昆虫病毒的研究进展

昆虫病毒的研究进展

论文导读：至今国际上已有30多个国家和地区开展了昆虫病毒防治工作。目前应用基因工程技术改良病毒杀虫剂的途径主要有以下3条途径：（1）修饰病毒本身基因以提高杆状病毒的感染力。因此近年来人们在病毒增效因子和采用基因工程技术改造病毒杀虫剂等方面作了深入的研究。

关键词：昆虫病毒，类群，生物防治，增效因子，基因工程

1961年，美国应用棉铃虫核型多角体病毒(HaNPV)防治棉花、玉米、高粱、大豆、番茄等多种作物的害虫，取得较好的效果，并于1971年正式登记，是第一个工业化生产的昆虫病毒商品。20世纪70年代初，杆状病毒被FAO/WHO推荐为一种安全的生物杀虫剂用于害虫防治。杆状病毒杀虫剂应用最成功的例子是巴西的豆夜蛾NPV，在近100万hm2的大豆上应用，每年可节省费用1100万美元，同时还免去了1700万t化学农药的使用，具有巨大的经济和生态效益。［5］据不完全统计，至今国际上已有30多个国家和地区开展了昆虫病毒防治工作，已有50多种农林害虫得到了有效的防治。2.1我国昆虫病毒的应用进展我国的昆虫病毒防治开始于1973年左右，蒲蛰龙等在广东首次发现马尾松毛虫质多角体病毒（DpCPV）。1988—1993年间，在湖北、新疆、河南、河北等省利用松毛虫CPV病毒防治松毛虫，总计面积约7万hm2，其防治效果相当于当前的高效化学农药。另一项应用广泛的病毒是棉铃虫NPV病毒。论文检测。20世纪70年代，我国产棉区广泛开展了利用棉铃虫NPV防治棉铃虫的田间实验，并在湖北兴建了第一座国家投资建设的年产能力为30t的棉铃虫NPV制剂工厂。［6］武汉大学刘年翠等（1978）开始对菜粉蝶颗粒体病毒（PrGV）进行了系统深入的基础和应用研究。该制剂在我国29个省市、216个单位进行了1.33万hm2田间试验，标志着昆虫病毒杀虫剂应用研究和产业化基本模式已经形成。［7］戴冠群等（1973）在广州地区首次分离到斜纹夜蛾核型多角体病毒（PINPV）后，中山大学昆虫学研究所与广州市中达生物工程有限公司合作，于1998年生产出商品化的“虫瘟一号”病毒杀虫剂，杀虫效果良好，年产量达30t以上。［8］3病毒增效因子的研究3.1生物增效因子Tanada(1959)首次报道颗粒体病毒(GV)和核型多角体病毒(NPV)同时感染美洲粘虫(Pseudaletiaunipuncta)时，PuGV对PuNPV的增效作用。此外,还发现一种粉纹夜蛾颗粒体病毒TnGV(TrichoplusianiGranulosisVirus)对苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒（AcMNPV）和粉纹夜蛾核型多角体病毒（TnNPV）都有较高的增效活性,八字地老虎颗粒体病毒(XestiaCnigrumGranulosisVirus)也能增强八字地老虎核型多角体病毒对该种幼虫的感染。［9］因此，GV增强蛋白对NPV的增强作用是很普遍的。论文检测。此外还发现粘虫痘病毒的包含体也存在这种能加强NPV感染的增强因子。3.2非生物增效因子除了生物因子能有效地增强病毒的感染力外，一些非生物因子也对病毒有增效的作用，近年来光增白剂对杆状病毒的增效作用已引起人们的兴趣，因为光增白剂不仅能增强病毒的感染性，而且能有效保护杆状病毒免受紫外线辐射损伤，同时还在一定范围内扩大病毒宿主域，是一种很有应用潜力的杆状病毒增效因子。Shapiro等（1992）首次报道光增白剂能极大增强NPV的感染性，他们用二苯乙烯类光增白剂和舞毒蛾NPV(LymantriadisparNPV,LdNPV)混合喂食舞毒蛾幼虫，LdNPV的感染性大大增强，其LC50从18000降至10～44PIBs/mL，减少了99.9%。［10］Vail等用光增白剂TinopalLPW和AfMNPV混合喂食4种夜蛾科昆虫，分别为烟芽夜蛾(Heliothivirescens)、甜菜夜蛾(Spodopteraexigue)、粉纹夜蛾(Trichoplusiani)和美洲棉铃虫(Heliothiszea)，LT50值减少了52.4%，LC50值则减少了65.5%～92.6%。粉纹夜蛾和烟芽夜蛾对AfMNPV的敏感性最强，而甜菜夜蛾敏感性最差。另外，他们还发现了光增白剂增效作用的最适浓度为0.25%～1%，浓度为0.01%～0.1%时无明显增效作用，浓度过高则会抑制昆虫进食。［11］4遗传重组杆状病毒

为了提高杆状病毒的杀虫谱和杀虫速度，人们利用遗传工程对杆状病毒的基因进行修饰，目前应用基因工程技术改良病毒杀虫剂的途径主要有以下3条途径：（1）修饰病毒本身基因以提高杆状病毒的感染力；（2）在杆状病毒基因组中插入外源基因以增强病毒毒力；（3）用异源病毒重组来扩大杆状病毒杀虫谱。目前对第二条途径的内容研究得较多。4.1修饰病毒本身基因4.1.1缺失egt基因egt基因是杆状病毒在个体水平调控感染宿主生长发育的惟一已知基因。缺失egt基因的重组病毒可引起幼虫生长发育代谢的失调，加速感染虫体的死亡。［12］O’Reily等（1991）发现银纹夜蛾核多角体病毒的一个早期非必需基因蜕皮甾体尿苷二磷酸葡萄糖转移酶基因，该基因受早期启动子控制，编码的一个506aa蛋白能阻止幼虫蜕皮和化蛹，促进病毒自身的增殖。缺失该基因的重组病毒能比野生型病毒提早27.5h杀死粉纹夜蛾幼虫，受感染的幼虫取食量也减少了40%。［13］4.1.2修饰gP64基因gP64基因编码的64kD膜蛋白对病毒的附着和进入细胞有重要作用，Bonning等(1996)将AcNPV的gP64基因与专性杀甲虫的苏云金杆菌晶体毒素基因融合，并在大肠杆菌中表达，其表达产物可杀鳞翅目幼虫和甲虫。［14］4.1.3缺失p10基因P10蛋白是多角体膜的纤维结构成分，Maeda等(1995)发现缺失p10基因的重组病毒在昆虫中肠释放病毒粒子的效率提高，毒力因而提高2倍，但对紫外线等的抵抗力降低。［15］4.1.４pp34基因缺失AcMNPVpp34基因编码的多角体膜蛋白(Polyhedralenvelopeprotein)是构成多角体膜的主要组分。Zuidema等(1989)用插入失活法破坏这一基因后，病毒多角体外周不存在膜状结构，而病毒的感染性有所提高。pp34基因缺失病毒对寄主感染性提高的原因，可能与该病毒的病毒粒子更容易从多角体中释放有关。［16］4.2插入外源基因4.2.1插入昆虫激素基因目前已有羽化激素、利尿激素（DH）、保幼激素酯酶（JHE）和蜕皮激素（PTTH）、促前胸腺激素PTTH基因等被重组到杆状基因组在并得到表达。Eldridge等（1991）从烟青虫(Heliothisassulta)中将羽化激素的cDNA克隆，并被AcNPV在昆虫细胞中表达。纯化的重组羽化激素注入草地贪夜蛾(Spodopterafrugiperda)蛹体内，可激发蜕皮行为，对烟草天蛾幼虫有活性。［17］Maeda(1989)将一种昆虫利尿激素基因重组到BmNPV中感染昆虫幼虫，结果使幼虫的血淋巴比野生型病毒感染的少30%，感染幼虫的时间也缩短了一天。［18］Hammock等（1990）把烟芽夜蛾中分离的JHE插入到AcNPV中得到重组病毒感染1龄的粉纹夜蛾幼虫，能减少幼虫的取食和体重，并使虫体变黑，但对高龄幼虫的LT50(半致死时间)和LD50(致死中量)值并无影响。论文检测。［19］4.2.2插入昆虫毒素和细菌毒素基因目前将昆虫专性毒素和细菌毒素引入杆状病毒基因组的成功例子有γ-内毒素、蝎神经毒素、螨神经毒素、马蜂毒素、蜘蛛神经毒素和Bt杀虫基因等。Stewart等（1991）将一种北非蝎的神经毒素基因插入AcNPV基因组中，感染幼虫的致死时间比野生型病毒感染的幼虫缩短25%。［20］Wood(1994)把螨神经毒素和蜘蛛神经毒素基因插入AcNPV基因组构建的重组病毒，其杀虫效力有所提高。［21］Tomalski（1993）等将马蜂毒素基因插入Ac-NPV中并获得表达，但重组病毒的毒力未见明显提高。［22］Merrywheather等（1990）构建的一株含Bt杀虫基因、多角体阳性的重组病毒，其毒素基因在昆虫细胞中能表达有活性的毒蛋白，但添饲感染粉纹夜蛾二龄幼虫时其LD50为132PIB/虫，比野生型病毒反而高64PIB/虫，这可能是由于重组病毒的亲本病毒与野生型病毒不是同一株系所致，或者是毒蛋白的拒食效应使幼虫吞食病毒多角体减少。［23］4.2.3插入植物蛋白酶抑制剂基因植物蛋白酶抑制剂基因编码的植物蛋白酶抑制因子作为植物抵抗害虫的天然防御体系，近年来已引起人们的注意。季平等（1996）把慈姑蛋白酶抑制剂B基因插入家蚕BmNPV基因组中，获得了带慈姑蛋白酶抑制剂B基因的重组家蚕BmNPV。重组病毒对家蚕的致病能力比野生型病毒稍有增强的倾向，半数致死时间(LT50)可提早10h左右。［24］4.2.4插入昆虫病毒增强蛋白基因昆虫病毒增强蛋白基因编码的昆虫病毒增强蛋白是一种磷脂蛋白，分子量在89～110kD。［25］Lepore等（1996）用基因工程的方法构建含有增强蛋白基因的重组病毒AcMNPV，该重组病毒表达的蛋白分子，其生物活性和生化性质与原始的增强蛋白相同。［26］4.3用异源病毒重组来扩大杆状病毒杀虫谱杆状病毒杀虫范围狭窄，一般只能感染一种或几种害虫。可以通过异源杆状病毒之间的重组来实现扩大杆状病毒杀虫范围。胡远扬等（1998）用荧光素酶基因（Luciferase）作为报导基因，构建了包括蟑螂浓核病毒基因组两末端倒置重复序列ITRs(invertedterminalrepeat)、SV40启动子、Luciferase、SV40PolyA信号序列组成的重组蟑螂病毒表达质粒，筛选获得两个完整的含荧光素酶基因的重组蟑螂浓核病毒表达质粒克隆，为构建杀灭蟑螂重组病毒奠定了基础。［27］袁哲明等（2000）证实，从棉铃虫GV基因中扩增表达的P102融合蛋白能提高苏云金杆菌对棉铃虫幼虫的感染率，从粉纹夜蛾GV基因组中扩增表达的P96蛋白显著提高了HaNPV对锦铃虫的毒力。［28］5病毒杀虫剂的发展展望病毒杀虫剂是一种靶标专一的杀虫剂，它能导致害虫染病爆发和流行，可在几年内将虫害维持在经济阀值以下，而且它不杀死天敌，是一类具有良好应用前景的杀虫剂。但是，目前病毒杀虫剂也存在杀虫范围太窄、生产困难、作用速度缓慢等问题。因此近年来人们在病毒增效因子和采用基因工程技术改造病毒杀虫剂等方面作了深入的研究。相信随着在分子水平和细胞水平对病毒细胞相互作用机制的进一步了解，一定能使病毒杀虫剂能得到广泛应用，造福人类。

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