昆虫病原线虫防治害虫的研究进展

王杰，王伟， 李秀璋，徐成体

(青海大学畜牧兽医科学院，西宁 810016)

害虫分为地上害虫和地下害虫，种类与数量繁多。据《Crop Protection Compendium》介绍，属于几个重要目的害虫有4596种， 其中我国有分布的种类近1400种， 我国发生种类约占30%[1]。虫害的发生往往会对人类的生活、生产产生负面影响，会大大减少农田的产量，导致作物大面积不产或死亡。据农业农村部统计，1995—2001年我国农作物虫害平均年发生面积1.85亿hm2，2002—2011年平均发生面积上升到2.36亿hm2，2012年以后超过2.5亿hm2[2]。虫害的发生使得作物产量下降，草原发生退化甚至生态大面积被破坏，直接造成巨大的经济损失[3]。

害虫的防治措施有多种，主要有物理防治、化学防治、生物防治以及综合防治等。物理防治无农药残留，但需要一定的设施，同时有些方法较为原始，效率较低，只能作为辅助措施[4]。化学防治见效快，效果好，但是在杀灭有害生物同时，有益生物也受到伤害，破坏森林、草地的生态平衡，农药残留对环境有污染，影响食品健康[5]。从害虫综合治理到生态调控的转变和过渡是可持续农业的要求，也是在全球变化背景下维持农业生态安全的必然选择[6]。近年来，新兴发展的生物防治措施可以高效的解决害虫的发生，不破坏生态，还能够保持生态平衡，保证长久发展[7]。其中昆虫病原线虫(Entomopathogenic nematode,EPN)的应用最为常见，使得害虫数量得到了一定的控制。低剂量的化学药剂与昆虫病原线虫混合使用，比单一的昆虫病原线虫的防治效果好，两种品系的线虫混合使用也可以提高防治效果。

昆虫病原线虫是寄生于昆虫体内使之致病或死亡的一类线虫。一般专指斯氏线虫科(Steinernematidae)和异小杆线虫科(Heterorhabditidae)两类，是继Bt(Bacillusthuringiensis)、昆虫病毒之后又一新的生物防治因子[8，9]。它们能够自主搜索寄主，并且寄主范围高，侵染致死的效率高，应用的时间短，对动物、植物以及其它生物安全，对环境无副作用，易于培养、使用方便。在害虫可持续治理中具有巨大的应用潜力，是农业上主要的生物防治措施之一[10，11]。

1 昆虫病原线虫的分类、侵染过程

1.1 昆虫病原线虫的分类

已知的昆虫病原线虫有1000多种，分布于27个科。现阶段应用较多的昆虫病原线虫主要指的是线虫门(Nematod)、尾感器纲(Secernentea)、小杆目(Rhabditida)，包括斯氏线虫科(Steinernematidae)和异小杆线虫科(Heterorhabditidae)[12]。1923年，Steiner描述了第一个昆虫病原线虫Aplectana kraussei[13]；1927年，Travassos将属名改为斯氏线虫属(Stcinema)[14]；1929年，Glaser从日本的一种丽金龟中得到了格氏斯氏线虫(Steinernemafeltiae)[15]，同时，Steiner建立了以Neoaplectanaglaseri为代表种的新线虫属(Neoaplctana)；随后，Flipjev把斯氏线虫属(Steinernema)和新线虫属(Neoaplectana)都归入斯氏线虫亚科(Steinernematinae)[16]；1937年，Chitwood 等人将斯氏线虫亚科提升到斯氏线虫科(Steinernemnatiae)[17]； 1994年，Nguyen和Smart从白蚁中采集到新种Neosteinernemalongicurvicauda， 建立了斯氏线虫科的一个新属—新斯氏线虫属Ncostcinernema[18]。迄今为止，已从世界不同国家鉴定出大约100种斯氏线虫属的物种和21种异小杆线虫属的物种,世界各地均有不同种类的昆虫病原线虫的分布[19]。

1.2 昆虫病原线虫的侵染过程

昆虫病原线虫共生菌是存在于昆虫病原线虫体内的一种细菌，昆虫病原线虫和共生菌是互利共生的关系，昆虫病原线虫保护共生菌不受外界因素的影响[20]。昆虫病原线虫作为寄主的载体将体内的共生菌送到害虫体内，共生菌在害虫体内繁殖并产生毒素，使害虫患败血症而死亡。共生菌分泌多种胞外酶，将昆虫血腔中的大分子营养物质转化为能被线虫所吸收利用的小分子营养物质，为线虫提供所需的养分[21,22]。共生菌分泌抗菌素抑制杂菌的生长，为线虫的正常发育生长提供良好的生长环境。侵染期线虫重新携带着共生菌形成新的线虫—共生菌复合体，以游离态从寄主昆虫尸体内钻出，再次寻找新的寄主[23]。

不同种类的线虫应用不同的方式寻找寄主，方式主要有潜伏型、攻击型、中间型3 种[24]。潜伏型线虫，如Steinernemacarpocapsae和Steinernemascapterisci， 扩散能力较弱，通常栖于表土中，静等在表土中活跃的寄主昆虫出现。攻击型线虫如Steinernemaglaseri，活动能力较强，更趋向于主动搜寻寄主，这类线虫适用于防治深层土壤中的不活跃害虫。攻击型的线虫，在寄主出现或与寄主的表皮接触后，运动范围缩小。据推测，由于中间型线虫兼具攻击型及潜伏型线虫的特征，所以攻击型线虫和潜伏型线虫可能是由中间型线虫分别进化而来的[25]。

2 昆虫病原线虫的应用

2.1 昆虫病原线虫防治蛴螬

蛴螬属鞘翅目金龟甲总科害虫，是地下害虫中种类最多、分布最广、危害最重的一个类群。在我国不同的地区蛴螬的种类也有所不同。同一种品系的昆虫病原线虫也会对不同种类的蛴螬起到一定的致死作用，其中最大的区别在于致死率的高低。

孙昊雨等[26]试验表明， 嗜菌异小杆线虫(Heterorhabditisbacteriophora)沧州品系侵染华北大黑鳃金龟(Holotrichiaoblita)、暗黑鳃金龟(Holotrichiaparallela)和铜绿丽金龟(Anomalacorpulenta)3种金龟子2龄幼虫后，酚氧化酶活性、羧酸酯酶活性变化以及血淋巴蛋白含量、海藻糖含量发生变化，表明线虫对蛴螬免疫系统和代谢过程产生了影响，对暗黑鳃金龟幼虫进行防治并且幼虫的死亡率显著高于Steinernemafeltiae和Steinernemalongicaudum两种线虫的处理(P<0.05)。经过大量的试验和研究，已经成功筛选出多个对蛴螬有防治效果的昆虫病原线虫品系，根据表中数据计算出平均致死率为85.75 %～86.16 %(表1)。

表1 对防治蛴螬效果较好的昆虫病原线虫品系

昆虫病原线虫对蛴螬的防治要考虑环境因素对线虫生存条件的影响，只有在适宜的条件下线虫才能发挥最大的作用，时间以及药剂量的高低也对防治过程产生不同程度的影响。刘树森等[27]研究结果表明，在特定的温度、土壤湿度和一定的线虫剂量下，能够有效地应用嗜菌异小杆线虫沧州品系杀死暗黑鳃金龟。

单一的昆虫病原线虫对蛴螬能够起到致死作用，但是有时会产生不稳定的影响。如果加入其它的菌株或者化学药剂可以起到协同作用，相比单一的昆虫病原线虫能够在相同的时间内提高对蛴螬的致死率，并且证明了在室内外均有显著性的效果发生。现阶段加入的菌株有苏云金芽孢杆菌、白僵菌等菌株，而加入的化学药剂一般有吡虫啉、毒死蜱乳油和高效氯氰菊酯乳油、噻虫嗪、除虫脲、氟啶脲等。李而涛等[32]研究表明，昆虫病原线虫HeterorhabditisbeicherrianaLF品系与苏云金芽孢杆菌BacillusthuringiensisHBF-18菌株混用后对华北大黑鳃金龟的致病力具有协同增效作用。余佳敏等[38]研究证明了昆虫病原线虫与白僵菌Bbn6协同防治烟草蛴螬具有显著的协同增效效应。王玉东等[39]研究表明了吡虫啉、毒死蜱乳油和高效氯氰菊酯乳油对3种病原线虫HeterorhabditisbacteriophoraCangzhoustrain、SteinernemalongicaudumX-7和HeterorhabditisindicaLN2存活以及侵染率的影响，结果显示药剂与3种线虫混用的各处理均表现为相加作用。Albrecht等[40]研究表明，线虫与新烟碱类药物(吡虫啉、噻虫嗪)组合，对线虫的致死有一定的协同作用。

2.2 昆虫病原线虫防治地老虎

地老虎属于鳞翅目，夜蛾科。主要有小地老虎(Agrotisypsilon)、黄地老虎(Euxoasegetum)、大地老虎(Agrotistokionis)、八字地老虎等几种。其中小地老虎在国内的分布最广，危害最重。地老虎为多食性害虫，危害各种农作物、草地植物及饲料作物。常用的防治方法有很多，近年来昆虫病原线虫的发展，使得小地老虎防治得到了相应的影响。李福春等[41]研究表明，寄生于小地老虎幼虫的线虫都是六索线虫Hexamermisagrotis，其寄生率高达44%～67.6%，这也为进一步的防治提供了有力的科学证据。对于地老虎类害虫的防治，经过几十年的发展，已经筛选出较高效的线虫品系。其中国内最典型的昆虫病原线虫防治品系有多种，主要以防治小地老虎、八字地老虎、黄地老虎为主，根据表中数据计算出平均致死率为83.20%～84.02%(表2)。

表2 对防治地老虎效果较好的昆虫病原线虫品系

适当的化学药剂添加可以刺激线虫的神经系统，有利于更好地提高对小地老虎的致死率。武海斌等[42]研究结果表明，小卷蛾斯氏线虫SteinernemacarpocapsaeNC116品系对小地老虎3龄幼虫致病力最高，随着小地老虎幼虫龄期递增，其致病力下降。0.8mg/L苦参碱和NC116品系混用后，可使小地老虎3龄幼虫死亡率提高109.89 %，二者表现增效作用。杨建全等[43]研究表明，小地老虎的防治时期主要为3龄期幼虫。适宜的温度、湿度、以及最重要的虫与虫之间合适的数量比能够在最优的条件下控制地老虎类害虫的数量。田间小区实验表明，格氏线虫Steinernemaglaseriib对黄地老虎幼虫的防效达到96.67%。

2.3 昆虫病原线虫防治韭菜迟眼蕈蚊

韭菜迟眼蕈蚊Bradysiaodoriphaga是葱蒜类蔬菜的重要害虫， 尤喜食韭菜， 其幼虫俗称韭蛆[49]。韭菜迟眼蕈蚊属双翅目，长角亚目，眼蕈蚊科，迟眼蕈蚊属[50]。韭菜迟眼蕈蚊主要分布在我国北方各省区，以及四川、湖北、浙江、江苏等省份。对韭蛆的防治有农业防治、物理防治、化学防治以及生物防治等措施。其中生物防治的方法不仅能够在短时间内防止虫害的发生，还能够对环境不产生任何副作用，现阶段生物防治用的昆虫病原线虫是最常用的一种防治措施。对韭蛆的防治主要以化学防治和生物防治综合治理为主(表3)。

表3 对防治韭菜迟眼蕈蚊效果较好的昆虫病原线虫品系

Yan等[62]采用昆虫病原线虫和吡虫啉组合的方法，为控制香葱生产中的韭菜迟眼蕈蚊幼虫提供了一种既经济又安全的策略，可减少毒性化学杀虫剂的使用。孙瑞红等[52]研究认为昆虫病原线虫HeterorhabditisbacteriphoraH06对韭菜迟眼蕈蚊幼虫的侵染致死率为1.2%～23.8%。将H06线虫分别与楝素等杀虫剂混合处理韭蛆，韭蛆死亡率明显高于线虫和杀虫剂单用处理。武海斌等[55]研究测试了吡虫啉、毒死蜱乳油和高效氯氰菊酯乳油对昆虫病原线虫HeterorhabditsbacteriophoraTaishan strain H06、SteinernemacarpocapsaeSF-SN和All品系存活及侵染率的影响及作用效果。3种药剂分别与3品系线虫混合后处理韭蛆，韭蛆的死亡率明显高于线虫和杀虫剂单用处理。郑庆伟等[58]研究结果表明，昆虫病原线虫Steinernemafeltiae0619H品系与吡虫啉混配比单用吡虫啉的毒力更高(P<0.05)。

通过调节比例或者采用其它方法也可以对不同龄期的韭蛆起到高效的防治效果。孙瑞红[57]研究表明韭菜迟眼蕈蚊幼虫与LN2品系线虫比分别为1∶200和1∶400时，韭菜迟眼蕈蚊幼虫的死亡率分别为 85.4%和 88.2%。武海斌等[59]探索昆虫病原线虫与色板配合使用对韭菜迟眼蕈蚊的综合防治技术，研究表明SF-SN品系线虫主要用于防治幼虫，黑色粘板主要诱杀成虫，二者配合使用防治效果可以达到97.60%，能够极大地降低虫口基数。

高寒地区因为温度等各种因素的限制，给虫害的防治带来了巨大的困难。李春杰[56]探讨了寒区昆虫病原线虫对我国北方越冬韭菜迟眼蕈蚊的防治作用。室内生测的结果显示在侵染剂量为400条侵染期线虫时，异小杆线虫HeterorhabditisbacteriophoraZT(哈尔滨市植物园分离株)、HeterorhabditisbacteriophoraLG(辽宁分离株)、HeterorhabditisbacteriophoraNJ(美国新泽西分离株)和斯氏线虫SteinernemacarpocapsaeAll对迟眼蕈蚊3龄幼虫的致死率于72h后均达100%，混合线虫的使用可以在最大程度上减少对环境的负担，同时还可以扩大治理效果，增产作用与常规化学药剂(辛硫磷)相当。潘凤娟[60]对不同栽种年限韭菜田施用昆虫病原线虫Heterorhabditisbacteriophora，结果表明，Hb对栽种不同年份韭菜田幼虫和蛹均有防治效果，对栽种2龄期韭菜田幼虫和蛹的防治效果高于栽种3、4龄期韭菜田，表明对2龄期的韭蛆幼虫、蛹的防治有最好的效果。

2.4 其它害虫防治的应用

昆虫病原线虫的应用可扩展到对其它害虫的防治，因为防治的害虫不同，因此应用的防治方式也有所不同，比如对草地贪夜蛾(Spodopterafrugiperda)、舞毒蛾(Lymantriadispar)幼虫、云斑天牛(Batoceralineolata)等地上和地下害虫的防治。颜珣等[63]田间试验表明，对草地贪夜蛾幼虫防控效果最好的组合是Heterorhabditisindica与虱螨脲，两年试验中对草地贪夜蛾的致死率均在50%以上。滑莎等[64]研究表明，小卷蛾斯氏线虫(Steinernemacarpocapsea-All)、芫菁夜蛾斯氏线虫(Steinernemafeltiae-IGA)是舞毒蛾潜在的生物杀虫剂，选择合适的昆虫病原线虫品系及其合适剂量在不同的龄期施用可以提高防治舞毒蛾幼虫效果。陈贤群等[65]试验表明，小卷蛾斯氏线虫和嗜菌异小杆线虫对云斑天牛卵和幼虫的最终防控效果随施用剂量增大而增强。

3 展望

经过几十年的发展与研究，在防治害虫方面应用昆虫病原线虫杀虫剂的技术越来越成熟，从以前的一种昆虫病原线虫防治一种害虫到现在的多种昆虫病原线虫防治多种害虫以及微量化学药剂和线虫的混合治理的结构变化。在高寒地区，范芳芳等[66]利用昆虫病原线虫在防治蛴螬研究方面取得了进展，因此在高寒地区，昆虫病原线虫的防治对生态保护有良好的前景，但是考虑到高寒地区多种因素对昆虫病原线虫防治的影响，进一步筛选抗干旱、抗紫外线的昆虫病原线虫品系能够从根本上解决非生物因素对昆虫病原线虫防治害虫的影响。