有选择性)有选择性。即对防治对象剧毒,而对植物、。即对防治对象剧毒,而对植物、益虫以及哺乳动物等无毒;益虫以及哺乳动物等无毒;(6 6)可以大规模生产,经济安全)可以大规模生产,经济安全。第9页,讲稿共65张,创作于星期二二、
6、金龟子乳状病芽孢杆菌 DutkyDutky(19401940)报道日本金龟子芽孢杆菌()报道日本金龟子芽孢杆菌(B.B.popilliaepopilliae)能引起日本金龟子等幼虫的)能引起日本金龟子等幼虫的乳状病乳状病(Milky diseaseMilky disease)。其后世界各国从不同金龟子幼。其后世界各国从不同金龟子幼虫分离出乳状病原细菌多种。虫分离出乳状病原细菌多种。用金龟子芽孢杆菌防治日本金龟子是生物防治用金龟子芽孢杆菌防治日本金龟子是生物防治最典型的例子之一最典型的例子之一。第一个日本金龟子芽孢杆菌制剂。第一个日本金龟子芽孢杆菌制剂于于19501950年在美国登记,成为美国政
7、府批准的第一个生年在美国登记,成为美国政府批准的第一个生物防治制剂。物防治制剂。第10页,讲稿共65张,创作于星期二Grub infected with milky disease(left)caused by a bacterium call Bacillus popilliae第11页,讲稿共65张,创作于星期二第12页,讲稿共65张,创作于星期二o1 1、侵染过程、侵染过程 金龟子芽孢杆菌主要金龟子芽孢杆菌主要通过芽孢感染和传播,通过芽孢感染和传播,芽孢经口摄入芽孢经口摄入。当幼虫吞食芽孢后,芽孢在肠道中。当幼虫吞食芽孢后,芽孢在肠道中萌发成杆状的营养细胞,营养细胞侵染中肠细胞,萌发成杆
8、状的营养细胞,营养细胞侵染中肠细胞,随后穿过肠壁进入体腔,大量繁殖,形成芽孢,使随后穿过肠壁进入体腔,大量繁殖,形成芽孢,使幼虫的血淋巴呈乳状,死亡幼虫呈乳白色,故称为幼虫的血淋巴呈乳状,死亡幼虫呈乳白色,故称为乳状病乳状病(Milky disease)。第13页,讲稿共65张,创作于星期二o2 2、致病机制、致病机制 尚不清楚,主要有两种观点尚不清楚,主要有两种观点 由于细菌在生长过程中利用了昆虫的大量营由于细菌在生长过程中利用了昆虫的大量营养物质和多种生长素,致使昆虫不能正常发养物质和多种生长素,致使昆虫不能正常发育。育。破坏了昆虫的某种酶系统,从而抑制了寄主破坏了昆虫的某种酶系统,从而抑
9、制了寄主昆虫的生活机能。昆虫的生活机能。第14页,讲稿共65张,创作于星期二o3、培养繁殖 金龟子芽孢杆菌的芽孢能在寄主体外存活,营养体也能在金龟子芽孢杆菌的芽孢能在寄主体外存活,营养体也能在人工培养基上生长繁殖,但却不能在人工培养基上正常地形成人工培养基上生长繁殖,但却不能在人工培养基上正常地形成芽孢芽孢。因此,商品制剂。因此,商品制剂DoomDoom、JapidemicJapidemic和和Milky SporeMilky Spore都是都是采用幼虫活体培养的方法制备采用幼虫活体培养的方法制备的。的。3龄幼虫龄幼虫 饲育缸 微量注射,微量注射,3ml/头头100万芽孢万芽孢/ml 研碎,稀
10、释,研碎,稀释,晾干、包装晾干、包装 1-3周周1亿芽孢亿芽孢/g菌剂菌剂第15页,讲稿共65张,创作于星期二4 4、应用研究、应用研究o由于芽孢在土壤中能长期存活,感病死亡后的蛴螬又由于芽孢在土壤中能长期存活,感病死亡后的蛴螬又会不断增加土壤中的芽孢数量,因此疾病一旦形成,会不断增加土壤中的芽孢数量,因此疾病一旦形成,芽孢便能在土壤中逐渐累积和传播,从而达到长期控芽孢便能在土壤中逐渐累积和传播,从而达到长期控制的效果。制的效果。利用金龟子芽孢杆菌防治蛴螬是一种利用金龟子芽孢杆菌防治蛴螬是一种有效的生物防治法。有效的生物防治法。o美国在美国在1313个州和哥伦比亚地区利用金龟子芽孢杆菌防治蛴个
11、州和哥伦比亚地区利用金龟子芽孢杆菌防治蛴螬面积达螬面积达1010余万英亩,防治效果为余万英亩,防治效果为60608080。第16页,讲稿共65张,创作于星期二5 5、注意事项、注意事项o土壤中含菌量与乳状病感病率成正相关土壤中含菌量与乳状病感病率成正相关。如每千克土。如每千克土壤含芽孢壤含芽孢4104109 9个,乳状病发病率为个,乳状病发病率为8282,每千克土每千克土壤含壤含0.25100.25109 9个芽孢时,则发病率仅为个芽孢时,则发病率仅为4444。o温度条件温度条件。乳状病发病适温为。乳状病发病适温为28-3028-30,如温度低于,如温度低于1616,几乎不发病。,几乎不发病。
12、第17页,讲稿共65张,创作于星期二三、球性芽孢杆菌 球形芽孢杆菌球形芽孢杆菌(Bacillus sphaericus)在自然界分布广泛,在自然界分布广泛,大多数菌株对昆虫没有毒性,但有一些对大多数菌株对昆虫没有毒性,但有一些对蚊幼虫有高毒力,蚊幼虫有高毒力,它的毒效成分在细胞内,不分泌到细胞外的培养液中它的毒效成分在细胞内,不分泌到细胞外的培养液中。因此,。因此,只有昆虫吞食细胞后才显示毒性。只有昆虫吞食细胞后才显示毒性。第18页,讲稿共65张,创作于星期二1 1、球形芽孢杆菌的毒素、球形芽孢杆菌的毒素(1 1)二元毒素()二元毒素(Binary Toxin,BtxBinary Toxin,
13、Btx)o分子量为分子量为42kDa42kDa和和51kDa51kDa的蛋白质,的蛋白质,只有当两种蛋白只有当两种蛋白质在一起时才产生毒性质在一起时才产生毒性,两种蛋白等量时达到最大两种蛋白等量时达到最大杀蚊毒效。杀蚊毒效。它的伴孢晶体被部分地包在芽孢外壁之它的伴孢晶体被部分地包在芽孢外壁之中,使得芽孢和伴孢晶体在离体的条件下仍是一个中,使得芽孢和伴孢晶体在离体的条件下仍是一个整体。整体。o目前已对多个菌株的二元毒蛋白基因进行了测序。目前已对多个菌株的二元毒蛋白基因进行了测序。第19页,讲稿共65张,创作于星期二(2 2)蛋白毒素()蛋白毒素(Mtx)o在营养生长期产生的蛋白质,同芽孢的合成无
14、关。在营养生长期产生的蛋白质,同芽孢的合成无关。MtxMtx毒素不稳定,热处理、反复冻熔都会严重影响其杀毒素不稳定,热处理、反复冻熔都会严重影响其杀蚊活性。蚊活性。o这种蛋白的基因已被克隆和作序列分析。这种蛋白的基因已被克隆和作序列分析。第20页,讲稿共65张,创作于星期二o2 2、球形芽孢杆菌的杀虫范围球形芽孢杆菌的杀虫范围 球形芽孢杆菌的杀虫范围仅限于蚊虫的幼虫,球形芽孢杆菌的杀虫范围仅限于蚊虫的幼虫,它通过取食过程进行感染,蚊子的幼虫在取食它通过取食过程进行感染,蚊子的幼虫在取食8-8-12h12h后,即可发生死亡,幼虫吞入球状芽孢杆菌后,后,即可发生死亡,幼虫吞入球状芽孢杆菌后,菌体在
15、肠道中被消化,细胞壁破裂,菌体内的毒素释菌体在肠道中被消化,细胞壁破裂,菌体内的毒素释放出来,从而杀死蚊虫的幼虫。放出来,从而杀死蚊虫的幼虫。第21页,讲稿共65张,创作于星期二o3 3、球形芽孢杆菌的利用球形芽孢杆菌的利用 球形芽孢杆菌在昆虫死后,可以在虫尸中重新增殖,球形芽孢杆菌在昆虫死后,可以在虫尸中重新增殖,芽孢的数目增加芽孢的数目增加。球形芽孢杆菌的芽孢和伴孢晶体在环境球形芽孢杆菌的芽孢和伴孢晶体在环境中持效期较长,并有可能在环境中再循环。中持效期较长,并有可能在环境中再循环。因此,从因此,从2020世纪世纪8080年代中后期开始,球形芽孢杆菌高年代中后期开始,球形芽孢杆菌高毒菌株的
16、筛选工作开始受到重视。迄今为止,美国、法毒菌株的筛选工作开始受到重视。迄今为止,美国、法国及我国等国及我国等1010个国家研制了不同剂型的产品个国家研制了不同剂型的产品1010余种,主余种,主要用于杀蚊幼虫的效果评价。要用于杀蚊幼虫的效果评价。第22页,讲稿共65张,创作于星期二o目前使用最多的目前使用最多的球形芽孢杆菌制剂主要是乳剂和粉球形芽孢杆菌制剂主要是乳剂和粉剂。剂。第23页,讲稿共65张,创作于星期二四、苏云金杆菌 苏云金芽孢杆菌(苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)最早最早发现于发现于19021902年,年,19381938年世界上第一个年世界上第一
17、个Bt制剂制剂SporeineSporeine在法在法国问世,从而掀开了苏云金芽孢杆菌杀虫剂生产的序幕。国问世,从而掀开了苏云金芽孢杆菌杀虫剂生产的序幕。近近1010年来,年来,Bt已成为加拿大控制枞色卷蛾(已成为加拿大控制枞色卷蛾(Spruce budworm)的主要手段。在其它国家,)的主要手段。在其它国家,Bt运用于控制毛虫、运用于控制毛虫、吉卜赛毒蛾(吉卜赛毒蛾(gypsy mothsgypsy moths)等。目前全世界约有)等。目前全世界约有Bt杀虫杀虫剂剂100100多个品种,年销售额近多个品种,年销售额近1 1亿美元。亿美元。第24页,讲稿共65张,创作于星期二This lea
18、froller caterpillar died after ingesting Bacillus thuringiensis.Discolouration of the gut,as seen here,is typical of mortality from Bacillus thuringiensis第25页,讲稿共65张,创作于星期二(一)基本特征o1 1、形态特征、形态特征o(1 1)营养期)营养期 G G+的好气性芽孢杆菌的好气性芽孢杆菌,两端钝圆,周生鞭毛,能运两端钝圆,周生鞭毛,能运动,少数无鞭毛,营养体单动,少数无鞭毛,营养体单个存在或个存在或2-52-5个成链状。内个成链状
19、。内生芽孢椭圆形或圆形。生芽孢椭圆形或圆形。第26页,讲稿共65张,创作于星期二o营养体为繁殖阶段,横裂生殖营养体为繁殖阶段,横裂生殖,对数生殖期往往,对数生殖期往往2 2、4 4、8 8个或更多的营养体连在一起成串状。个或更多的营养体连在一起成串状。此时繁殖快、此时繁殖快、代谢旺盛,适于用作接种材料。代谢旺盛,适于用作接种材料。营养体在芽孢出现营养体在芽孢出现前先停止繁殖,细胞质浓缩,出现液泡和微粒,前先停止繁殖,细胞质浓缩,出现液泡和微粒,并逐渐形成芽孢和伴孢晶体。并逐渐形成芽孢和伴孢晶体。第27页,讲稿共65张,创作于星期二o(2)孢子囊期 当菌体成长老熟时,其一端斜生一个椭圆形的芽当菌
20、体成长老熟时,其一端斜生一个椭圆形的芽孢,另一端同时出现菱形孢,另一端同时出现菱形(或其他形状或其他形状)的晶体即的晶体即伴孢伴孢晶体晶体(Parasporal crystal)(Parasporal crystal),是其主要的活性成分是其主要的活性成分,伴孢晶体由不同分子量的多肽伴孢晶体由不同分子量的多肽原毒素(原毒素(protoxinprotoxin)组成)组成,此时为孢子囊期。,此时为孢子囊期。孢子囊呈长卵圆形,比营养体粗壮。用石炭酸复孢子囊呈长卵圆形,比营养体粗壮。用石炭酸复红染色时,营养体为红色,晶体深红色,而红染色时,营养体为红色,晶体深红色,而芽孢不着芽孢不着色仅见具有轮廓的折
21、光体色仅见具有轮廓的折光体。第28页,讲稿共65张,创作于星期二Bacillus thuringiensis spore and protein crystals第29页,讲稿共65张,创作于星期二o(3)芽孢和伴孢晶体的释放 孢子囊孢子囊到一定时间后破裂,释放出游离的芽孢到一定时间后破裂,释放出游离的芽孢和杀虫晶体蛋白。和杀虫晶体蛋白。芽孢是细菌的休眠体芽孢是细菌的休眠体,对高温、干燥等不良环境条件有较强,对高温、干燥等不良环境条件有较强的抵抗力,菌剂即以芽孢粉状态可以长期贮存。的抵抗力,菌剂即以芽孢粉状态可以长期贮存。芽孢遇适宜条件可萌发成新的营养体。芽孢遇适宜条件可萌发成新的营养体。伴孢
22、晶体内含蛋白质毒素,是杀虫的主要有效物质。伴孢晶体内含蛋白质毒素,是杀虫的主要有效物质。第30页,讲稿共65张,创作于星期二2 2、培养特征、培养特征o苏云金杆菌能在多种培养基上生长,苏云金杆菌能在多种培养基上生长,在不同的培养基在不同的培养基上形成的茵落形态有所不同上形成的茵落形态有所不同。o苏云金杆菌的苏云金杆菌的不同变种不同变种在相同的固体培养基上,培在相同的固体培养基上,培养性状基本上颇为近似,但也表现有一定程度的差养性状基本上颇为近似,但也表现有一定程度的差异。异。第31页,讲稿共65张,创作于星期二3 3、生理特性、生理特性oBtBt.对营养条件要求不高。对营养条件要求不高。碳源:
23、碳源:淀粉、糊精、麦芽糖、葡萄糖等。淀粉、糊精、麦芽糖、葡萄糖等。氮源:氮源:牛肉膏、蛋白胨、酵母牛肉膏、蛋白胨、酵母粉、花生饼粉、豆饼粉、鱼粉,玉米浆等。粉、花生饼粉、豆饼粉、鱼粉,玉米浆等。无机盐:无机盐:磷酸氢二钾、硫酸镁、磷酸氢二钾、硫酸镁、碳酸钙等。碳酸钙等。oBtBt.在在12-4012-40间的温度条件下都能生长,以间的温度条件下都能生长,以27-3227-32较为适较为适宜宜,35-4035-40生长很快,但易衰老,温度低则生长缓慢。生长很快,但易衰老,温度低则生长缓慢。o该菌适于微碱性条件,最适该菌适于微碱性条件,最适pHpH是是7.57.5,当,当pHpH达达8.58.5时
24、还能正常形时还能正常形成芽孢,如成芽孢,如pHpH降至降至5 5以下则不能形成芽孢。以下则不能形成芽孢。第32页,讲稿共65张,创作于星期二o4 4、苏云金芽孢杆菌的类群苏云金芽孢杆菌的类群 根据根据营养细胞鞭毛抗原的血清学反应营养细胞鞭毛抗原的血清学反应及其它特性,苏及其它特性,苏云金芽孢杆菌可划分为云金芽孢杆菌可划分为7171个血清型和个血清型和8888个血清型亚种。个血清型亚种。到目前为止,已发现苏云金芽胞杆菌的伴孢晶体蛋白到目前为止,已发现苏云金芽胞杆菌的伴孢晶体蛋白至少对脊椎动物中至少对脊椎动物中4 4个门和节肢动物门中个门和节肢动物门中9 9个目的有害生物有活个目的有害生物有活性。
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