錢晶晶 遲德富 丁俊男
摘要 [目的]探索高致病白僵菌受自然環(huán)境影響條件下的生物學(xué)特性。[方法]研究外部環(huán)境條件對(duì)球孢白僵菌Bb01生長(zhǎng)的影響及對(duì)青楊脊虎天牛幼蟲致病力的影響。[結(jié)果]球孢白僵菌Bb01菌株的最適培養(yǎng)基為改良馬丁氏培養(yǎng)基,菌落生長(zhǎng)和產(chǎn)孢的最優(yōu)培養(yǎng)溫度為26 ℃,最佳濕度為100%,菌落的生長(zhǎng)和孢子產(chǎn)量隨著紫外線照射時(shí)間的延長(zhǎng)而減少;球孢白僵菌Bb01對(duì)青楊脊虎天牛成蟲的致病力不高,僅為16.67%;26~28 ℃條件下對(duì)青楊脊虎天牛幼蟲的致病力最大,致死中時(shí)(LT50)分別為2.23和2.58 d,濕度在100%時(shí)致病力最大,LT50為2.57 d;通過蟲體傳代白僵菌可增強(qiáng)菌株的致病力。[結(jié)論]試驗(yàn)結(jié)果為提高病原真菌的適應(yīng)性和生產(chǎn)實(shí)踐提供了理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞 球孢白僵菌;青楊脊虎天牛;生物學(xué)特性
中圖分類號(hào) S763.304.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611(2015)27-374-06
Biological Characteristics of Beauveria bassiana Bb01 Strain
QIAN Jing-jing, CHI De-fu, DING Jun-nan*
(Northeast Forest University, Harbin, Heilongjiang 150040)
Abstract [Objective] The aim was to biological characteristics of B.bassiana Bb01 strain under different culture conditions. [Method] Effects of external environment conditions on the growth of B. bassiana Bb01 strain and pathogenicity to Xylotrechus rusticus L. were studied. [Result] The improved Martins medium was suitable for the growth of Bb01 strain in B. bassiana. The best temperature and humidity for spores growth and production were 26 ℃ and 100%. The growth and production of spores were decreased with the extension of UV exposure. The virulence of Bb01 strain to X. rusticus adult was low, only 16.67%. The highest virulence to X. rusticus larvae appeared under 26 ℃ and 28 ℃, the LT50 values were 2.23 d and 2.58 d, respectively. On the other hand, Bb01 strain showed the highest virulence to X. rusticus larvae at relative humidity 100% and LT50 was 2.57 d. Strain virulence could be increased by spread of X. rusticus larvae. [Conclusion] The results provide theoretical basis for improving adaptation of pathogenic fungi.
Key words Beauveria bassiana; Xylotrechus rusticus L.; Biological characteristics
白僵菌作為重要的微生物防治手段,在我國(guó)已基本上具備工業(yè)化生產(chǎn)條件,白僵菌入侵寄主體內(nèi)或者在寄主體表形成孢子時(shí),都需要適宜孢子成長(zhǎng)的溫度和高濕條件。白僵菌具有寄主專化性,致病力主要受菌株的感染能力、對(duì)蟲體和蟲態(tài)的適應(yīng)能力和自然因素變化等條件制約[1]。東北三省是青楊脊虎天牛的主要危害區(qū),該蟲呈逐漸嚴(yán)重趨勢(shì),傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥防治雖能起到一定效果,但同樣污染周邊生態(tài)環(huán)境,因此,尋找一種可持續(xù)、無(wú)公害的防治方法已成為現(xiàn)在學(xué)者的研究重點(diǎn)。白僵菌的寄生性十分廣泛,但長(zhǎng)期寄生在同一宿主上就會(huì)產(chǎn)生喜嗜性,通過對(duì)白僵菌進(jìn)行定向培養(yǎng)可提高對(duì)某一昆蟲的致病力和專一性,從而有效增加防治效果。球孢白僵菌是重要的生物防治病原真菌之一,目前被廣泛應(yīng)用到林業(yè)和農(nóng)業(yè)害蟲防治實(shí)踐中。自然環(huán)境中白僵菌對(duì)害蟲的侵染受立地條件(溫度、濕度、光照、風(fēng)雨等)等因素的制約[2-3],了解環(huán)境因素及其對(duì)白僵菌致病力的影響具有生產(chǎn)實(shí)踐意義。目前關(guān)于環(huán)境因素對(duì)白僵菌侵染青楊脊虎天牛影響的研究尚未見報(bào)道。
鑒于此,筆者前期從多種白僵菌中篩選出對(duì)青楊脊虎天牛具有高毒力的球孢白僵菌菌株Bb01,研究了外部環(huán)境條件影響白僵菌的生長(zhǎng)因素和對(duì)青楊脊虎天牛幼蟲致病力的影響,以期為提高病原真菌的適應(yīng)性和生產(chǎn)實(shí)踐提供理論依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 材料
1.1.1 供試菌株。
試驗(yàn)于2014年5~7月在東北林業(yè)大學(xué)森林病蟲害生物學(xué)國(guó)家林業(yè)局重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。供試菌種為從青楊脊虎天牛上采集的球孢白僵菌Bb01菌株,將菌株培養(yǎng)在試管PDA斜面培養(yǎng)基上10 d后備用。
1.1.2 植物材料與藥劑。
馬鈴薯為市售;瓊脂、硫酸鐵、硫酸鎂和蛋白胨購(gòu)自天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司;硝酸鈉購(gòu)自上海之臻化工有限公司;蔗糖購(gòu)自天津市博迪化工股份有限公司;葡萄糖和酵母膏購(gòu)自北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司;麥芽糖購(gòu)自廣東省廣州市酷泰貿(mào)易有限公司;磷酸氫二鉀購(gòu)自河北省廊坊天科生物有限公司;氯化鉀購(gòu)自上海國(guó)藥集團(tuán);硫胺素購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司,藥品均為分析純。
1.1.3 儀器。
LDZX-50KBS型立式壓力蒸汽滅菌鍋(上海申安醫(yī)療儀器廠)、XMTD-4000型電熱恒溫水浴鍋(北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司)、TGL-16G型臺(tái)式離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠)、PH070A型恒溫培養(yǎng)箱(上海益恒實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)、HDL型無(wú)菌操作臺(tái)(北京東聯(lián)哈爾濱儀器制造有限公司)。
1.1.4 供試培養(yǎng)基。
改良馬丁瓊脂培養(yǎng)基(Martin):馬鈴薯汁1 000 ml、葡萄糖20.00 g、KH2PO4 3.00 g、MgSO4·7H2O 1.50 g、硫胺素8 mg、瓊脂20.00 g。
察氏瓊脂培養(yǎng)基(Czapek):NaNO3 3.00 g、K2HPO4 1.00 g、MgSO4·7H2O 0.50 g、KCl 0.50 g、FeSO4·7H2O 0.01 g、蔗糖30.00 g、瓊脂15.00 g、蒸餾水1 000 ml;
馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基(PDA):馬鈴薯汁1 000 ml、葡萄糖20.00 g、瓊脂20.00 g;
馬鈴薯蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基(PPDA):馬鈴薯汁1 000 ml、蛋白胨10.00 g、葡萄糖20.00 g、瓊脂20.00 g;
薩氏葡萄糖酵母瓊脂培養(yǎng)基(SDAY):蛋白胨10.00 g、葡萄糖40.00 g,酵母膏2.00 g、瓊脂20.00 g、蒸餾水1 000 ml;
薩氏麥芽糖酵母瓊脂培養(yǎng)基(SMAY):蛋白胨10.00 g、麥芽糖40.00 g、酵母膏2.00 g、瓊脂20.00 g、蒸餾水1 000 ml。
1.2 方法
1.2.1 培養(yǎng)基質(zhì)對(duì)Bb01菌株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)的影響。
選用Martin、PDA、PPDA、Czapek、SDAY和SMAY 6種配方配制平板培養(yǎng)基,各培養(yǎng)基均在高溫(121 ℃蒸汽)、高壓(0.1 MPa)下滅菌20 min。無(wú)菌條件下用刮鏟刮取球孢白僵菌菌株Bb01孢子,置于各培養(yǎng)基中心位置上(培養(yǎng)皿直徑為90 mm),封口膜密封后置于恒溫培養(yǎng)箱(26 ℃、相對(duì)濕度大于85%、無(wú)光照)中培養(yǎng)10 d,每天觀察生長(zhǎng)情況并測(cè)量記錄菌落直徑,每個(gè)處理5次重復(fù),篩選最適培養(yǎng)基質(zhì)。
1.2.2 溫度對(duì)Bb01菌株生長(zhǎng)的影響。
參照潘志平等[3]的方法并略作修改,參照“1.2.1”方法接種。將球孢白僵菌Bb01菌株接種于改良馬丁瓊脂培養(yǎng)基上,分別培養(yǎng)在不同溫度環(huán)境下,設(shè)定恒溫培養(yǎng)箱為14、20、26、28和32 ℃,相對(duì)濕度大于85%、無(wú)光照培養(yǎng)10 d,每2 d測(cè)定菌落直徑并記錄,每個(gè)處理5次重復(fù)。10 d后統(tǒng)計(jì)產(chǎn)孢量,取培養(yǎng)皿中心位置約5 mm的菌塊,放入0.1%吐溫-80無(wú)菌水中,漩渦振蕩后配成孢子懸浮液,用血球計(jì)數(shù)板測(cè)定計(jì)算產(chǎn)孢量,每處理3次重復(fù)。
孢子數(shù)的計(jì)算方法:
1 cm2菌落孢子量=(平均每小格孢子量×4×106×稀釋倍數(shù))/(3.14×0.16)
安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2015年
1.2.3 濕度對(duì)Bb01菌落生長(zhǎng)的影響。
參照王寶輝[4]的方法并略作修改,參照“1.2.1”方法接種。將球孢白僵菌Bb01菌株置于改良馬丁瓊脂培養(yǎng)基上,設(shè)定恒溫培養(yǎng)箱濕度為100%、85%、75%和65%,溫度為26 ℃,無(wú)光照恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)10 d,每2 d測(cè)量菌落直徑并記錄,每個(gè)處理5次重復(fù)。產(chǎn)孢量測(cè)定方法參照方法“1.2.2”。
1.2.4 紫外照射對(duì)Bb01菌落生長(zhǎng)的影響。
參照盧振起[5]的方法并略作修改,菌株接種方法參照“1.2.1”。將球孢白僵菌Bb01菌株置于改良馬丁瓊脂培養(yǎng)基上培養(yǎng)。在超凈工作臺(tái)內(nèi)距30 W紫外線燈50 cm下照射15、30、45、60、75、90和120 min后放入恒溫培養(yǎng)箱(26 ℃,相對(duì)濕度大于85%,無(wú)光照)培養(yǎng)10 d,以正常培養(yǎng)不照紫外線作為對(duì)照(CK),每2 d觀察白僵菌菌落生長(zhǎng)情況并記錄,每個(gè)處理5次重復(fù)。產(chǎn)孢量計(jì)算參照方法“1.2.2”。
1.2.5 球孢白僵菌Bb01對(duì)青楊脊虎天牛成蟲的侵染。
選取體態(tài)健康完整、行為活躍的青楊脊虎天牛成蟲,用無(wú)菌水清洗體表,噴灑3 ml配制好的孢子懸浮液在1~10 d日齡青楊脊虎天牛成蟲體后放入養(yǎng)蟲籠中,每籠不分雌雄隨機(jī)放入6頭成蟲,在養(yǎng)蟲籠中放入新鮮楊樹枝條并每日更換,保持水分,試驗(yàn)共5個(gè)重復(fù),每日觀察感染情況并記錄死亡情況,將死蟲收集保濕處理保存在人工培養(yǎng)箱[26 ℃、相對(duì)濕度為(75±10)%、無(wú)光照]中,鏡檢觀察死蟲體表是否有菌絲附著以確定為白僵菌感染致死,無(wú)菌絲附著則確定為非白僵菌致死。另設(shè)用0.1%吐溫-80無(wú)菌水噴灑在成蟲身上作為對(duì)照處理,共隨機(jī)處理10頭成蟲。
1.2.6 溫度對(duì)球孢白僵菌Bb01菌株侵染力的影響。
采用“孢子浴”法,選取齡期一致、體態(tài)健康的青楊脊虎天牛幼蟲浸入配制好的孢子懸浮液中30 s后放入無(wú)菌養(yǎng)蟲盒(放置含水無(wú)菌脫脂棉球以保持水分)中,放入不同溫度環(huán)境下,設(shè)定恒溫培養(yǎng)箱為14、20、26、28和32 ℃[相對(duì)濕度為(75±10)%、無(wú)光照],每個(gè)溫度處理15頭幼蟲。每天觀察白僵菌感染和死亡情況,蟲尸保濕處理在人工培養(yǎng)箱[26 ℃、相對(duì)濕度為(75±10)%和無(wú)光照]中,并在鏡檢下確定是否為球孢白僵菌感染,記錄并計(jì)算死亡率和LT50。
死亡率=(處理蟲數(shù)-活蟲數(shù))/處理蟲數(shù)×100%
1.2.7 濕度對(duì)球孢白僵菌Bb01菌株侵染力的影響。
侵染參照“1.2.6”方法,將齡期一致的青楊脊虎天牛幼蟲浸入濃度為1×108個(gè)/ml的孢子懸浮液中45 s后放入無(wú)菌養(yǎng)蟲盒(不放飼料)中,然后將養(yǎng)蟲盒放入人工培養(yǎng)箱培養(yǎng),將人工培養(yǎng)箱(28 ℃、無(wú)光照)設(shè)置4個(gè)不同濕度梯度(100%、90%、80%和70%),每日觀察幼蟲的死亡情況并記錄,每個(gè)處理15頭幼蟲,3次重復(fù),收集蟲尸保濕處理培養(yǎng)在人工培養(yǎng)箱[26 ℃、相對(duì)濕度為(75±10)%、無(wú)光照]中,并在鏡檢下確定是否為球孢白僵菌感染,統(tǒng)計(jì)累計(jì)死亡率和LT50。
1.2.8 菌株傳代方式對(duì)侵染力的影響。
將原始菌株作為初始一代S1,將S1代用0.1%吐溫-80無(wú)菌水配制成濃度為1×108個(gè)/ml的孢子懸浮液,對(duì)青楊脊虎天牛幼蟲進(jìn)行侵染試驗(yàn),從感染蟲體上取孢子并培養(yǎng)在改良馬丁氏培養(yǎng)基上,培養(yǎng)產(chǎn)生的分生孢子定義為F1代,并制成濃度為1×108個(gè)/ml的孢子懸浮液繼續(xù)對(duì)幼蟲進(jìn)行侵染試驗(yàn),并取蟲體感染孢子培養(yǎng)得F2代,以該方法類推取得F3代,每代供試15頭青楊脊虎天牛幼蟲,每個(gè)處理3次重復(fù)。
將S1代培養(yǎng)在改良馬丁氏培養(yǎng)基上,待培養(yǎng)15 d后取其孢子培養(yǎng)在改良馬丁氏培養(yǎng)基上并定義為S2代,依該方法類推取得S3代,將各代培養(yǎng)的菌株配成濃度為1×108個(gè)/ml的孢子懸浮液,每代供試15頭青楊脊虎天牛幼蟲,將幼蟲浸在孢子液中40 s后放在無(wú)菌養(yǎng)蟲盒中,每個(gè)處理3次重復(fù),共處理10 d。置于恒溫培養(yǎng)箱中,每天觀察其死亡情況并記錄,計(jì)算死亡率和LT50。
1.2.9 數(shù)據(jù)處理。采用DPS和Excel軟件處理數(shù)據(jù),使用時(shí)間-劑量死亡率分析模型LT50和致死中濃度(LC50)以及95%置信區(qū)間;采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行方差分析,采用Duncans新復(fù)極差法測(cè)驗(yàn)差異顯著性。
2 結(jié)果與分析
2.1 培養(yǎng)基質(zhì)對(duì)菌落生長(zhǎng)的影響 由表1可知,改良馬丁氏培養(yǎng)基在培養(yǎng)10 d后的菌落直徑最大,為5.70 cm,顯著大于其他培養(yǎng)基的生長(zhǎng)情況。培養(yǎng)初期,PPDA的菌落直徑明顯大于其他5種基質(zhì),第4天改良馬丁培養(yǎng)基的直徑開始迅速增大,從培養(yǎng)結(jié)果來(lái)看其菌落生長(zhǎng)時(shí)緊密、肥厚,具有良好的營(yíng)養(yǎng)條件,產(chǎn)孢量為5.13×108個(gè)/ml。因此,可以認(rèn)為改良馬丁氏培養(yǎng)基最適合Bb01菌株的生長(zhǎng)。溫度、濕度和紫外照射條件影響下的菌株生物學(xué)特性試驗(yàn)均采用該培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。
2.2 溫度對(duì)菌落生長(zhǎng)情況的影響
由表2和圖1可知,在
14~32 ℃條件下Bb01菌株均能生長(zhǎng),但不同溫度下生長(zhǎng)情
況各不相同。其中,26~28 ℃最適宜菌落生長(zhǎng),10 d后菌落直徑分別達(dá)到6.14和6.10 cm,顯著高于其他溫度下的生長(zhǎng)情況,菌落生長(zhǎng)與溫度具有良好的線性關(guān)系(R2=0.99);14 ℃下菌落直徑僅為1.86 cm,可見,相對(duì)低溫不利于球孢白僵菌Bb01菌落的生長(zhǎng)。
注:各個(gè)時(shí)間點(diǎn)柱上不同字母表示不同處理間在0.05水平差異顯著。
圖1 溫度對(duì)球孢白僵菌Bb01菌落生長(zhǎng)的影響
溫度對(duì)白僵菌產(chǎn)孢量影響具有顯著差異,菌株產(chǎn)孢量與菌落直徑呈正相關(guān),溫度在28 ℃時(shí)產(chǎn)孢量最大,14 ℃低溫既利于菌落的生長(zhǎng)又不利于孢子的生產(chǎn),而高溫也不利于孢子的產(chǎn)生,球孢白僵菌Bb01的最佳產(chǎn)孢溫度為26~28 ℃。
2.3 濕度對(duì)菌落生長(zhǎng)情況的影響
由圖2可知,菌落直徑隨著濕度的增加而增大,各濕度培養(yǎng)條件下隨著時(shí)間的延長(zhǎng)菌落直徑呈現(xiàn)出逐漸增長(zhǎng)的趨勢(shì);生長(zhǎng)初期相對(duì)濕度為100%和85%時(shí)生長(zhǎng)情況并無(wú)明顯差異,但都高于同期的75%和65%處理組。當(dāng)相對(duì)濕度為100%時(shí)菌落直徑生長(zhǎng)最快,生長(zhǎng)10 d后菌落直徑達(dá)到6.47 cm,而相對(duì)濕度為65%時(shí)菌落直徑最小,生長(zhǎng)10 d后菌落直徑達(dá)到5.31 cm,僅為最高濕度處理的82.07%。
注:各個(gè)時(shí)間點(diǎn)柱上不同字母表示不同處理間在0.05水平差異顯著。
圖2 濕度對(duì)球孢白僵菌Bb01菌株生長(zhǎng)的影響
由表3可知,相對(duì)濕度對(duì)菌落產(chǎn)孢量具有顯著影響,相對(duì)濕度為100%時(shí)產(chǎn)孢量最大,且產(chǎn)孢量隨著濕度的降低而降低,相對(duì)濕度為75%時(shí)10 d產(chǎn)孢量?jī)H為濕度為100%的0.64倍。菌落生長(zhǎng)與濕度具有良好的線性關(guān)系(R2=0.95)。
2.4 紫外線照射對(duì)菌落生長(zhǎng)情況的影響
由圖3可知,紫外線對(duì)球孢白僵菌Bb01菌株生長(zhǎng)有明顯抑制作用,隨著照射時(shí)間的延長(zhǎng)孢子基數(shù)變小。紫外照射120 min培養(yǎng)10 d后的菌落直徑為2.20 cm,平均僅為對(duì)照的38.57%,長(zhǎng)時(shí)間的紫外照射不利于球孢白僵菌孢子的活力,從而影響菌落的生長(zhǎng)。紫外線照射處理長(zhǎng)時(shí)間(75~120 min)內(nèi)差異不顯著,處理短時(shí)間內(nèi)差異極顯著??梢?,紫外照射超過75 min以上對(duì)菌落生長(zhǎng)影響不大,而短時(shí)紫外線照射對(duì)菌落生長(zhǎng)影響較大。
注:各個(gè)時(shí)間點(diǎn)柱上不同字母表示不同處理間在0.05水平差異顯著。
圖3 紫外線照射對(duì)球孢白僵菌Bb01菌株生長(zhǎng)的影響
由表4可知,球孢白僵菌Bb01菌株的產(chǎn)孢量隨紫外線照射時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸減少,可見紫外線照射對(duì)白僵菌的產(chǎn)孢量具有明顯的抑制作用;對(duì)照組與紫外線照射處理15 min的產(chǎn)孢量無(wú)明顯差異,與紫外線處理30 min以上產(chǎn)孢量差異極顯著;紫外線照射時(shí)間與菌落生長(zhǎng)均具有良好的線性關(guān)系(R2>0.90)。
2.5 青楊脊虎天牛成蟲被球孢白僵菌侵染后外部特征
由圖4可知,白僵菌對(duì)青楊脊虎天牛成蟲具有一定侵染能力,
侵染初期,成蟲活動(dòng)狀態(tài)與正常成蟲并無(wú)區(qū)別,隨著時(shí)間的延長(zhǎng)感染成蟲活動(dòng)減緩、不活躍,只附在枝條或防蟲網(wǎng)上,隨后死亡。白僵菌對(duì)蟲體侵染部位具有選擇性,由于成蟲外表堅(jiān)固、組織緊密,白僵菌侵染部位主要為胸部節(jié)間處、翅膀下部和腹部體壁薄弱部位。
2.6 球孢白僵菌Bb01對(duì)青楊脊虎天牛成蟲的侵染力 由表5可知,球孢白僵菌Bb01對(duì)青楊脊虎天牛成蟲具有侵染能力,但侵染率不高,僅為16.67%。
表5 球孢白僵菌Bb01對(duì)青楊脊虎天牛成蟲的侵染
處理處理數(shù)∥頭侵染數(shù)∥頭侵染率∥%
Bb0130516.67
CK1000
2.7 溫度對(duì)球孢白僵菌Bb01菌株侵染力的影響
由表6可知,溫度對(duì)菌株的侵染能力具有明顯影響,各溫度間對(duì)幼蟲的累計(jì)死亡率各不相同,28 ℃處理第2天已有幼蟲感染死亡,第4天20和26 ℃相繼出現(xiàn)死亡情況,26 ℃處理第8天供試幼蟲已全部死亡,直到第10天28 ℃處理幼蟲也全部死亡,低溫(14 ℃)下幼蟲累計(jì)死亡率最小,試驗(yàn)期達(dá)到26.67%,而高溫(32 ℃)下累計(jì)死亡率達(dá)到48.89%,低溫和高溫均不利于白僵菌對(duì)青楊脊虎天牛幼蟲的致病力。26 ℃ LT50用時(shí)最短,只有2.23 d,明顯低于其他溫度處理LT50,其次是28 ℃處理LT50為2.58 d??梢?,26~28 ℃下球孢白僵菌Bb01菌株對(duì)青楊脊虎天牛幼蟲的致病力最強(qiáng)。
2.8 濕度對(duì)球孢白僵菌Bb01菌株侵染力的影響
由表7可知,球孢白僵菌菌株對(duì)青楊脊虎天牛幼蟲的侵染能力隨著相對(duì)濕度的降低而降低,相對(duì)濕度100%處理時(shí)侵染力最大,第8天感染幼蟲已全部死亡,LT50為2.57 d;相對(duì)濕度為90%時(shí)的侵染力僅次于100%處理,供試期內(nèi)幼蟲全部死亡,LT50為2.83 d??梢?,球孢白僵菌Bb01菌株在相對(duì)濕度為100%~90%時(shí)對(duì)青楊脊虎天牛幼蟲的侵染力最強(qiáng)。
2.9 傳代方式對(duì)青楊脊虎天牛幼蟲侵染力的影響
由表8可知,不同傳代方式對(duì)青楊脊虎天牛幼蟲的累計(jì)死亡率有明顯影響,通過感染寄主所培養(yǎng)的菌株侵染力逐代增強(qiáng),F(xiàn)1~F3代均表現(xiàn)出較強(qiáng)的致病力,其中F3代致病力最強(qiáng)在第8天時(shí),供試幼蟲已全部死亡,LT50值最小,僅為1.81 d,顯著低于其他處理;通過培養(yǎng)基傳代后的累計(jì)死亡率隨著傳代越多致病力越弱,LT50用時(shí)越長(zhǎng),S1~S3代雖然也表現(xiàn)出良好的致病力,但各代致病力明顯低于F3代,S3代第4天累計(jì)死亡率僅為6.67%,僅為F3代的0.21倍,第10天S2和S3代累計(jì)死亡率分別為88.89%和84.45%,S3代LT50值最大,為2.64 d。
表
3 討論
目前白僵菌的培養(yǎng)主要采用PDA、SDAY和Czapek培養(yǎng)基[5-6],該研究采用6種不同基質(zhì)的培養(yǎng)基,結(jié)果表明在改良馬丁氏培養(yǎng)基上一定時(shí)間內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)最快,且菌落生長(zhǎng)厚實(shí)、緊密,培養(yǎng)條件最適宜,培養(yǎng)Bb01菌株應(yīng)首選改良馬丁氏培養(yǎng)基。相關(guān)研究表明,球孢白僵菌在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)可不同程度地利用單糖、雙糖和多糖等碳源和氮源,球孢白僵菌以蛋白質(zhì)和白砂糖為培養(yǎng)基質(zhì)時(shí)菌絲生長(zhǎng)迅速,而菌絲對(duì)甘露醇和硫酸銨為培養(yǎng)基質(zhì)時(shí)生長(zhǎng)則較慢[7-8]??梢?,不同成分的培養(yǎng)基質(zhì)對(duì)菌絲的生長(zhǎng)快慢具有決定作用,適宜的培養(yǎng)基質(zhì)和培養(yǎng)環(huán)境會(huì)促進(jìn)菌絲的快速生長(zhǎng)。
相關(guān)研究表明,不同溫度條件下白僵菌的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和對(duì)害蟲的致病性表現(xiàn)各不相同[8],該試驗(yàn)結(jié)果表明,球孢白僵菌Bb01菌株最適的生長(zhǎng)溫度為26~28 ℃,同時(shí)也是最佳的產(chǎn)孢溫度,溫度過低和過高菌株均不能快速生長(zhǎng)和有效產(chǎn)孢。徐艷聆等[9]研究表明14~32 ℃溫度下白僵菌均能進(jìn)行生長(zhǎng),并在26 ℃下生長(zhǎng)最優(yōu),與該研究結(jié)果相一致。不同溫度下對(duì)青楊脊虎天牛幼蟲進(jìn)行侵染結(jié)果表明,溫度可直接影響球孢白僵菌Bb01菌株的致病力。當(dāng)溫度過低或過高時(shí),菌株的致病力都不高,與不同溫度下白僵菌生長(zhǎng)量和孢子產(chǎn)量相吻合,溫度為26 ℃時(shí),白僵菌對(duì)幼蟲侵染能力最強(qiáng),且出現(xiàn)較早致死的現(xiàn)象,在8 d時(shí)累積死亡率達(dá)到100%,28 ℃處理也表現(xiàn)良好的侵染和致病效果。致死效果明顯高于14、20和32 ℃處理效果。溫度是菌落生長(zhǎng)以及孢子生產(chǎn)和萌發(fā)的主要因素,而孢子侵染是白僵菌致病的主要途徑[10]。球孢白僵菌可在較寬的溫度范圍內(nèi)生長(zhǎng),谷祖敏等[11]研究表明22~26 ℃下球孢白僵菌對(duì)蚜蟲有較強(qiáng)的侵染力,致死時(shí)間出現(xiàn)也最早,在26 ℃下5 d時(shí)的累計(jì)死亡率為100%,溫度上升到30 ℃后死亡率隨之下降,僅為90%,可見,高溫直接影響孢子萌發(fā)從而影響致病力。溫度降低能阻礙孢子的萌發(fā),從而延長(zhǎng)白僵菌的侵染和致死時(shí)間[12]?;诒狈綒夂虻奶攸c(diǎn),球孢白僵菌Bb01的施用理論上應(yīng)選擇春末夏初時(shí)的青楊脊虎天牛幼蟲期為宜,但林間施用影響因素較多(如風(fēng)、溫濕度和光照等),對(duì)具體應(yīng)用以及對(duì)青楊脊虎天牛蛹期的效果還有待進(jìn)一步探索。
戴君惕認(rèn)為濕度是能夠直接影響球孢白僵菌菌絲生長(zhǎng)的重要因素之一[13],當(dāng)相對(duì)濕度低于55%時(shí)菌絲基本不生長(zhǎng)或生長(zhǎng)很慢,隨著濕度的升高菌絲的生長(zhǎng)逐漸加快[14]。該研究中,隨著相對(duì)濕度的逐漸降低菌株的生長(zhǎng)量和產(chǎn)孢量逐漸降低,相對(duì)濕度為100%時(shí)菌落直徑達(dá)到6.47 cm,孢子量為7.11×108個(gè)/ml,孢子在適宜的濕度條件下才能夠萌發(fā),研究菌株濕度的生物學(xué)特性可為生產(chǎn)上將球孢白僵菌制成可濕性粉劑等生物殺蟲劑提供理論依據(jù)。濕度同樣也是影響白僵菌致病力的重要因素之一,菌絲需要適宜的濕度才能形成分生孢子,而在蟲體上的附著時(shí)間同樣受到濕度的制約。該研究表明,濕度越高球孢白僵菌對(duì)青楊脊虎天牛幼蟲的累計(jì)死亡率越高且用時(shí)越短,試驗(yàn)采用孢子浴法對(duì)試蟲進(jìn)行侵染,前期試驗(yàn)結(jié)果表明濕度越大產(chǎn)孢量也越大,所以濕度影響孢子的產(chǎn)出和萌發(fā)從而影響白僵菌的侵染力。孫魯娟等[15]研究表明濕度在95%時(shí)侵染力最大,濕度降到70%以下時(shí)侵染力明顯降低。室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)芎芎玫乜刂茲穸?,但在林間施用應(yīng)盡量選擇空氣濕度較大的陰天或雨天。
紫外線具有滅菌、抑菌的作用,實(shí)驗(yàn)室常用來(lái)殺菌準(zhǔn)備工作。該研究采用不同紫外照射時(shí)間對(duì)球孢白僵菌Bb01生長(zhǎng)和產(chǎn)孢量的影響,結(jié)果表明長(zhǎng)時(shí)間的紫外照射能夠明顯抑制供試球孢白僵菌菌落的生長(zhǎng)和產(chǎn)孢量,生長(zhǎng)量和產(chǎn)孢量隨著照射時(shí)間的延長(zhǎng)而減少。在自然環(huán)境中,白僵菌極易受到紫外線的照射造成生產(chǎn)力的下降或變異,形成不穩(wěn)定的性狀,紫外線的照射主要會(huì)造成球孢白僵菌內(nèi)DNA分子結(jié)構(gòu)的損壞,由于胸腺嘧啶二聚體的產(chǎn)生會(huì)造成DNA復(fù)制受阻,細(xì)胞最終死亡[10]。為了防止紫外線的侵害,資料顯示可在生產(chǎn)實(shí)踐中加入抗壞血酸等化學(xué)保護(hù)劑來(lái)起到防護(hù)作用[15]。
白僵菌感染昆蟲需要適宜的自然環(huán)境,如利于孢子萌發(fā)的溫度、濕度和紫外照射等條件,白僵菌致病力的強(qiáng)弱同樣受到當(dāng)時(shí)立地環(huán)境的制約(溫、濕、光、雨和風(fēng)等)[16],研究自然因素影響白僵菌對(duì)青楊脊虎天牛的致病力,對(duì)于野外實(shí)際防治青楊脊虎天牛具有理論指導(dǎo)意義。
完全變態(tài)昆蟲發(fā)育經(jīng)過受精卵-幼蟲-蛹-成蟲4個(gè)階段。目前,采用病原真菌對(duì)有害昆蟲的防治多對(duì)其幼蟲狀態(tài)進(jìn)行。該研究采用青楊脊虎天牛幼蟲高毒力菌株球孢白僵菌Bb01對(duì)成蟲進(jìn)行侵染,結(jié)果表明菌株對(duì)成蟲具有侵染力,但侵染效果只有16.67%,從死蟲蟲體上觀察主要侵染部位為胸部的節(jié)間處、翅膀下部和腹部體壁薄弱部位。有研究表明球孢白僵菌Bb202-1菌株對(duì)松褐天牛成蟲具有較高的殺蟲活性,統(tǒng)計(jì)累計(jì)死亡率為88%,這種侵染差異結(jié)果主要是由白僵菌菌種的寄主專一性和種間差異所造成的[17]。而研究不同侵染部位,結(jié)果表明成蟲足與腹部為主要感染部位,與該研究結(jié)果基本相同。李會(huì)平等[18]研究表明白僵菌對(duì)桑天牛蟲卵不能進(jìn)行侵染,對(duì)孵化的幼蟲和成蟲也無(wú)影響,對(duì)成蟲具有一定的侵染力。由于青楊脊虎天牛獨(dú)特的生物學(xué)特性,幼蟲生長(zhǎng)期基本都隱蔽在樹干中,而只有羽化期才暴露在樹干外進(jìn)行繁殖,該時(shí)期對(duì)青楊脊虎天牛防治具有重要意義,如何采取無(wú)公害、高毒力的病原真菌對(duì)青楊脊虎天牛成蟲進(jìn)行防治有待進(jìn)一步研究。
在生產(chǎn)實(shí)踐中,菌種的繼代培養(yǎng)常表現(xiàn)出產(chǎn)孢量降低、致病毒力減退等現(xiàn)象,如何對(duì)白僵菌進(jìn)行有效的定向培養(yǎng)以及菌株復(fù)壯后的良好致病力成為菌種培養(yǎng)的一個(gè)方向。該試驗(yàn)選用球孢白僵菌培養(yǎng)基繼代和蟲體繼代2種方式對(duì)青楊脊虎天牛幼蟲侵染力進(jìn)行比較,結(jié)果表明培養(yǎng)基繼代后菌株對(duì)寄主侵染能力減弱,蟲體繼代后菌株對(duì)寄主侵染能力增強(qiáng),與前人試驗(yàn)結(jié)果一致[19-20]。菌株繼代培養(yǎng)后侵染能力的變化是受自身遺傳物質(zhì)控制的,隨著傳代的繼續(xù)菌株內(nèi)基因組DNA發(fā)生明顯變化,傳代越多產(chǎn)孢量越低[21],培養(yǎng)環(huán)境的改變促使不同基因型核比例的改變,傳統(tǒng)培養(yǎng)的方式會(huì)使以異核形式存在的白僵菌體內(nèi)異核比例發(fā)生變化[22]。相關(guān)研究表明病原真菌的孢外蛋白酶和幾丁質(zhì)酶活性與侵染力有關(guān)[23-25],培養(yǎng)基上繼代培養(yǎng)后繼代越多產(chǎn)酶水平越小,對(duì)害蟲的致死中時(shí)越長(zhǎng);而蟲體培養(yǎng)上繼代越多產(chǎn)酶水平越高,致死中時(shí)越短,這可能是由于寄主表皮成分中含有能夠誘導(dǎo)水解酶產(chǎn)生的特殊物質(zhì)所致[18,26]。樊美珍等[27]認(rèn)為增加動(dòng)物性氮源比植物性氮源更能夠促進(jìn)白僵菌菌落格局的穩(wěn)定性;動(dòng)物性氮源可以有效增強(qiáng)菌落的產(chǎn)孢量和致病力[28]。白僵菌實(shí)際生產(chǎn)中要人為有效地控制菌株退化變異,選取優(yōu)良菌株并進(jìn)行培養(yǎng)改良,合理的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)成分可
以增強(qiáng)白僵菌菌株的生長(zhǎng)和產(chǎn)孢量從而為高致病性做物質(zhì)準(zhǔn)備。建議在以后的實(shí)踐中選用適合青楊脊虎天牛高毒力菌株的培養(yǎng)基中加入動(dòng)物性氮源(如蟲尸粉等)以保持菌株的生產(chǎn)活力,減小變異性。隨著蟲體傳代的繼續(xù),多代后高侵染力依然能夠保持有待進(jìn)一步研究。
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