昆蟲(chóng)病毒的研究進(jìn)展

昆蟲(chóng)病毒的研究進(jìn)展

論文導(dǎo)讀：至今國(guó)際上已有30多個(gè)國(guó)家和地區(qū)開(kāi)展了昆蟲(chóng)病毒防治工作。目前應(yīng)用基因工程技術(shù)改良病毒殺蟲(chóng)劑的途徑主要有以下3條途徑：（1）修飾病毒本身基因以提高桿狀病毒的感染力。因此近年來(lái)人們?cè)诓《驹鲂б蜃雍筒捎没蚬こ碳夹g(shù)改造病毒殺蟲(chóng)劑等方面作了深入的研究。

關(guān)鍵詞：昆蟲(chóng)病毒，類群，生物防治，增效因子，基因工程

1961年，美國(guó)應(yīng)用棉鈴蟲(chóng)核型多角體病毒(HaNPV)防治棉花、玉米、高粱、大豆、番茄等多種作物的害蟲(chóng)，取得較好的效果，并于1971年正式登記，是第一個(gè)工業(yè)化生產(chǎn)的昆蟲(chóng)病毒商品。20世紀(jì)70年代初，桿狀病毒被FAO/WHO推薦為一種安全的生物殺蟲(chóng)劑用于害蟲(chóng)防治。桿狀病毒殺蟲(chóng)劑應(yīng)用最成功的例子是巴西的豆夜蛾NPV，在近100萬(wàn)hm2的大豆上應(yīng)用，每年可節(jié)省費(fèi)用1100萬(wàn)美元，同時(shí)還免去了1700萬(wàn)t化學(xué)農(nóng)藥的使用，具有巨大的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。［5］據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，至今國(guó)際上已有30多個(gè)國(guó)家和地區(qū)開(kāi)展了昆蟲(chóng)病毒防治工作，已有50多種農(nóng)林害蟲(chóng)得到了有效的防治。2.1我國(guó)昆蟲(chóng)病毒的應(yīng)用進(jìn)展我國(guó)的昆蟲(chóng)病毒防治開(kāi)始于1973年左右，蒲蟄龍等在廣東首次發(fā)現(xiàn)馬尾松毛蟲(chóng)質(zhì)多角體病毒（DpCPV）。1988—1993年間，在湖北、新疆、河南、河北等省利用松毛蟲(chóng)CPV病毒防治松毛蟲(chóng)，總計(jì)面積約7萬(wàn)hm2，其防治效果相當(dāng)于當(dāng)前的高效化學(xué)農(nóng)藥。另一項(xiàng)應(yīng)用廣泛的病毒是棉鈴蟲(chóng)NPV病毒。論文檢測(cè)。20世紀(jì)70年代，我國(guó)產(chǎn)棉區(qū)廣泛開(kāi)展了利用棉鈴蟲(chóng)NPV防治棉鈴蟲(chóng)的田間實(shí)驗(yàn)，并在湖北興建了第一座國(guó)家投資建設(shè)的年產(chǎn)能力為30t的棉鈴蟲(chóng)NPV制劑工廠。［6］武漢大學(xué)劉年翠等（1978）開(kāi)始對(duì)菜粉蝶顆粒體病毒（PrGV）進(jìn)行了系統(tǒng)深入的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。該制劑在我國(guó)29個(gè)省市、216個(gè)單位進(jìn)行了1.33萬(wàn)hm2田間試驗(yàn)，標(biāo)志著昆蟲(chóng)病毒殺蟲(chóng)劑應(yīng)用研究和產(chǎn)業(yè)化基本模式已經(jīng)形成。［7］戴冠群等（1973）在廣州地區(qū)首次分離到斜紋夜蛾核型多角體病毒（PINPV）后，中山大學(xué)昆蟲(chóng)學(xué)研究所與廣州市中達(dá)生物工程有限公司合作，于1998年生產(chǎn)出商品化的“蟲(chóng)瘟一號(hào)”病毒殺蟲(chóng)劑，殺蟲(chóng)效果良好，年產(chǎn)量達(dá)30t以上。［8］3病毒增效因子的研究3.1生物增效因子Tanada(1959)首次報(bào)道顆粒體病毒(GV)和核型多角體病毒(NPV)同時(shí)感染美洲粘蟲(chóng)(Pseudaletiaunipuncta)時(shí)，PuGV對(duì)PuNPV的增效作用。此外,還發(fā)現(xiàn)一種粉紋夜蛾顆粒體病毒TnGV(TrichoplusianiGranulosisVirus)對(duì)苜蓿銀紋夜蛾核型多角體病毒（AcMNPV）和粉紋夜蛾核型多角體病毒（TnNPV）都有較高的增效活性,八字地老虎顆粒體病毒(XestiaCnigrumGranulosisVirus)也能增強(qiáng)八字地老虎核型多角體病毒對(duì)該種幼蟲(chóng)的感染。［9］因此，GV增強(qiáng)蛋白對(duì)NPV的增強(qiáng)作用是很普遍的。論文檢測(cè)。此外還發(fā)現(xiàn)粘蟲(chóng)痘病毒的包含體也存在這種能加強(qiáng)NPV感染的增強(qiáng)因子。3.2非生物增效因子除了生物因子能有效地增強(qiáng)病毒的感染力外，一些非生物因子也對(duì)病毒有增效的作用，近年來(lái)光增白劑對(duì)桿狀病毒的增效作用已引起人們的興趣，因?yàn)楣庠霭讋┎粌H能增強(qiáng)病毒的感染性，而且能有效保護(hù)桿狀病毒免受紫外線輻射損傷，同時(shí)還在一定范圍內(nèi)擴(kuò)大病毒宿主域，是一種很有應(yīng)用潛力的桿狀病毒增效因子。Shapiro等（1992）首次報(bào)道光增白劑能極大增強(qiáng)NPV的感染性，他們用二苯乙烯類光增白劑和舞毒蛾NPV(LymantriadisparNPV,LdNPV)混合喂食舞毒蛾幼蟲(chóng)，LdNPV的感染性大大增強(qiáng)，其LC50從18000降至10～44PIBs/mL，減少了99.9%。［10］Vail等用光增白劑TinopalLPW和AfMNPV混合喂食4種夜蛾科昆蟲(chóng)，分別為煙芽夜蛾(Heliothivirescens)、甜菜夜蛾(Spodopteraexigue)、粉紋夜蛾(Trichoplusiani)和美洲棉鈴蟲(chóng)(Heliothiszea)，LT50值減少了52.4%，LC50值則減少了65.5%～92.6%。粉紋夜蛾和煙芽夜蛾對(duì)AfMNPV的敏感性最強(qiáng)，而甜菜夜蛾敏感性最差。另外，他們還發(fā)現(xiàn)了光增白劑增效作用的最適濃度為0.25%～1%，濃度為0.01%～0.1%時(shí)無(wú)明顯增效作用，濃度過(guò)高則會(huì)抑制昆蟲(chóng)進(jìn)食。［11］4遺傳重組桿狀病毒

為了提高桿狀病毒的殺蟲(chóng)譜和殺蟲(chóng)速度，人們利用遺傳工程對(duì)桿狀病毒的基因進(jìn)行修飾，目前應(yīng)用基因工程技術(shù)改良病毒殺蟲(chóng)劑的途徑主要有以下3條途徑：（1）修飾病毒本身基因以提高桿狀病毒的感染力；（2）在桿狀病毒基因組中插入外源基因以增強(qiáng)病毒毒力；（3）用異源病毒重組來(lái)擴(kuò)大桿狀病毒殺蟲(chóng)譜。目前對(duì)第二條途徑的內(nèi)容研究得較多。4.1修飾病毒本身基因4.1.1缺失egt基因egt基因是桿狀病毒在個(gè)體水平調(diào)控感染宿主生長(zhǎng)發(fā)育的惟一已知基因。缺失egt基因的重組病毒可引起幼蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育代謝的失調(diào)，加速感染蟲(chóng)體的死亡。［12］O’Reily等（1991）發(fā)現(xiàn)銀紋夜蛾核多角體病毒的一個(gè)早期非必需基因蛻皮甾體尿苷二磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)移酶基因，該基因受早期啟動(dòng)子控制，編碼的一個(gè)506aa蛋白能阻止幼蟲(chóng)蛻皮和化蛹，促進(jìn)病毒自身的增殖。缺失該基因的重組病毒能比野生型病毒提早27.5h殺死粉紋夜蛾幼蟲(chóng)，受感染的幼蟲(chóng)取食量也減少了40%。［13］4.1.2修飾gP64基因gP64基因編碼的64kD膜蛋白對(duì)病毒的附著和進(jìn)入細(xì)胞有重要作用，Bonning等(1996)將AcNPV的gP64基因與專性殺甲蟲(chóng)的蘇云金桿菌晶體毒素基因融合，并在大腸桿菌中表達(dá)，其表達(dá)產(chǎn)物可殺鱗翅目幼蟲(chóng)和甲蟲(chóng)。［14］4.1.3缺失p10基因P10蛋白是多角體膜的纖維結(jié)構(gòu)成分，Maeda等(1995)發(fā)現(xiàn)缺失p10基因的重組病毒在昆蟲(chóng)中腸釋放病毒粒子的效率提高，毒力因而提高2倍，但對(duì)紫外線等的抵抗力降低。［15］4.1.４pp34基因缺失AcMNPVpp34基因編碼的多角體膜蛋白(Polyhedralenvelopeprotein)是構(gòu)成多角體膜的主要組分。Zuidema等(1989)用插入失活法破壞這一基因后，病毒多角體外周不存在膜狀結(jié)構(gòu)，而病毒的感染性有所提高。pp34基因缺失病毒對(duì)寄主感染性提高的原因，可能與該病毒的病毒粒子更容易從多角體中釋放有關(guān)。［16］4.2插入外源基因4.2.1插入昆蟲(chóng)激素基因目前已有羽化激素、利尿激素（DH）、保幼激素酯酶（JHE）和蛻皮激素（PTTH）、促前胸腺激素PTTH基因等被重組到桿狀基因組在并得到表達(dá)。Eldridge等（1991）從煙青蟲(chóng)(Heliothisassulta)中將羽化激素的cDNA克隆，并被AcNPV在昆蟲(chóng)細(xì)胞中表達(dá)。純化的重組羽化激素注入草地貪夜蛾(Spodopterafrugiperda)蛹體內(nèi)，可激發(fā)蛻皮行為，對(duì)煙草天蛾幼蟲(chóng)有活性。［17］Maeda(1989)將一種昆蟲(chóng)利尿激素基因重組到BmNPV中感染昆蟲(chóng)幼蟲(chóng)，結(jié)果使幼蟲(chóng)的血淋巴比野生型病毒感染的少30%，感染幼蟲(chóng)的時(shí)間也縮短了一天。［18］Hammock等（1990）把煙芽夜蛾中分離的JHE插入到AcNPV中得到重組病毒感染1齡的粉紋夜蛾幼蟲(chóng)，能減少幼蟲(chóng)的取食和體重，并使蟲(chóng)體變黑，但對(duì)高齡幼蟲(chóng)的LT50(半致死時(shí)間)和LD50(致死中量)值并無(wú)影響。論文檢測(cè)。［19］4.2.2插入昆蟲(chóng)毒素和細(xì)菌毒素基因目前將昆蟲(chóng)專性毒素和細(xì)菌毒素引入桿狀病毒基因組的成功例子有γ-內(nèi)毒素、蝎神經(jīng)毒素、螨神經(jīng)毒素、馬蜂毒素、蜘蛛神經(jīng)毒素和Bt殺蟲(chóng)基因等。Stewart等（1991）將一種北非蝎的神經(jīng)毒素基因插入AcNPV基因組中，感染幼蟲(chóng)的致死時(shí)間比野生型病毒感染的幼蟲(chóng)縮短25%。［20］Wood(1994)把螨神經(jīng)毒素和蜘蛛神經(jīng)毒素基因插入AcNPV基因組構(gòu)建的重組病毒，其殺蟲(chóng)效力有所提高。［21］Tomalski（1993）等將馬蜂毒素基因插入Ac-NPV中并獲得表達(dá)，但重組病毒的毒力未見(jiàn)明顯提高。［22］Merrywheather等（1990）構(gòu)建的一株含Bt殺蟲(chóng)基因、多角體陽(yáng)性的重組病毒，其毒素基因在昆蟲(chóng)細(xì)胞中能表達(dá)有活性的毒蛋白，但添飼感染粉紋夜蛾二齡幼蟲(chóng)時(shí)其LD50為132PIB/蟲(chóng)，比野生型病毒反而高64PIB/蟲(chóng)，這可能是由于重組病毒的親本病毒與野生型病毒不是同一株系所致，或者是毒蛋白的拒食效應(yīng)使幼蟲(chóng)吞食病毒多角體減少。［23］4.2.3插入植物蛋白酶抑制劑基因植物蛋白酶抑制劑基因編碼的植物蛋白酶抑制因子作為植物抵抗害蟲(chóng)的天然防御體系，近年來(lái)已引起人們的注意。季平等（1996）把慈姑蛋白酶抑制劑B基因插入家蠶BmNPV基因組中，獲得了帶慈姑蛋白酶抑制劑B基因的重組家蠶BmNPV。重組病毒對(duì)家蠶的致病能力比野生型病毒稍有增強(qiáng)的傾向，半數(shù)致死時(shí)間(LT50)可提早10h左右。［24］4.2.4插入昆蟲(chóng)病毒增強(qiáng)蛋白基因昆蟲(chóng)病毒增強(qiáng)蛋白基因編碼的昆蟲(chóng)病毒增強(qiáng)蛋白是一種磷脂蛋白，分子量在89～110kD。［25］Lepore等（1996）用基因工程的方法構(gòu)建含有增強(qiáng)蛋白基因的重組病毒AcMNPV，該重組病毒表達(dá)的蛋白分子，其生物活性和生化性質(zhì)與原始的增強(qiáng)蛋白相同。［26］4.3用異源病毒重組來(lái)擴(kuò)大桿狀病毒殺蟲(chóng)譜桿狀病毒殺蟲(chóng)范圍狹窄，一般只能感染一種或幾種害蟲(chóng)。可以通過(guò)異源桿狀病毒之間的重組來(lái)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大桿狀病毒殺蟲(chóng)范圍。胡遠(yuǎn)揚(yáng)等（1998）用熒光素酶基因（Luciferase）作為報(bào)導(dǎo)基因，構(gòu)建了包括蟑螂濃核病毒基因組兩末端倒置重復(fù)序列ITRs(invertedterminalrepeat)、SV40啟動(dòng)子、Luciferase、SV40PolyA信號(hào)序列組成的重組蟑螂病毒表達(dá)質(zhì)粒，篩選獲得兩個(gè)完整的含熒光素酶基因的重組蟑螂濃核病毒表達(dá)質(zhì)?？寺?，為構(gòu)建殺滅蟑螂重組病毒奠定了基礎(chǔ)。［27］袁哲明等（2000）證實(shí)，從棉鈴蟲(chóng)GV基因中擴(kuò)增表達(dá)的P102融合蛋白能提高蘇云金桿菌對(duì)棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)的感染率，從粉紋夜蛾GV基因組中擴(kuò)增表達(dá)的P96蛋白顯著提高了HaNPV對(duì)錦鈴蟲(chóng)的毒力。［28］5病毒殺蟲(chóng)劑的發(fā)展展望病毒殺蟲(chóng)劑是一種靶標(biāo)專一的殺蟲(chóng)劑，它能導(dǎo)致害蟲(chóng)染病爆發(fā)和流行，可在幾年內(nèi)將蟲(chóng)害維持在經(jīng)濟(jì)閥值以下，而且它不殺死天敵，是一類具有良好應(yīng)用前景的殺蟲(chóng)劑。但是，目前病毒殺蟲(chóng)劑也存在殺蟲(chóng)范圍太窄、生產(chǎn)困難、作用速度緩慢等問(wèn)題。因此近年來(lái)人們?cè)诓《驹鲂б蜃雍筒捎没蚬こ碳夹g(shù)改造病毒殺蟲(chóng)劑等方面作了深入的研究。相信隨著在分子水平和細(xì)胞水平對(duì)病毒細(xì)胞相互作用機(jī)制的進(jìn)一步了解，一定能使病毒殺蟲(chóng)劑能得到廣泛應(yīng)用，造福人類。

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