编辑推荐:
微生物杀虫剂虽对环境友好,但因生产成本高、效果欠佳,在农田使用受限。本文综述了源自昆虫病毒的两种天然增效蛋白 —— 增强蛋白(enhancin)和融合蛋白(fusolin,杆状病毒中又称 GP37)的研究进展,并探讨了相关应用技术的发展前景。
微生物杀虫剂的应用现状
在农作物种植领域,与合成(化学)杀虫剂相比,微生物杀虫剂的使用范围极为有限,尤其是在发达国家。尽管微生物杀虫剂对脊椎动物(包括人类和牲畜)、大多数有益昆虫、植物以及环境都较为友好,但商业生产成本高昂,且在杀虫效果上逊色于合成杀虫剂,这使得其应用规模难以扩大。
增效剂与微生物杀虫剂联合使用的意义
将微生物杀虫剂与增效剂联合使用,能够显著增强微生物杀虫剂的效力,减少微生物杀虫剂的使用量。如此一来,不仅可以降低成本,还有助于推动微生物杀虫剂更广泛地被应用。因此,探索高效的联合使用方法意义重大。在增效剂的选择上,天然增效剂相较于合成增效剂,对脊椎动物和环境的危害通常更小,更具研究和应用价值。
昆虫病毒来源的天然增效蛋白研究进展
- 增强蛋白(enhancin):增强蛋白来源于感染昆虫的杆状病毒(baculoviruses)。它在提升微生物杀虫剂效果方面发挥着重要作用,其作用机制可能与影响昆虫肠道生理、促进微生物杀虫剂穿透昆虫肠道屏障等有关,但具体分子机制仍有待深入研究。
- 融合蛋白(fusolin):融合蛋白存在于昆虫痘病毒(entomopoxviruses)和杆状病毒中,在杆状病毒中它也被称为 GP37。融合蛋白同样具有增效潜力,它可能通过调节昆虫细胞的膜结构或功能,影响微生物杀虫剂进入昆虫细胞的过程,进而提高杀虫效率,但目前对其详细作用机制的了解还不够全面。
应用技术的发展前景
- 基因表达系统的改进:优化现有的基因表达系统,能够提高增强蛋白和融合蛋白的表达量和稳定性。通过调整表达载体、宿主细胞等因素,可以使这些增效蛋白更高效地生产,为大规模应用提供充足的物质基础。
- 转基因植物:利用转基因技术,将编码增强蛋白或融合蛋白的基因导入植物中,使植物自身能够表达这些增效蛋白。当害虫取食转基因植物时,增效蛋白可以与植物体内的微生物杀虫剂(如内生细菌产生的杀虫物质)协同作用,增强对害虫的防治效果。这一技术有望开辟微生物杀虫剂应用的新途径,但同时也需要关注转基因植物的安全性问题。
- 蛋白工程:对增强蛋白和融合蛋白进行工程改造,可进一步优化它们的增效性能。通过定点突变、结构域融合等技术手段,可以改变蛋白的活性、稳定性以及与微生物杀虫剂的协同作用方式,使其成为更理想的微生物杀虫剂增效剂。
昆虫病毒产生的增强蛋白和融合蛋白作为微生物杀虫剂的潜在增效剂,具有广阔的研究和应用前景。未来,随着相关技术的不断发展和完善,有望为农业害虫防治提供更加绿色、高效的解决方案。