茶园生物防治的研究进展

袁争，雷攀登

（安徽省农业科学院茶叶研究所，祁门 245600）

化学农药是导致茶叶出现农残超标的潜在因子。如何减少甚至杜绝化学农药带来的不利影响？其中一个重要的方面就是运用生物防治。最为人们熟知的生物防治概念是：利用自然的或经过改造的生物、基因或基因产物来减少有害生物的作用，使其有利于有益生物作物、树木、动物和微生物等[1]。国家对生物防治的指导性意见是：“积极推进生物农药、生物肥料和生物饲料等绿色农用产品研发及产业化，为我国农业发展提供重要支撑”。生物防治主要包括以天敌昆虫防治，以微生物及其代谢产物防治，以转基因植物防治和以植物源农药、动物源农药防治等四大类。具体到目前的茶园生物防治，主要有以下四个方面：

1 天敌-害虫-植物

茶园害虫的天敌主要是蜘蛛和蜂类等益虫，涵盖了蜘蛛目、膜翅目和双翅目等多个目。其他还有各种脊椎动物，如鸟类。其中比较常见的有白斑猎蛛、三突花蛛、迷宫漏斗蛛、赤眼蜂、绒茧蜂、黑卵蜂和草蛉等，且部分昆虫已实现工业化生产和应用。随着研究的深入，生物导弹技术和载体植物系统等概念逐渐被人们重视并付诸实践[2-3]。除了天敌与害虫的关系，植物与害虫，天敌-害虫-植物之间的关系也受到专家和学者的重视。茉莉酸（jasmonic acid，JA）和茉莉酸甲酯（methyl jasmonate，MJA）是能够诱导植物产生抗虫效果的植物次生代谢产物。它们的诱导作用分为直接诱导和间接诱导[4-5]。桂连友[6]等通过向茶树喷施茉莉酸甲酯来研究茶树受诱导产生的抗虫性及其对茶尺蠖幼虫的影响。结果表明，经过喷施后，茶树叶片的脂氧合酶（lipoxygenase，LOX）、多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）和蛋白酶抑制素（proteinase inhibitors，PI）的活性均得到提高；取食喷施过的茶叶后，茶尺蠖幼虫中肠类胰蛋白酶（tryptase）和类胰凝乳蛋白酶（CTLP）的活性受到抑制，导致茶尺蠖生长受阻。这说明植物信息传递物质在茶树和害虫之间是有着密切关系的。除了信息传递物质外，非寄主植物挥发物，如迷迭香等，也可调控茶树害虫的行为[7]。另据研究，绿叶植物-害虫-天敌三层互作关系中，顺-3-己烯醇是寄生蜂定位寄主的关键化合物,而且光照能够打乱互作关系的节律[8]。这些研究为在茶园中完善和应用“推-拉”策略打下了基石。

2 微生物及其代谢产物

2.1 微生物

目前应用于茶园的微生物主要有苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis，Bt.）、白僵菌（Beauveria bassiana）和茶尺蠖核型多角体病毒（Ectropis oblique nucleopolyhedrovirus，EoNPV）等。

Bt.制剂以其对环境友好，对害虫选择性高和控害作用强等优势，在微生物制剂中应用最广。但近年来，Bt.制剂中许多问题暴露出来，如菌株退化、有效成分易分解、杀虫谱窄等。刘石泉[9]等通过构建高性能克隆载体，运用定向突变筛选出有利基因，并进行DNA重组，完成Bt.遗传工程菌的研制，以解决Bt.制剂存在的问题。自2004年开始，Bt.进入功能基因组学时代，Bt.作为生物农药迎来了新的发展契机。

白僵菌是一种虫生真菌，包括球孢白僵菌（B . bassiana (Bals.-Criv.) Vuill.）和布氏白僵菌（B .brongniartii (Sacc.) Petch）等，其中运用球孢白僵菌研制真菌杀虫剂最为常见，目前在茶园主要用来防治鳞翅目、半翅目和鞘翅目等种类的害虫。自上世纪90年代，白僵菌的研究进入分子时代。关于白僵菌的研究内容包括白僵菌的分类学，生态学，生物学，分子致病机制，基因工程和流行病学等范畴。这些研究为解决菌株退化和毒力减弱等问题探明了方向。需要指出的是，研究金龟子绿僵菌的分子致病机制可促进球孢白僵菌相关的研究[10]。至今，已确定和白僵菌致病机制有关的物质有几丁质酶基因，酶基因蛋白和一些新发现的毒素。在发现了这些基因和毒素后，人们开始探讨将毒力基因通过基因工程的手段导入白僵菌基因组，并取得了进展。如导入蝎毒基因Aalt可提高白僵菌的毒力9-22倍[11]。随着流行病学研究的深入，已有研究结果表明，优势度低和异质性高的白僵菌种群有利于持续控制害虫的种群数量。我国只有继续强化白僵菌的基础研究才可解决其菌株退化的问题，并且为市场应用奠定坚实的基础。

EoNPV是核型多角体病毒的一种。它由茶尺蠖的口器等器官进入体内，游离出病毒粒子，病毒粒子再进入体腔并入侵健康细胞，直至其死亡。死亡后其粪便和尸体可作为传染源引发流行病。现已完成EoNPV多克隆抗体和单克隆抗体的制备[12-13]。另外，定性定量检测EoNPV也是研究的热门。目前已有研究运用荧光定量PCR检测方法[14-15]、酶联免疫吸附反应（Enzyme-linkedimmunosorbent Assay，ELISA）和 indirect-ELISA检测方法来检测EoNPV。重组 NPV也是研究的一个方向，它可以扩大杀虫谱，提高致病力[16]。

2.2 微生物次级代谢产物

应用于病虫害防治的主要有抗生素、毒素、色素和生物碱等[17]。应用于茶园的主要是抗生素，如阿维菌素和井冈霉素等。阿维菌素是十六元大环内脂化合物，由阿维链霉菌（Streptomyces avermitilis）发酵产生。它对害虫和害螨等具有良好的防效[18]。侯宏伟研制出了以蓝藻为载体的阿维菌素抗紫外缓释剂[19]，解决了阿维菌素对紫外线敏感的问题。井冈霉素是由吸水链霉菌井冈变种产生的，对茶枝黑根腐病等效果较好。现在对井冈霉素的研究主要围绕运用基因组学提高产量、井冈霉素的合成、探究病菌抗性机制、影响病菌的生长发育和提高毒力等方面展开[20-24]。

3 植物源农药

植物源农药是利用植物资源研发而成的农药。茶园中主要应用除虫菊素、鱼藤酮和苦参碱等，可防治茶尺蠖，茶卷叶蛾，茶黑毒蛾，茶毛虫和茶蚕等[26]，其中苦参碱还可防治一些病害。关于这三种植物源农药对害虫的作用机理在酶水平上已经研究透彻[27]，有待深入基因水平研究。在筛选高产植株方面，除了常规的手段外，航天搭载也是一项新兴技术。吴玉东和徐汉虹等研究得出：航天搭载可以使非洲山毛豆（Tephrosia vogelii Hook）种子变异，从而改变其叶片的鱼藤酮含量[28]。除了已经成功投入市场的植物源农药外，一些科研机构也在不断筛选杀虫植物，以期应用于茶园防治。曾维爱[29]对辣蓼的杀虫活性进行了研究，发现辣蓼中含有对茶尺蠖有一定防效的活性物质。由植物源农药引申而来的光活化农药和导向农药也在不断研发中，已开发出光敏毒素、二酰基骈类化合物等农药活性成分，但应用到市场生产还需假以时日[30-32]。

4 动物源农药

动物源农药包括动物毒素，昆虫内激素和昆虫信息素等三个部分[33]。其中在茶园研究较多的是昆虫性信息素，如茶尺蠖性信息素等。茶尺蠖性信息素可影响雌雄蛾交配，使雌雄比例失调，从而控制茶尺蠖种群数量。目前已确定了茶尺蠖性信息素中两个重要组分的化学结构——(Z,Z,Z)-3,6,9-十八碳三烯和 6,7-环氧-(Z,Z)-3,9-十八碳二烯，并且二者数量的比例大致为1.89:5。人工合成茶尺蠖性信息素也已部分实现[34-36]。其他性信息素还有茶毛虫性信息素等。动物源农药也具有环保，选择性强和对人畜低毒等优势。将性信息素推广应用并开发其他种类的动物源农药是茶园生物农药一条重要的发展支路。

5 展望

由于生物产业的重要性，我国有关部门提出：至2015年，一批新型绿色农用生物产品形成产业化；至 2020年，10-15家农用生物制品企业具有国际竞争优势。茶园生物防治也是整个生物产业的有机组成部分。目前，茶园生物防治研究和应用已如火如荼地展开，并收到了很好的成效。今后茶园生物防治的研究方向包括：充分研究天敌-害虫-植物三层互作关系，充分开发茶园微生物及其代谢产物、植物源和动物源农药，运用生物工程进行技术改造。此外，茶园生物防治不是孤立的，它需要和茶园农业防治及有机茶园建设等措施结合，相互协作，共同致力于茶园的病虫害防治。生物防治为茶园的可持续发展提供了坚实的基础。

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