2.昆虫病原微生物

第十六章

昆虫病原微生物和昆虫疾病流行学周湘学六507QQ178733067xzhou@1概念辨析化学

农药生物

农药绿色

农药生物源农药2概念辨析生物防治绿色防控综合治理化学防治3有害生物概念回顾生物防治基于生态原理来控制有害生物捕食、寄生、拮抗、竞争以虫治虫、以菌治虫、以菌治菌生物防治的优势与局限不易产生抗药性、持效、特异性高、不引发次生灾害成本高、迟效、不稳定、货架期短、品种不够丰富等生物防治融入于综合治理策略中4Biologicalcontrolisamethodofcontrollingpests(includinginsects,mites,weedsandplantdiseases)usingotherlivingorganisms.Itreliesonpredation,parasitism,herbivory,orothernaturalmechanisms,buttypicallyalsoinvolvesanactivehumanmanagementrole.Itcanbeanimportantcomponentofintegratedpestmanagement(IPM)programs.Therearethreebasictypesofbiologicalpestcontrolstrategies:importation(sometimescalledclassicalbiologicalcontrol),augmentationandconservation.Naturalenemiesofinsectpests,alsoknownasbiologicalcontrolagents,includepredators,parasitoids,andpathogens.Biologicalcontrolagentsofplantdiseasesaremostoftenreferredtoasantagonists.Biologicalcontrolagentsofweedsincludeherbivoresandplantpathogens.56ET经济阈值或防治指标，是指害虫的某一密度，在此密度下应采取控制措施，以防止害虫密度达到经济为害水平。IPM强调人与有害生物的协调共存，除刚入侵未定殖的生物外重在最大限度利用天敌和病原物，尽量减少化学农药的使用7生物农药本课程侧重于介绍活体生物农药生物源农药：抗生素农药等

8生物源农药作用模式9Modes-of-action(MoA)ofcommerciallydevelopedpesticidesgroupedbasedonfunctionalcategoriesoftargetedbiochemicalsystems.Forsimplicityofdiscussion,MoAwerecategorizedintooneofninefunctionalgroups.DatawereretrievedfromtheHerbicideResistanceActionCommittee(HRAC,http://www./),theFungicideResistanceActionCommittee(FRAC,http:///frac/index.htm),andtheInsecticideResistanceActionCommittee(IRAC,http://www.

/)(AccessDecember2010).SCIEnvironmentalMicrobiologyAppliedandEnvironmentalMicrobiologyAppliedMicrobiologyandBiotechnologySystematicandappliedmicrobiologyMicrobialEcologyMycologicalResearchResearchinmicrobiologyFungalecologyFORESTECOLOGYANDMANAGEMENTJournalofAppliedMicrobiologyEcologicalModellingMicrobiologicalResearchPestManagementScienceMycosesAnnalsofAppliedBiologyExperimentalParasitologyJournalofInvertebratePathologyFEMSMicrobiologyLettersMycologiaBiologicalControlBiocontrolJOURNALOFECONOMICENTOMOLOGYCanadianJournalofForestResearchMycopathologiaLettersinappliedmicrobiologyEnvironmentalEntomologyEntomologiaExperimentalisetApplicataWorldJournalofMicrobiologyandBiotechnologyJournalofpestscienceCanadianJournalofMicrobiologyJournalofAppliedEntomologyMYCOSCIENCEAppliedEntomologyandZoologyEuropeanJournalofEntomologyJournalofgeneralandappliedmicrobiologyBiocontrolScienceandTechnologyBrazilian

Journal

of

Microbiology

BiocontrolSciencePolishJournalofMicrobiologyMicrobiologyAnnalsofMicrobiologyEntomologicalScienceAfricanJournalofMicrobiologyResearchInternationalJournalofPestManagementJournalofEntomologicalScience10SCI第一节昆虫疾病的基本概念一、昆虫疾病疾病（disease）：有机体受伤害或被侵染的反应状态或过程。非传染性疾病：理化因素、营养及自身发育等引起的机体的生理代谢失调；传染性疾病：病原微生物寄生引起害虫的微生物防治：利用害虫的病原微生物及其代谢产物来防治害虫的方法。11Steinhausthenon-infectiousdiseasesusingthefollowingcategories:mechanicalinjuries;Injuriescausedbyphysicalagents;injuriescausedbypoisonsorchemicalagents;diseasescausedbynutritionaldisturbancesordeficienciesofpropernutriments;Diseasescausedbyderangedphysiologyandmetabolism;geneticdiseasesorinheritedabnormalconditions;congenitalanomaliesandmalformations,non-genericteratologies;certaintumorsandneoplasm(i.e.,thosenotassociatedwithmicrobes);disturbancesindevelopmentandinregenerativecapacityoftissues;injuriescausedbyparasitizationorinfestationbyotherinsectsorarachnidsorbypredation.12TanadaandKaya(1993)summarizedthecategoriesofinsectdiseasesthepresenceorabsenceofaninfectiousmicroorganism;theextentofthedisease;(3)thelocationorsiteofthedisease;thecourseofthedisease;thesourceoftheinfectiousagent;theetiologicalorcausalagent;thedistributionorprevalenceofthediseaseinaninsectpopulation;themethodoftransmission;thebasisofsequence13昆虫病原生物entomopathogen病毒（核型多角体病毒）细菌（苏云金芽孢杆菌）真菌（白僵菌、绿僵菌）原生动物（微孢子虫）线虫14昆虫与微生物关系——共进化互利致病15专性致病菌专性共生菌共栖昆虫病理学16立克次体沃尔巴克体族Wolbachieae寄主专化程度低173.感病昆虫的症状和病征症状symptom：感病昆虫表现出来的机能和行为上的反常；病征sign：虫体构造上的病态变化；综合病征syndrome：症状和病征，代表一种疾病的症候群,作为鉴别感病昆虫的依据18主要症状和感病虫尸：行为和反应异常消化障碍发育障碍生殖障碍体色变化因病致死后的虫尸感病致死虫尸内含病原物19二、病原微生物对昆虫的侵染（一）侵染途径和疾病的传播侵染途径由口部经消化道侵入：细菌、原生动物、病毒；由体壁或气孔侵入：真菌和某些线虫20表16-1直接传播21疾病传播方式：水平传播：细菌病、真菌病、线虫病垂直传播（传给子代）：病毒病、原生动物病实际应用中，应尽量创造病原物与害虫接触的机会，促进其在害虫种群内的传播22(二)感染类型感染infection:一种病原微生物侵入易感染寄主引起可测的病理变化;感染速度:急性,慢性,潜伏性;感染次序:原发性,次生性分布范围:偶发性,地方性,流行性感染程度:局部,全身性23Courseofinfection24致死侵染周期科赫法则25三、昆虫疾病的流行（一）自然界中的昆虫疾病流行学流行病（epizooticdisease）在广大地区内感染生物种群中大量个体的疾病，患病率短期内急剧增加；地方病（enzootics）常在某一地区和某种群内发生的疾病，发病率不高；侵染循环，感病致死后病原继续传播扩散再侵染影响昆虫种群波动（up-downeffect）26现患率（prevalence）：特定时间受危害的寄主的数量或占种群的比例；发病率（incidence）：一定时间间隔内特定种群中新病例的数量；感染率（infectiverate）用生物测定来衡量；传播率（transmissionrate）相互接触的易感与感病寄主数量的比例常数2728PT在自然条件下，以病毒流行学最常见，真菌流行病次之真菌流行病常发生在春季和梅雨季叶面害虫种群内易发生流行病29环境第二节影响流行病的主要因素30病原寄主一.病原的影响病原密度pathogendensity：首要因素时空扩散dispersal(空间分布)和传播transmission感染力infectivity和潜伏期latency致病性pathogenicity和毒力virulence专化性specificity：寄主范围在生境中的长期宿存survival314.致病力和毒力同种病原的不同变种和品系对同种昆虫可表现出不同的致病性和致病力；菌株异质性可在基因水平上加以区别；可采用生物学、理化方法等提高菌株的防治效果32Pathogenicity致病性isaqualitativetermandforagivenhostandpathogen,itisabsolute,whereasvirulence（毒力）quantifiespathogenicityandisvariableowingtothestrainofthepathogenortoenvironmentaleffects.剂量Dosagethequantityofanactiveagent(i.e.,entomopathogen昆虫病原物)towhichaninsectisexposedatanyonetime.dependinguponthehostsusceptibilityintermsofmortality,infection,ortimetodeathaslethaldose(LD),effectivedose(ED),orlethaltimetodeath(LT).生物测定半致死剂量LD5033毒素toxins：毒杀寄主、免疫抑制、抑菌竞争毒素同化作用内毒素外毒素分解作用分解产物345.病原的专化性病原的应用范围（防治对象的种类）应用前提：对人类和脊椎动物安全潜在的生态风险：对益虫（蜜蜂、家蚕）的影响，以及对人畜健康的影响病原的杀虫谱小356.存活力宿存结构：病毒的包涵体；细菌芽孢；真菌的休眠孢子、厚垣孢子、分生孢子或菌丝体；微孢子虫的包囊；宿存场所：寄主虫尸、土壤、植物、次生或替代寄主；宿存能力决定了病原定殖（establishment）的可能性36影响应用策略（根据定殖能力）：引种（可长期宿存）接种式放菌（可传播，不能过冬）淹没式放菌（传播率极低）37二.寄主的影响易感程度：典型感病昆虫、非典型感病昆虫、未感染的易感者、潜伏感病者、未感染的免疫者、带菌健虫种群密度、空间分布、数量动态性比、年龄组配行为第二寄主38易感性susceptibility生物受某种刺激的影响或受某寄生物或病原侵害的倾向状态不同虫种、不同种群、不同发育阶段的昆虫易感性都不同环境因素影响昆虫易感性用LD50来衡量田间应用时需注意易感虫期，要掌握害虫习性39三.环境条件的影响包括理化因子和生物因子,对病原和寄主方面以及两者关系都有影响大气与水环境：温度和湿度、阳光（UV）和降雨量植物：表面微环境、植物化学、特殊结构土壤：reservoir；理化性质、土壤类型、土壤生物通过筛选和改造获得耐环境胁迫的菌种菌株40第三节防虫作用和病原增殖一、微生物防治害虫的作用（一）速效性短期防治使用特点与化学农药相似，反复应用以达到防治目的与化学农药的区别：选择性；害虫不易产生抗性；对种群影响多方面41速效？实际上致死侵染阶段的长短可因病原种类而已，取决于使用剂量和害虫的易感性例如：苏云金芽孢杆菌类的使用接近化学农药，特点是品系多，分布广昆虫抗性发展42（二）长效性持久防治能在害虫种群内滞留，感染子代短期内的死亡率并非检验微生物农药效果的唯一标准不应要求这类微生物农药有很高的致死率多应用于稳定生境，如森林、果园、草地43二、病原的增殖田间应用需要大量病原微生物（侵染体）离体培养（适用于兼性病原）：固体发酵培养；液体深层发酵培养活体培养（专化菌）：收集野外健康虫接种；室内饲养虫接种；田间收集感病虫体；昆虫组织培养4445Bothpathogenandhostadapttomaximizetheirownreproductiveoutputandultimatefitness.BIZARREINTERACTIONSANDENDGAMES:EntomopathogenicFungiandTheirArthropodHosts46RoyHE,SteinkrausDC,EilenbergJ,HajekAE,PellJK.2006.AnnualReviewofEntomology51:331-357.BEHAVIORALFEVERtheelevationofbodytemperatureininfectedinsectsabovethatnormallyoccurringinuninfectedinsects.Infectedinsectsachievethisbyseekingoutlocationsintheenvironmentthatareatahighertemperature

（basking）,andtheoutcomeisdeathorsuppressionofthepathogenandadelayinthetimeuntildeath.Itisanenergeticallycostlyprocessandisnotinevitablybeneficialtohosts47REPRODUCTIVEBEHAVIORDirectEffectonFecundityReductioninfecunditycanincreasepathogenfitnessbydivertinghostresourcessuchasenergytothepathogeninfectedhostsproducefewerprogeny.IncreaseinSexualAttractivenessofInfectedHoststoMatesResponsetoandProductionofSexPheromones4849SOCIALBEHAVIORMostcoloniesprovideconditionsthatfavormicrobialgrowth:highhumidityandstabletemperatures.pathogendisseminationcouldbehighwithincoloniesHostbehaviorsobservedinclude:

increasedgrooming,increasednestcleaning,secretionofantibiotics,pathogenavoidance,dispersalofinfectedindividuals,relocationoftheentirecolony.50PHOTOTROPICANDGEOTROPICRESPONSESSciarid菇蚊flylarvaedyingfrominfectionwithEryniasciariaeatthe