白僵菌、绿僵菌和棒束孢对两种昆虫的毒力与病理学

发布时间：2020-06-17 19:52

【摘要】：生物防治策略具有安全、高效、低风险的优点,引起了全世界科学家的关注。昆虫病原菌在自然界中对昆虫种群调控发挥着关键作用,其被认为是最早的害虫生物防治药剂。前人研究已经证明了绿僵菌属(Metarhizium spp)、白僵菌属(Beauveria spp)和棒束孢(Isaria spp)都是是很有前景的潜在微生物杀虫剂。在所有的昆虫病原微生物中,相比于病毒和细菌,大多数真菌不需要通过消化道而直接由昆虫表皮进入昆虫体内。众所周知,昆虫病原真菌与它们的宿主昆虫之间发生复杂的相互作用,其中病原真菌通过感染过程中虫菌之间的连续相互作用来杀死昆虫。尽管已经有很多研究报道昆虫受真菌感染的生理和分子机制,但很多细节问题依然并不清楚。本研究以粘虫和黄粉虫作为供试昆虫,测定了三种不同昆虫病原真菌Beuveria spp、Isaria spp和Metarhizium spp对二者的毒力,并探讨了真菌感染过程中宿主昆虫体内的相关酶活性变化。以期为新的微生物杀虫剂的研发和深入理解昆虫真菌与宿主的互作提供基础数据。生物测定结果表明,所有菌株对两种测试昆虫都具有致病性和不同程度的毒力,并且没有宿主特异性。以黄粉虫作为供试昆虫的实验中,Qin-21(B.Bassiana)和YYC-091(M.robertsii)是最具毒力的分离株,其LD50分别为9.12×10~4和3.4×10~5分生孢子/g,平均存活时间(MST)分别为3.44±0.04和4.33±0.07天,而BSH-03(B.asiatica)毒性最低,LD50为4.1×10~7分生孢子/g。扫描电镜结果显示,Qin-21和YYC-091在12 h内萌发率相对较快,随后萌发率在24 h内迅速扩大。此外,在最强毒力的分离株秦-21感染期间,过氧化物酶(POD)和羧酸酯酶(CarE)酶活性受到抑制(POD,P0.01),表明了选择性抑制免疫相关酶与病原真菌对宿主昆虫的致病性相关。比较奇特的是棒束孢属的真菌,研究发现了其对粘虫的毒力远高于白僵菌和绿僵菌。Isaria cateniannulata的ILDS-03和ILDS-01分离株是毒力最强的分离株,其LD50分别为1.24×10~(06)和1.71×10~(06)分生孢子/ml,平均生存时间分别为4.73±0.16和3.64±0.12天,08分生孢子/ml感染剂量。通过对感染过程中宿主昆虫过氧化物酶(PODs)、过氧化氢酶(CATs)、超氧化物歧化酶(SODs)、谷胱甘肽S-转移酶(GSTs)、羧酸酯酶(CarE)和碱性磷酸酶活性的分析,发现Isaria属的ILDS-03的高毒力株从6 h.p.i.时到感染后期对SOD、CAT、CarE的酶活性产生抑制作用,但对于POD、AKP的活性抑制却是从6和12 hpi开始。而ILDS-1株却持续抑制了GST和CarE的活性。与之相反的,毒力较弱的绿僵菌分离株感染后的昆虫GST和CarE酶活性持续升高,推测其与宿主免疫应答相关。感染后24小时扫描电镜观察发现,Qin-21和YYC-091菌株的孢子萌发速度和芽管生长速度相对其它菌株快。通过电镜观察感染后不同时间点ILDS-03分离株的感染过程。研究结果表明,不同的昆虫病原真菌对宿主昆虫的毒力存在差异,而毒力强弱与真菌对宿主昆虫相关酶活性的调控相关,这为深入理解昆虫病原真菌与宿主之间的互作和寻求高毒力的菌株提供了重要的参考依据。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S476.12

【参考文献】