第七章 微生物在农业上的应用elearn(三月).yxnu
119页1、第七章微生物在农业上的应用 第一节微生物农药昆虫数量和种类很多危害农作物 传播疾病等无机和有机砷化物DDT 20世纪40年代 昆虫 无机和有机砷化物 后果 有机氯 有机磷农药对动物 人和整个生态系统 都具有很强的短期副作用 长期滞留 造成非常严重的环境问题 多种害虫对化学物质产生抗性 高浓度 对环境更大的危害 微生物农药 利用微生物本身及其代谢产物防治植物病 虫害及其杂草的制剂 类型 微生物杀虫剂 农用抗生素 微生物除草剂生物防治 用生物农药来对病虫害和杂草进行防治 优点 不污染环境 有效控制病虫害 杂草 保持生态平衡 一 微生物杀虫剂控制害虫更为安全 有效的方法生物杀虫剂的优点 特异性高可进行生物降解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 病毒杀虫剂昆虫受病原微生物侵染死亡很常见 如病毒 细菌 真菌 原生动物和线虫等 已发现的昆虫病毒有1200种 包含体 inclusionbody 在显微镜下可以识别的病毒合成和积贮的部位 常是细胞内的病毒晶体 呈圆形 多角形 保护病毒粒子 不溶于水 乙醇 氯仿 苯酚 蛋白酶等 昆虫碱性肠道水解 病毒释放 侵染 昆虫死亡
2、主要昆虫病毒的特征病毒核酸包含体包含体内病毒粒细胞内寄主形状病毒数目子形状增殖部位昆虫核型多DNA多角体多个杆状细胞核鳞膜角体V双脉质型多RNA多角体多个二十面体细胞质鳞等角体颗粒体DNA近圆形1 2个杆状核 质鳞病毒昆虫痘DNA球 肾形多个砖 线细胞质鳞鞘病毒卵圆等双无包含体研究较少 1 核型多角体病毒nucleopolyhedrosisvirus NPV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目前应用最成功的昆虫病毒我国已有棉铃虫NPV商品问世 棉铃虫幼虫取食吃进NPVNPV在昆虫肠道中溶解病毒粒子释放并侵染中肠上皮细胞昆虫细胞病变死亡 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 8 5 m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 核型多角体病毒 单粒包埋 高节 狂躁爬行 腹足基部乳白 气门周围水渍状病斑 2 质型多角体病毒cytoplasmicpolyhedrosisvirus CPV呼肠孤病毒科
3、 质型多角体病毒属致病机理和NPV相似CPV不仅侵染幼虫 还能经卵传染给子代在实际应用中具有重要意义 形状与结构 六角形二十面体 有两个同心的正二十面体壳 外观呈球形 直径60 70nm 有12个顶点 各有1衣粒 每衣粒外伸一四节突起 25 27nm 先端有一12nm的球状体 群体症状 个体症状 由于核酸代谢紊乱 代谢产物尿酸积累所致 3 颗粒体病毒granulosisvirus GV包含体圆形 椭圆形 一个包含体只含一个病毒颗粒 病毒颗粒杆状 双链DNA 云杉卷叶蛾颗粒体病毒 菜粉蝶颗粒体病毒等 昆虫食入停止进食 血液变成乳白色而死亡 我国 菜粉蝶颗粒体病毒用于生物防治 4 用DNA重组技术改造杆状病毒杀虫剂野生型缺陷 杀虫慢 感染到死亡需几天到星期 毒力低 在野生条件下容易失活 杀虫范围窄 对杆状病毒基因改造主要集中在三个方面1 引入外源毒蛋白 增强杆状病毒的毒性2 引入能扰乱昆虫正常生活周期的基因3 对病毒基因进行修饰或加工 以增强病毒的活性 提高毒性 二 细菌杀虫剂 Bt生物杀虫剂 已知的昆虫病原细菌90多种Bacillus 杆菌 Enterobacter 肠杆菌 Pseudo
4、monus 假单胞菌 最重要的是苏云金芽孢杆菌 教材P128 Bacilllusthuringiensis Bt 1 Bt生物杀虫剂简介G 短杆菌 形成芽孢 周身鞭毛或无鞭毛伴孢晶体1902年发现 1951年发现商业价值寄生130多种鳞翅目幼虫中膜翅目 双翅目 直翅目和鞘翅目体内控制毛虫 毒蛾 白菜金翅夜蛾 烟草天蛾等 2 致病机理主要靠芽孢和毒素芽孢在肠道中萌发 大量增殖 穿透肠壁进入血液 引起昆虫败血症毒素 主要是 毒素和 毒素 毒素是所有Bt共有的毒素 存在于伴孢晶体中 毒素是胞外毒素 水溶性 热稳定性好 是RNA聚合酶的竞争性抑制剂 伴胞晶体 3 毒素形成的过程主要由蛋白质和糖类组成Bt伴孢晶体在昆虫肠道碱性条件逐步水解一定大小的分子具有毒性 4 毒性机理 5 毒素基因及定位正常情况 芽孢形成时才合成Bt前毒素蛋白芽孢形成过程中 转录因子 与活跃基因启动子结合 毒素基因的启动子受这一 因子的控制 从蜡状芽孢杆菌 Bacilluscereus 质粒组成型表达的四环素抗性基因 启动子 毒素基因 无自身启动子 克隆到质粒上 导入Bt中 在Bt生活史的各个时期都表达有毒素蛋白 伴孢晶体
5、 6 基因工程操作使P fluorescens携带毒素基因 3 真菌杀虫剂昆虫病原微生物中种类最多的是真菌 数量达到750种 占60 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 结合菌亚门的虫霉目半知菌亚门的丝孢目 白僵病 真菌 教材P130 半知菌类感染真菌分泌毒素杀死寄主在寄主尸体上生长发育虫尸因充满菌丝而僵硬白僵菌属引起的昆虫死亡约占21 白僵菌 Beauveriabassiana 分生孢子可直接由表皮侵染通过取食或呼吸而侵染宿主侵染鳞翅目直翅目同翅目鞘翅目的多种害虫螨类 二 防治植物病害的微生物植物病害是威胁农业生产的一个严重问题植物防治微生物的主要作用机理1 拮抗作用向环境中释放一些化学物质 抗生素 抑制其他微生物的生长 木霉对18个属 29种植物病原真菌具有拮抗作用 2 寄主作用有些微生物寄生在植物病原微生物体内干扰 抑制病原微生物正常生命活动3 竞争作用争夺营养和生存空间而相互抑制4 共生微生物的保护作用共生真菌可以形成外生菌根 保护与其共生的植物少受病害的侵染 三农用抗生素 概念 由微生物产生的对微生物 昆虫
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