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害虫的无形杀手核型多角体病毒
自然界中存在一类非常独特的微生物,它们可能匿藏于田野、森林、河流、空气,甚至混在我们的食物中,尽管我们人类以及大多数生物都可能无法感受到它们的存在,但是对于昆虫或者害虫来说,它们却是无形的致命杀手,这就是备受科学家高度关注的昆虫病毒.
对“病毒”一词,许多人闻而生畏.在人们的心目中,病毒总意味着疾病和灾难.的确,病毒是对人类健康威胁最大的致病因子之一.但是,在综合防治害虫的众多方法中,昆虫病毒作为一种杀虫剂,却是对人类很有益处的.
病毒是一种生物体,但与其他生物体（包括微生物在内）却有明显的区别.它的主要特征是：(1)遗传物质只具有一种类型的核酸,不是DNA就是RNA；(2)病毒粒子不能生长或分裂；(3)缺少能量产生系统、核蛋白体和转移RNA.因此,病毒必须利用宿主细胞进行病毒复制.
昆虫病毒就是以昆虫作为宿主,并在宿主种群中发生流行病的病毒.据资料统计,1949年发现昆虫病毒约100种；1960年增加到200种；1975年Did列出昆虫与蜻类的病毒为721种,1977年Martignoni和lwai列出感染昆虫和蟒类的病毒达1000种；1984年的记载,国内外已从11个目900多种昆虫中发现了1300余种病毒和病毒样粒子.
第一个关于昆虫病毒病的记录文献是我国12世纪中叶的《农书》中有关于家蚕“高节”“脚肿”病的记载.这就是我国养蚕农民俗称“脓病”的核型多角体病毒病.
昆虫病毒有一个重要的特点：寄主专一,一种病毒通常只感染一种昆虫,对人、畜和其他动物（包括天敌）都比较安全.病毒颗粒在宿主细胞内常包埋在蛋白质中,形成包涵体,根据包涵体的有无和位置可将昆虫病毒分为四类,即细胞核型多角体病毒、细胞质型多角体病毒、颗粒体病毒和无包涵体病毒.
核型多角体病毒,也被称为杆状病毒,是一种大型昆虫病毒,其形态结构十分特殊,能形成大的多角体,多角体外被有多角体膜,包裹着具有晶格排列的蛋白基质,在蛋白基质中随机地包埋着许多单个的病毒粒或由包膜包裹着多个核壳,这样的形态结构是其他病毒所没有的.基因结构同地球上其他生物的没有任何联系,该种病毒可以占据受感染昆虫体重干重的40%,病毒颗粒的形状类似一根棒,病毒颗粒常出现在一种被称为是多角体的蛋白质晶体内.
核型多角体病毒主要由两部分组成,大量的多角体蛋白聚在一起构成实心的几微米大小的多面体,叫做多角体,多角体的里面包藏着许多可以致病的病毒粒子.多角体蛋白在自然界中非常稳定,可以保护脆弱的病毒粒子免受阳光中紫外线的杀伤,这样,病毒粒子在多角体这层防护壳的保护下,在自然界可以存活许多年.然而多角体蛋白还有另外一个特点,一旦遇到碱性的环境,非常容易溶解,而害虫的消化液恰恰碱性非常强,这正是核型多角体病毒杀虫的关键所在.当害虫将多角体连同食物吃进腹中,多角体蛋白遇到强碱性的消化液立即溶解,将病毒粒子释放出来,病毒粒子很快侵入害虫的中肠细胞,在细胞核中大量复制.当第1轮复制完成后,呈数量级扩增的新一代病毒从中肠细胞中释放到害虫的血液中,随血液循环对害虫进行全身性感染,几乎在害虫所有细胞的细胞核中大量复制,这个过程将要进行3_4天.开始人们并不能从罹病害虫看出明显的变化,但是到了感染的后期,害虫的取食减少,体色变淡,不大爱动,是病人膏肓的前兆.正是在这一时期,病毒繁衍后代的任务基本完成,下一步将是形成防护“外套”,以便进入严酷的外界环境,等待感染另外的害虫个体.于是大量的多角体蛋白被迅速合成,就像包包子一样,由多角体蛋白做成的“皮”将病毒粒子做成的“馅”包成多角体“包子”.这时用显微镜观察,几乎害虫身体的每一个细胞中都有成百个这样的“包子”．此时可以看到害虫还是活的.下面是“包子”出笼的时刻,是一个爆发式的事件,病毒的DNA使仍有功能的害虫细胞开始合成能够溶解细胞的蛋白质酶和能够溶解害虫坚硬表皮的几丁质酶,这些酶的合成将导致整个害虫的彻底崩溃.一个轻微的震动会使看似完好的虫子在瞬间变为含有无数多角体病毒的液体.这是一种害虫致命的液体,但是对于人类和人类生活的环境,包括牲畜、野生动物、鸟类和鱼类等都非常安全、友好.
任何病毒都不能离开宿主细胞而独立进行自我复制和增殖,必须依赖宿主细胞提供能量系统.然而病毒往往会反过来危害宿主.利用这个特点,科学家们开发出了昆虫病毒杀虫剂,利用昆虫病毒杀死其特有的宿主——昆虫.
联合国粮农组织和世界卫生组织于1 973年推荐昆虫杆状病毒用于农作物害虫的生物防治.昆虫病毒作为生物防治的重要手段之一,其优点在于特异性强、毒力高、稳定性好、安全无害,用后能引起害虫群体病毒疾病的流行传播,在相当长时间内可自然控制害虫消长,导致相继世代持续带毒,感染死亡.与其他化学农药和生物农药相比,昆虫病毒杀虫剂到目前未发现抗性问题,这为病毒杀虫剂的发展带来了良好的契机.目前广泛用于生物防治的主要是杆状病毒,尤其是核型多角体病毒.
利用昆虫病毒防治害虫的研究早在19世纪末就已开展了,1892德国利用昆虫核型多角体病毒防治模毒蛾.20世纪40年代,加拿大的松针黄叶蜂危害较严重,应用人工防治效果不大.直到从欧洲随天敌把该害虫的核型多角体病毒引入,才使这个害虫的为害基本得到控制.1961年,美国应用棉铃虫核型多角体病毒防治棉花、玉米、高梁、大豆、番茄等多种作物的害虫,取得较好的效果,并于1971年正式登记,是第一个工业生产的昆虫病毒商品.自20世纪70年代以来我国在这方面陆续右大量相关的研究报道.现如今,已开发研制棉铃虫核型多角体病毒、斜纹夜蛾核型多角体病毒、甜菜夜蛾核型多角体病毒、银纹夜蛾核型多角体病毒、舞毒蛾核型多角体病毒、茶尺蠖核型多角体病毒等多种昆虫病毒杀虫剂,并且已经商业化,成为制约昆虫种群的一个重要因子.
昆虫病毒杀虫剂是通过对专一的昆虫病毒进行人工培植、收集、提纯、加工而成的,它采用“以毒攻毒”的全新杀虫概念,作用机理独特,防治效果好,并且有一个显著的优势就是对农产品质量、农业生态环境十分安全.
核型多角体病毒制剂的特点有：
专化性强.昆虫病毒对寄主有专一性,不感染人、畜和天敌等,因此,使用比较安全.但杀虫谱较窄,一种病毒只能防治一种害虫.
起效慢.病毒被害虫取食后,需要一个较长的致病过程,一般需7~10天后才能发挥药效.
持续控制作用强,持效长.病毒释放后,在环境中可存活数年,能较长期地控制害虫种群.对于有些害虫,可达到一次施毒,多年有效、长期控制的作用.
易受紫外线的影响而失活.在田间使用时应避开强烈阳光,以在阴天使用为宜.
据报道,我国对约20种昆虫病毒进行过或正在进行大田试验,其中研究较多、应用较广的如棉铃虫核型多角体病毒.美国应用棉铃虫核型多角体痫毒制剂防治棉花、玉米、高粱、烟草等作物上的棉铃虫和烟草夜蛾等害虫,效果相当于常用的化学农药.此外,甘蓝夜蛾核型多角体病毒杀虫剂杀虫谱很广,对32种鳞翅目昆虫有很好的防治效果,其中对二化螟、稻纵卷叶螟、小菜蛾、棉铃虫、甜菜夜蛾、甘蓝夜蛾、烟青虫、尺蠖、黄地老虎和粘虫等危害比较大的虫害有很高的杀虫活性.利用昆虫病毒类农药防治害虫不仅可以起到微生物杀虫剂的短期防治作用,而且使用后可以使病毒长期存在于农林生态系统中,作为一类被引入的生态因子而起到调节害虫种群密度的作用.所以说病毒生物农药是专一、持效、不易产生抗性、安全的纯天然微生物杀虫剂.
（张金平）
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