第一章 病毒農(nóng)藥

第一章病毒農(nóng)藥

病毒是非細胞形式的最小有機體，是一種最原始的生命形態(tài)。一個病毒由兩部分構成：內(nèi)部是核酸，外部是衣殼，成分是蛋白質(zhì)。結(jié)構簡單。只含有一種類型的核酸RNA或DNA。沒有細胞器和細胞構造、不能獨立生活，只能在活的寄主細胞內(nèi)才能復制增殖。第一節(jié)病毒殺蟲劑概述一、病毒的主要特征1.什么是病毒病毒只含一種核酸，DNA或RNA，而其他生物一般同時含有DNA和RNA兩種核酸；病毒依靠自身的核酸通過復雜的生物合成過程進行復制，復制在特定的宿主活細胞中進行，而不是通過二分裂或類似二分裂方式繁殖；病毒缺乏完整的酶系統(tǒng)，不含核糖體，必須利用宿主細胞的核糖體合成自身蛋白質(zhì)，脫離宿主不能進行任何形式的代謝活動；病毒對抗菌素或其他對微生物代謝途徑起作用的因子不敏感；昆蟲病毒的主要組成成分是核酸和蛋白質(zhì)，只有核酸能夠繁殖和具有感染能力。昆蟲病毒是指以昆蟲為宿主并對昆蟲有致病性的病毒超顯微沒有細胞結(jié)構在活細胞里專性寄生的大分子微生物在活體外具有一般大分子的特征，進入宿主細胞又具有生命特征80%的昆蟲病毒都是農(nóng)林業(yè)中常見的鱗翅目害蟲的病原體，因此是害蟲生物防治的巨大資源庫2、歷史和現(xiàn)狀家蠶和蜜蜂黃疸病。中國陳旉所著《農(nóng)書》(1149)中即有關于家蠶“高節(jié)”、“腳腫”病的記載，即中國農(nóng)民俗稱的“膿病”。20世紀初才證明“膿病”病原是核型多角體1949年加拿大引進歐洲云杉葉蜂NPV(核多角體病毒)控制害蟲。1940-60年代主要應用細菌防治，70年代才利用病毒。1981年，對病毒病的描述，幾乎遍及昆蟲綱的各個目，記載了800多種寄主昆蟲和螨類的1200種病毒病。1980年代，我國已經(jīng)分離出200種以上的昆蟲病毒。

俄：黃葉蜂NPV、甘藍夜盜蛾、舞毒蛾、美國白蛾、天幕毛蟲等。捷：美國白蛾GV法：松帶蛾CPV日：1974年注冊了赤松毛蟲CPV，直升飛機噴灑。還對茶小卷葉蛾、茶卷葉蛾GV進行研究利用。埃及、中：斜紋夜蛾NPV新西蘭：牧草蝙蝠蛾WNPV斐濟：獨角仙病毒

國際上已報道過的昆蟲病毒有1600多種，分屬于6個目的昆蟲，60%為桿狀病毒，能引起1100種昆蟲和螨類發(fā)病，可控制近30%的糧食和纖維作物上的主要害蟲。至少有60多株進入大田應用或示范，約20多株制成殺蟲劑，僅就俄羅斯而言，1990年已有14種病毒殺蟲劑，其中有7種年總產(chǎn)量為60多噸，防治面積150萬公頃。

1971年，棉鈴蟲NPV在美國成為第一個商品化制劑，1987年美國加強了對舞毒蛾、黃杉毒蛾、苜蓿尺蠖等NPV的研究。

我國已報道220種，250株，絕大部分為桿狀病毒，寄生在70多種寄主中。始于60年代，先是調(diào)查、收集，70年代后做了大量工作。1987年我國將棉鈴蟲NPV投入商品化生產(chǎn)。北京、廣東(斜紋夜蛾NPV)、武漢、華東(棉鈴蟲NPV)都進行過卓有成效的工作。我國有20株進入大田應用或示范，7株制成制劑，先后建立5座工廠，一種新的生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)。3、優(yōu)點1)選擇性好：僅能寄生一種或少數(shù)同科同屬親緣相近的昆蟲種類，不損傷天敵，不易引起生態(tài)平衡的破壞。2)傳播性強：很快擴散蔓延，造成流行病，能垂直傳播，造成區(qū)域流行病。3)持久性長：包涵體可抵抗不良環(huán)境，具有非常好的穩(wěn)定性，是自然環(huán)境中的一部分，能起長期控制作用。4)經(jīng)濟效益高：劑量低，使用簡便。5)安全性好4、缺點1)防治效果慢：10天，潛伏期較長，往往降低其商業(yè)價值和實際效果。2)防治譜窄：不能成功地用來防治種植地區(qū)生長季節(jié)內(nèi)繁衍的多種害蟲。3)受到溫度、陽光等環(huán)境條件影響較大。4)不易生產(chǎn)二、病毒的分類與命名病毒的分類原則

ICTV，國際病毒分類委員會，2005年發(fā)布，3個目、73個科、11個亞科、289個屬2.病毒分類的依據(jù)

1）病毒粒子特性：形態(tài)特征；病毒生理生化和物理性質(zhì)；病毒基因組；病毒蛋白；病毒脂類和碳水化合物的含量及特性；病毒基因組組成和復制特性；

2）病毒抗原性質(zhì)

3）病毒生物學特性3.病毒命名

地名、人名、病毒感染引起的癥狀、病理特性、病毒粒子形態(tài)、宿拼字以及字母和數(shù)字進行命名。1.昆蟲的病原病毒屬于13個病毒科，2個病毒亞科，21個病毒屬a.根據(jù)病毒核酸的類型分為：DNA病毒——dsDNA病毒，包括：①桿狀病毒科；②多分DNA病毒科；③痘病毒科；④泡囊病毒科；⑤虹彩病毒科DNA病毒——ssDNA病毒，包括細小病毒科DNA和RNA反轉(zhuǎn)錄病毒，包括：①前病毒科；②變位病毒科三、昆蟲的病原病毒與病毒殺蟲劑RNA病毒——dsRNA病毒，包括：①呼腸孤病毒科；②二分RNA病毒科

RNA病毒——ssRNA病毒，包括：①微RNA病毒科；②野田村病毒科；③T4病毒科果蠅X病毒屬于二片段雙鏈RNA病毒(BisegmenteddsRNA)，與其它類似的病毒在一起，可能成為一新科，包囊病毒也是。在已發(fā)現(xiàn)的昆蟲病毒中，最小和最龐雜的是小RNA病毒。全世界已發(fā)現(xiàn)的昆蟲病毒，劃分成22個類型，且每一個類型給予一個編碼。b.根據(jù)包含體在寄主細胞中的部位，分為：核型多角體病毒(NPV)寄生在寄主細胞核內(nèi)，包含體內(nèi)含有多個桿狀病毒粒子質(zhì)型多角體病毒(CPV)寄生在寄主細胞質(zhì)中，包含體內(nèi)含有多個球狀病毒粒子顆粒體病毒(GV)在感染的細胞核里和細胞質(zhì)里均可發(fā)育形成。多為橢圓形，也有腎形，每個包含體一般僅含一個桿狀病毒粒子無包含體病毒如昆蟲濃核病毒、感染病毒的寄主細胞核膨脹、核內(nèi)物質(zhì)呈濃密、豐盈現(xiàn)象昆蟲痘病毒(Vagoiavirus)寄生于細胞質(zhì)內(nèi)，但紡錘形包涵體是不包埋病毒粒子的2.病毒殺蟲劑病原病毒=病毒殺蟲劑？主要有：桿狀病毒科、逗病毒科、細小病毒科、呼腸

孤病毒科1962年，棉鈴蟲核型多角體病毒有20種左右桿狀病毒殺蟲劑進入田間試驗或?qū)嶋H應用，包括：棉鈴蟲、甜菜夜蛾、斜紋夜蛾、苜蓿銀紋夜蛾、春尺蠖、舞毒蛾、木毒蛾、美國白蛾、甘藍夜蛾、茶毛蟲、灰茶尺蠖、茶尺蠖、大蓑蛾、油桐尺蠖等核型多角體病毒小菜蛾、菜青蟲、黃地老虎、楊扇舟蛾、玉米螟、茶蠶等顆粒體病毒。感染病毒的幼蟲形成大量包含體，擴散、傳播桿狀病毒有宿主專一性，宿主僅限于節(jié)肢動物，對脊椎動物、植物完全不感染——應用安全主要見于昆蟲體內(nèi)，是已知昆蟲病毒中類群最大、發(fā)現(xiàn)最早、研究最多，且實用意義最大的主要應用：作為載體，表達外源基因作為殺蟲劑，有效地控制農(nóng)業(yè)害蟲的發(fā)生，并且對環(huán)境不造成污染桿狀病毒

A亞組——核型多角體病毒(NPV)，如家蠶NPV，棉鈴蟲NPV，松毛蟲NPV，春尺蠖NPV，舞毒蛾NPV，斜紋夜蛾NPV，粘蟲NPV，中國刺蛾NPV等；

B亞組——顆粒體病毒(GV)，如黃地老虎GV，菜粉蝶GV，茶小卷葉蛾GV等；

C亞組——非包涵體核型桿狀病毒，如印度棕櫚獨角仙病毒；

D亞組——非包涵體多分體DNA基因組核型桿狀病毒，如甜菜尺蠖姬蜂病毒。第二節(jié)DNA病毒殺蟲劑殺蟲活性

7個目，290多種害蟲，主要為鱗翅目，其次為膜翅目、雙翅目、鞘翅目和直翅目昆蟲。

LD50：50~100微克/頭。害蟲死亡高峰在施藥后的4-5天。甜菜夜蛾核型多角體病毒只對甜菜夜蛾有效，藥后4天達到死亡高峰；棉鈴蟲病毒只對夜蛾屬的昆蟲有效，死亡高峰在第5天廣譜性的桿狀病毒：苜蓿銀紋夜蛾病毒

對10多種害蟲有效。克服防治譜窄的部分弱點但活性低1~2個數(shù)量級。研究最為深入一、核多角體病毒(nuclearpolyhedrosisviruses，簡稱NPV)是研究最早、最詳細的一個類群，我國至少已發(fā)現(xiàn)60多種，已有比較成功的病毒制劑。主要寄生在鱗翅目昆蟲中。NPV生物學特性

(1)形態(tài)特征病毒粒子的形態(tài)結(jié)構：呈桿狀，具囊膜，基因組為雙鏈環(huán)狀DNA分子，以超螺旋形式壓縮包裝在桿狀衣殼內(nèi)。包涵體的形態(tài)結(jié)構：呈多邊形，具梭角。常因寄主種類的不同而不同，即使同種昆蟲，甚至同一細胞，多角體的形態(tài)和大小也有區(qū)別。常見的有三角形、四角形、五角形、六角形、立方形、近圓形和不規(guī)則形。核型多角體病毒的包涵體呈多角形，有兩種包埋形式：一種是多角體內(nèi)包埋著許多單個的病毒粒（單粒包埋型），簡稱SNPV；另一種是1個包膜內(nèi)包裹著多個核殼(一般稱為病毒束)，成束地被包埋于多角體蛋白基質(zhì)中(多粒包埋型)，簡稱MNPV。不同多角體的形狀同一品系或分離株病毒的多角體的形狀是趨于穩(wěn)定的，相同寄主而不同品系或分離株病毒的多角體的形狀和平均大小就可能判別比較大。如從盜毒蛾幼蟲體分離的NPV的兩菌株，一個多角體是多形狀的，另一個是立方形的，而用它們混合感染盜毒蛾幼蟲時，在同一感染細胞內(nèi)并未同時發(fā)現(xiàn)兩個病毒株，因而多角體的形狀可以作為辨別一個病毒品系或分離株的標志。多角體的表面有膜，若多角體被溶解，則會留下囊狀空泡，再延長時間，也會被溶解，與核膜相似棉鈴蟲MNPV的病毒束可有2-6個核衣殼，最多達20多個；

斜紋夜蛾為2-10個；盜毒蛾為6-10個。兩種不同包埋型的病毒，與不同的病毒品系或分離株有

關，是由遺傳性決定的。同一種昆蟲病毒的兩種不同包埋型的NPV，它們對寄主

的感染力、專一性、對環(huán)境的抵抗力以及多角體蛋白的

化學持性、血清學特征等方面都可能有較大的差異。掃描電子顯微鏡下的隱紋稻苞蟲NPV的多角體對不同化學藥劑具有高度抵抗力不溶于水及多種有機溶劑不被細胞或細胞蛋白酶分解在pH值2~2.9時，可被胰蛋白酶破壞溶于強酸和強堿溶液比重大于水，對低溫有較強的抗力，抗高溫能力差不溶于昆蟲血淋巴，所以將其接種于昆蟲的血腔，幼蟲不會感染必須通過幼蟲食入，經(jīng)消化液消化后，才能釋放出有

感染力的病毒粒子。（2）理化性質(zhì)經(jīng)干燥后，可以保存多年性質(zhì)不變，如家蠶多角體在無

水氯化鈣中保存37年，其在碳酸鈉中的溶解性不變。可以抵抗細菌的腐敗作用，在提純或死蟲尸為細菌污染

時，多角體一般不受收破壞。在昆蟲幼蟲消化認中的溶解性不受寄主范圍的限制，對

非敏感昆蟲也是如此。有較強的折光性，成熟的多角體不易被一般染料著色，

但經(jīng)酸堿處理一可為一些染料所強染。NPV致病機理

通過幼蟲口服侵入。多角體在易感蟲體中腸內(nèi)迅速溶解，侵入上皮細胞，并出現(xiàn)最初的復制；在侵染昆蟲細胞核內(nèi)充滿大量的多角體，體內(nèi)組織液化；

病毒蛋白酶產(chǎn)生，細胞核和細胞裂解。

?；詮?，一般只感染同種昆蟲。昆蟲表現(xiàn)癥狀

初期：行動遲緩，缺乏食欲，體軀腫脹，變黃或乳白色，皮膚變脆，組織液化，一觸即破。后期：趨向最高處，如植株項端，頭朝下倒掛。

中毒癥狀：

初期無明顯變化，漸而行動遲緩，食欲減退，體色變淡或油光色，血淋巴變?nèi)榘咨?。體內(nèi)組織液化，軀體前端膨大，皮膚易裂，破后流出乳白色或褐色濃綢液體，無特殊臭味。棉鈴蟲幼蟲的環(huán)節(jié)處被核型多角體病毒感染3.NPV殺蟲劑的生產(chǎn)

1987年建成我國第一座棉鈴蟲病毒殺蟲劑實驗工廠，開始步入商品化生產(chǎn)；

1993年，由中國科學院武漢病毒所同湖北蔣湖農(nóng)場登記了我國第一個昆蟲病毒殺蟲劑產(chǎn)品——棉鈴蟲核型多角體病毒殺蟲劑；隨后共有12個昆蟲病毒制劑品種登記注冊，1個原藥品種獲得登記。開發(fā)最成功的是棉鈴蟲病毒殺蟲劑，十多年里，累計生產(chǎn)2000余噸，累計推廣面積超過1000萬畝次。病毒殺蟲劑生產(chǎn)工藝(以NPV殺蟲劑為例)病毒的提取技術防菌保護劑增效誘餌劑病毒殺蟲劑安全性試驗填充劑輔助劑NPV劑型配制稱量標準計數(shù)生物活性測定產(chǎn)品分裝、包裝、保藏病毒多角體檢測感病蟲體的收集、破碎、勻漿過濾NPV的采集、分離、鑒定NPV毒株的引進天然飼料養(yǎng)、添食、使感染，大量增殖NPV直接從野外大量收集NPV蟲尸用人工半合成飼料大量增殖NPV重組(遺傳改良)昆蟲桿狀病毒二、顆粒體病毒(Granulovirus，簡稱GV)最早是法國人于1926年在患病的大菜粉蝶中發(fā)現(xiàn)的。主要存在于鱗翅目昆蟲幼蟲中，至1980年，全世界已發(fā)現(xiàn)100種昆蟲感染這種病毒，其中只有一種是膜翅目昆蟲我國從20多種昆蟲中發(fā)現(xiàn)這種病毒病有較強的致病性。

GV生物學特性

(1)形態(tài)