生物制剂:微生物农药.ppt
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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
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