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生物饲料——苏云金杆菌_吾谷网

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苏云金芽孢杆菌

在微生物王国,有大量的灭虫剂。几千年来,它们悄悄地帮助人类杀死害虫和保护庄稼。然而,他们的成就直到近一个世纪前才被发现。

1911年,一个名叫伯奈斯的德国人在图林根州这个地方的面粉厂发现了一种寄生昆虫的细菌,它具有很强的杀虫能力。因此,人们称这种细菌为苏云金芽孢杆菌。

苏云金芽孢杆菌看起来像一根棍子,又矮又胖,高度不到5‰毫米。当它生长到一定阶段,身体的一端将形成椭圆形孢子用于繁殖。另一端产生菱形或近似正方形的晶体,因为它伴有孢子。我们称之为伴随孢子的晶体,它非常有毒。害虫咀嚼庄稼时,会同时把苏云金芽孢杆菌吃进肚子里,就像孙悟空钻进铁扇公主的肚子里,在害虫的肚子里显示自己的权力和威望。它的伴孢晶体包含什么?内毒素会破坏害虫的消化道,导致厌食、运动迟缓、呕吐和腹泻。然而,孢子可以通过受损的消化道进入血液,并在血液中大量繁殖,导致败血症并最终杀死害虫。

苏云金芽孢杆菌的发现为人们利用微生物消灭病虫害提供了光明的前景。目前,人们已经在发酵罐中大规模生产苏云金芽孢杆菌。经过滤、干燥等工艺后,苏云金芽孢杆菌可制成粉剂或可湿性粉剂或水剂,可喷洒在农作物上。对棉铃虫、菜青虫、毒蛾、松毛虫、玉米螟、高粱螟虫、水稻螟虫等100多种害虫有不同的致病和毒效。

苏云金芽孢杆菌是研究和使用最多的杀虫微生物。苏云金芽孢杆菌自20世纪20年代以来一直用于害虫控制。它的生物学特性决定了它作为微生物杀虫剂的功能。

苏云金芽孢杆菌菌株将在生长和代谢过程中形成孢子,在孢子形成过程中产生一个孢子和一个或多个具有较大蛋白质性质的晶体内含物。这种蛋白质晶体被敏感昆虫摄入后会导致昆虫死亡。蛋白质晶体含有33,354δ-内毒素,一种无活性的原毒素分子。昆虫幼虫吞食内毒素时,晶体会被幼虫的碱性肠液溶解,然后被肠蛋白酶降解形成活性蛋白毒素,最终导致昆虫死亡。在旺盛的营养生长期间,一些苏云金芽孢杆菌菌株还产生一些其他外毒素,如α外毒素、β外毒素、γ外毒素等。除了上述毒素,近年来已经从菌株或代谢物中分离和纯化了多种辅助蛋白,例如P19、P20、P21蛋白和多种营养杀虫蛋白。

同时,苏云金芽孢杆菌制剂具有一些独特而优异的特性。包括紫外线辐射,这种辐射在储存几年后是稳定的,而且晶体可以承受阳光。最重要的特点是苏云金芽孢杆菌制剂在全世界近30年的使用中证明是安全的。目前,苏云金芽孢杆菌制剂广泛用于食品、经济作物和蔬菜、林业和一些卫生害虫的防治。它的另一个突出优点是对人、动物、天敌和植物有很强的选择性和安全性。但也存在一些不足,如杀虫效果不持久,田间防治效果只能持续3-4天。杀虫谱很窄,只对某些鳞翅目害虫有效。害虫的常年使用可能导致抗药性。

近年来,随着对苏云金芽孢杆菌作用分子机制的大量研究和基因工程技术的发展,通过遗传方法改良苏云金芽孢杆菌,获得了一株有价值的苏云金芽孢杆菌新菌株。

1。选择性质粒修饰

许多苏云金芽孢杆菌菌株含有复杂的质粒。大多数质粒可以携带一个或多个cry基因(苏云金芽孢杆菌的主要杀虫晶体蛋白基因)。任何哭泣基因的表达水平都受到其他哭泣基因表达的影响。有时,一个cry基因编码对特定目标害虫具有高活性的原毒素,而另一个cry基因编码对害虫具有低活性的原毒素。在这种情况下,它可以通过去除编码一个低-1的基因来实现

苏云金芽孢杆菌菌株的特定质粒可以自身转移,并且这些质粒可以被拼接以构建新菌株。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。欧洲玉米螟和马铃薯块茎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芽孢杆菌菌株对所有这些昆虫都没有毒性。然而,通过质粒转移杂交,已经构建了对所有三种害虫都有效的新菌株。田间试验表明,该菌株作为广谱马铃薯杀虫剂具有广阔的应用前景。

3。将cry基因转移到其他生物体

利用基因工程技术,cry基因可以被任何生物体获得和表达,并且可以进行相关的修饰。目前,cry基因已被转移到不同的细菌和植物中并得到高效表达。此外,将cry基因转移到水生环境中繁盛的蓝细菌中,可以在蚊子聚集的环境中保持高水平的毒素。这种基因转移为作物保护和抑制病原昆虫提供了新的思路。对苏云金芽孢杆菌进行了遗传改良,以扩大杀虫谱,提高杀虫毒性。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,并已进入田间试验阶段。此外,一些芽孢杆菌也可用作农业杀虫剂,如球形芽孢杆菌(bacillus sphaericus)、圣甲虫芽孢杆菌(Bacillus scarabs)等。