大蜡螟及苏云金芽孢杆菌防治研究概述

韩博 张丽 代平礼

（中国农业科学院蜜蜂研究所，北京 100093）

1 前言

大蜡螟（Galleria mellonella）俗称巢虫，是养蜂业中普遍存在的一种蜂群害虫。大蜡螟作为危害养蜂业的农业害虫，早期的研究主要集中在对其生物学特性和防治方面，但随着研究的不断深入发展，发现其具有体内富含蛋白质、生命周期短、易于饲养且成本低廉等优点，近年来被广泛用作为线虫学、真菌学、病毒学、细菌学、农药学、医学、分子生物学、免疫学以及昆虫病原体毒理学等研究的模式昆虫，比作为蜜蜂害虫受到了更多的关注[1,2]。然而，随着蜜蜂养殖规模的逐年不断扩大，大蜡螟造成的经济损失也愈发严重[3]。目前，养蜂生产中主要采取物理、化学和加强蜂群饲养管理等方法来防治大蜡螟[4]。但是，由于物理和化学防治方法具有成本、效果、安全以及残留等一系列的问题，而且还只能应用于无活蜂阶段，以致防治效果并不理想，尤其是化学防治方法在许多养蜂国家遭到了强烈的反对[3]。与物理和化学防治方法相比，利用苏云金芽胞杆菌（Bacillus thuringiensis,Bt）的生物手段可实现大蜡螟的高效、安全及绿色防控，也是一种最具应用前景的生物防治方法。因此，本文分别简单介绍大蜡螟与苏云金芽胞杆菌、全面阐述大蜡螟的危害状况、对现有的大蜡螟防治方法进行综合分析讨论后重点概述了苏云金芽胞杆菌防治大蜡螟的研究进展和应用前景，希望能为广大蜂农和蜜蜂研究人员了解大蜡螟及其防治现状提供内容参考。

2 大蜡螟

2.1 大蜡螟简介

大蜡螟（Galleri mellonella）属于鳞翅目（Lepidoptera）、螟蛾科（Pyralidae）、蜡螟属（Galleri），最初在东方蜜蜂（Apis ceranaFabricius）蜂群中被发现报道，其幼虫喜食蜜蜂巢房，是养蜂业中普遍存在的一种害虫，主要危害中华蜜蜂蜂群（Apis cerana ceranaFabricius）以及蜂场储藏的蜜蜂巢脾[3,4]。近年来蜜蜂种群间的国际贸易交流不断增加，经过长期广泛的传播，到2016年大蜡螟已被证实在北美洲、澳洲、欧洲、亚洲和非洲等地区的60 多个国家的蜂群中都有发现，可见大蜡螟已经成为全球各地养蜂业中无处不在的害虫，并且给蜜蜂养殖造成了严重的经济损失[3]。

2.2 大蜡螟的生物学特性

大蜡螟世代重叠，一般一年可发生2～5 代，属于完全变态昆虫，整个发育周期会经历卵、幼虫、蛹和成虫四个阶段[5]。幼虫共7 或8 个龄期，每个龄期一般为4～7d，高龄成熟幼虫体长12～28mm，重量可达240mg，在整个发育过程中会经历7 次蜕皮，最后会聚集潜入蜂箱底部或缝隙中结茧化蛹，再羽化为成虫[5]。大蜡螟成虫口器退化，具有趋光性，羽化后1～3h 交尾，交尾后4～5h 雌蛾开始产卵，平均产卵量约为700粒，最高可达2000 多粒[4]。在自然条件下大蜡螟发育历期受季节变化的影响而产生显著差异[6]，而且温度、湿度、饲料和光照等不同饲养环境会影响大蜡螟幼虫的发育，一般卵期8～23d，幼虫期23～300d，蛹期6～55d，雌性成虫寿命约为12d，雄性成虫寿命约为21d[4]。

2.3 大蜡螟的侵袭行为

大蜡螟对蜜蜂的危害主要是其幼虫会取食蜜蜂巢房或蜂场储存的巢脾及蜜粉脾等[4]。交尾成功的雌蛾会在夜间蜂群守卫警惕降低时经巢门潜入蜂箱内，在蜂箱底部内外缝隙或隔板缝隙处产卵[7]。初孵幼虫会在蜂箱内底部取食蜡屑，1～2龄幼虫体型小、灵活敏捷，不易被工蜂驱赶，主要借助巢框耳上脾，占上脾幼虫总数的4/5 以上，喜欢吸食蜜蜂幼虫及预蛹的体液[8,9]。3 龄及以上龄期的幼虫上脾减少，喜欢取食带有少量花粉和蜂蜜的老旧巢脾[10]。当大蜡螟幼虫发育到5～6龄后，食量急剧增加，加剧了对巢脾的取食破环，此时蜜蜂将无法清理巢脾中的大蜡螟幼虫，整个蜂群即会弃巢飞逃，大蜡螟幼虫最后会将整张巢脾取食殆尽，留下一堆粪便[5]。高龄幼虫会蛀入损坏木制蜂箱的箱体、箱盖、覆盖、隔板以及巢框等[4]。除取食危害外，大蜡螟幼虫在成功侵袭蜜蜂巢脾后会钻蛀到巢房底部取食，在巢脾基部形成隧道并在巢房上方吐丝结网，将正在发育的蜜蜂幼虫困在巢房内，导致未封盖幼虫不能正常封盖化蛹或从已被损坏的巢房内掉落出来，从而造成白头蛹症状，严重时一整张子脾上全是未封盖的幼虫[4]。

2.4 大蜡螟的危害

外界温度变化是限制大蜡螟幼虫生存与发育的主要因素，在高纬度地区的蜂群中通常没有或很少受到大蜡螟的侵袭。而在热带和亚热带地区，大蜡螟危害严重，被认为是导致野生蜜蜂数量下降以及种群衰退的因素之一[3]。从现有数据来看，1973年和1976年，美国南部由于大蜡螟侵袭蜂群而造成的损失分别约为300 万美元和400 万美元，约占其养蜂业各自年度利润的3.9%和5.1%[11]。在具有热带气候的佛罗里达州和德克萨斯州，1997年记录的由大蜡螟侵袭所造成的损失分别为每个蜂群5 美元和1.5 美元[11]。今后，有必要在区域和全球层面评估大蜡螟对养蜂业造成的经济损失[3]。

大蜡螟在养蜂业中主要危害的是中华蜜蜂蜂群，相比于西方蜜蜂（Apis mellifera），中华蜜蜂群势小、清巢能力弱，无法完全驱赶已上脾的大蜡螟幼虫，从而致使中华蜜蜂极易被大蜡螟侵袭[12]。中华蜜蜂作为中国本土的蜜蜂品种[13,14]，大约有400 多万群，约占饲养蜜蜂总数的1/3 以上且还在逐年增加[15,16]。大蜡螟作为中华蜜蜂主要的虫害之一，在大多数中蜂养殖地区均有发生，尤其在广东、广西和云南等低纬度亚热带地区危害极为严重，蜂群全年都会受到大蜡螟的侵袭，而且在8月下旬至9月期间，因蜂群缺粉、断子，外界气温高，白天大量工蜂离脾，护脾蜂少，大蜡螟幼虫上脾多，蛀入率高，危害最为严重，导致大量蜜蜂幼虫被损伤，白头蛹率极高，弃巢飞逃蜂群多[8]。此外，大蜡螟也是传播蜜蜂病原体的潜在载体，有研究在大蜡螟的幼虫体内检测到蜜蜂的以色列急性麻痹病毒（Israeli acute paralysis virus,IAPV）和黑蜂王台病毒（Black queen cell virus,BQCV）[17]。

2.5 大蜡螟的防治技术

目前，养蜂生产中对大蜡螟的主要防控手段包括加强蜂群饲养管理、化学防治、物理防治和生物防治等[18]（表1）。在其防治过程中应始终坚持既要有效防控，又要保证对养蜂人、蜜蜂和环境安全的指导思想。

表1 大蜡螟防治方法

优良的蜂群饲养管理技术可有效预防大蜡螟的危害，通常可采取维持强群饲养，给蜂群提供充足的食物，及时清理蜂箱底部的蜡屑，为蜜蜂产品提供合适的贮藏空间，减少化学农药的使用和封堵蜂箱的裂缝等手段[4]。

根据大蜡螟的危害习性，在养蜂生产中可采取高温（45℃到80℃）或低温（-7℃到-20℃）的方式对已被大蜡螟幼虫侵袭的巢脾进行处理1～5h，可杀死各个发育阶段的大蜡螟，达到很好的防治效果[18-20]。但是，采用高温或低温处理的物理手段仅适用无活蜂阶段，并且可能会损坏巢脾，影响蜂产品质量，设备成本昂贵，只适用于大型养蜂场[18]。除温度处理外，徐祖荫等人在第一代巢虫阻隔器的基础上研发了改良式巢虫阻隔器，安装在蜂箱的前、后壁，可切断初孵幼虫上脾的途径。Milcheva 在2005年用 γ 射线对大蜡螟蛹和成虫进行处理，结果发现对γ 射线敏感性大小为雌性成虫 ＞ 雄性成虫 ＞ 蛹，而且经γ 射线处理后的雌性成虫所产出的卵不能正常孵化[21]。

除物理手段外，采用一些化学试剂如硫磺，乙酸，甲酸，二溴乙烷，氰化钙，溴甲烷，磷化氢，对二氯苯（PDCB），二氧化碳，环氧乙烷等对被大蜡螟侵袭的巢脾进行密闭熏蒸处理，能杀各个阶段的幼虫，具有很好的防治效果，该方法常常被用于储存巢脾[18,19]。虽然化学熏蒸剂可有效防治大蜡螟，但会对养蜂人的生命健康安全构成风险，且试剂残留会污染蜂产品，只适用于无活蜂阶段[3]。

由于采用物理和化学手段防治大蜡螟具有成本、施用方式、防治效果、安全性和药物残留等一系列问题，在多数养蜂国家均遭到强烈的反对，甚至在一些国家被明文禁止使用[3]。相比于物理和化学方法，生物手段防控大蜡螟是一种更安全和有效的方法[22]。虽然目前仍缺乏持续有效的大蜡螟生物防治剂，但是许多研究人员已探索报道了各种生物制剂或生物制品来防治大蜡螟，主要包括苏云金芽胞杆菌（Bacillus thuringiensis,Bt）、茧蜂、赤眼蜂、红火蚁、线虫、化学信息素、植物精油、雄性绝育技术等[3]。活蜂阶段控制大蜡螟一直是一个难题，但随着生物技术的不断发展，利用Bt 在活蜂阶段防治大蜡螟具有很好的应用前景，而且已有研究报道在室内或蜂群条件下利用Bt 防治大蜡螟的效果和可行性[4]。

3 苏云金芽胞杆菌

3.1 苏云金芽胞杆菌简介

苏云金芽胞杆菌于1901年被首次发现，是日本学者Shigetane Ishiwata 从患“猝倒病”死亡的家蚕体内分离获得的一种棒状细菌，依据病症命名为猝倒杆菌Bacillus sotto[23]。1915年德国微生物学家Ernst Berline从来自德国苏云金省 （Thiiringen）的患病地中海粉螟体内分离出一致的细菌，才被正式命名为苏云金芽胞杆菌（Bacillus thuringiensis,Bt）[24]。Bt 是一种普遍存在于死亡昆虫、土壤、水体和植被等多种基质中的革兰氏阳性昆虫病原菌[25-28]。Bt 在生长稳定后期会产生具有多种形态的杀虫蛋白晶体（insecticidal crystal protein,ICP）或δ-内毒素（δ-endotoxin），包括Cry 和Cyt 蛋白[28]，其是Bt 的主要杀虫活性来源。当Bt 杀虫晶体蛋白进入靶标害虫体内后，会在中肠碱性环境中被溶解，然后被一系列已激活的中肠蛋白酶水解成大约60 kDa 的活性片段，活化后的片段与特定的受体结合，从而引起中肠上皮细胞的穿孔和虫体死亡[29]。

Bt 对鳞翅目（Lepidoptera）、双翅目（Diptera）、鞘翅目（Coleoptera）等600 多种昆虫具有杀虫活性，其应用主要集中在Bt 杀虫剂以及Bt 转基因作物两个方面[30,31]。自1938年第一个Bt 制剂问世以来，到现如今，以Bt 为主要活性成分的生物杀虫剂已成为世界上产量最大、应用最广的微生物杀虫剂（microbial control agents,MCAs）[32,33]。与广谱化学农药不同，Bt具有特异杀虫活性，对人畜安全，对环境以及非靶标昆虫友好等优点，自发现以来就被广泛用于农林害虫及蚊虫的防治[34]。

3.2 利用苏云金芽胞杆菌防治大蜡螟

采用生物手段防控大蜡螟是一种更安全和有效的方法，其中苏云金芽胞杆菌是最可行的生物防治手段。Bt 杀虫蛋白对蜜蜂是安全的，许多研究在室内或田间环境下评估Bt 杀虫晶体蛋白毒素或一些Bt 制剂对蜜蜂幼虫或成虫的影响，并没有发现任何显著的不良影响[35]。

利用Bt 防控大蜡螟的研究最早可以追溯到20世纪60年代[18]。1968年，研究者利用一种商品化的Bt制剂混入冷却的蜂蜡中压制成巢础，用于意大利蜜蜂（Apis mellifera）蜂群中去防治大蜡螟，结果发现混有这种商品化Bt 制剂的巢脾在蜂群中连续使用两个季节后仍对大蜡螟具有抗性且不会对蜜蜂造成伤害[36]。此外，研究人员在蜂群环境下，测试了施用一种Bt 商品化制剂Certan 于巢脾上对大蜡螟的防治效果[37]。2003年Hanley 等用含有Cry1Ab 或Cry1F 蛋白毒素的转基因Bt 玉米花粉喂养大蜡螟幼虫。研究结果表明，用含Cry1F 蛋白毒素的玉米花粉喂养的幼虫死亡率显著高于用含Cry1Ab 蛋白毒素的玉米花粉或非转基因玉米花粉喂养的幼虫死亡率（P＜ 0.05），而且每次重复试验中用含Cry1F 蛋白毒素花粉喂养的幼虫死亡率均高达100%[38]。2004年Naglaa 等验证了苏云金芽胞杆菌防治大蜡螟的有效性和可行性，分别以20、40、60、80g/kg 浓度的苏云金芽胞杆菌商品制剂Dipel-2X 饲喂大蜡螟幼虫，获得47.84g/kg 的致死剂量。然后，用含量为95.68 g/kg 的Dipel-2X 制剂溶液对巢脾和巢础进行喷雾处理可杀死各个龄期的大蜡螟幼虫[39]。2016年Gorashi 等用分离得到39 株菌株（其中通过生化鉴定得到29 株Bt 菌株）感染2～3 龄的大蜡螟幼虫，发现49%的菌株对大蜡螟幼虫没有毒杀活性，Wh-5,Kh-3,St-23 菌株对大蜡螟的致死效果最好，均超过75%，也评估Bt 菌株对大蜡螟食物消耗的影响，发现Po-2 可显著降低大蜡螟的食物消耗[40]。此外，还有学者研究大蜡螟的免疫机制对Bt 抗性的影响[41]。

利用Bt 防治大蜡螟的相关研究众多，并导致了较高的幼虫死亡率。但是目前还没有针对大蜡螟防治的Bt 制剂和成熟的施用技术[3]。

4 结语

近年来，国家高度重视中华蜜蜂资源的保护与利用，其养殖数量正逐年不断攀升，多地均出台相关的产业发展规划与政策。为了保证中华蜜蜂产业持续健康发展，有效防控危害中华蜜蜂的主要害虫大蜡螟尤为重要。大蜡螟高效绿色防控技术的研发与应用迫在眉睫，苏云金芽胞杆菌已被证实可用于防治大蜡螟，也是实现大蜡螟绿色且高效防控的最优选手段。因此，未来有必要开展对大蜡螟具有高效杀虫活性的Bt 资源挖掘与产品开发的研究，以获得对大蜡螟高效、安全且绿色的Bt 防控产品，建立大蜡螟的Bt 生物防治技术。