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为解决埃及棉铃虫(Spodoptera littoralis)危害作物及化学农药弊端问题,研究人员开展球孢白僵菌(Beauveria bassiana)次生代谢产物对埃及棉铃虫作用的研究。结果显示其部分次生代谢产物杀虫效果显著,为害虫防治提供新方向。
在农业生产的大舞台上,害虫一直是让农民们头疼不已的 “捣乱分子”。其中,埃及棉铃虫(Spodoptera littoralis)堪称农作物的 “噩梦”,它对豆类、蔬菜等多种作物发起 “攻击”,严重破坏全球粮食生产,造成巨大经济损失。长期以来,人们依赖化学农药来对抗这些害虫,然而,化学农药就像一把双刃剑,在消灭害虫的同时,也带来了诸多问题。害虫逐渐产生抗药性,农药残留污染食物,还对传粉昆虫和害虫的天敌造成伤害。在这样的困境下,寻找绿色、可持续的害虫防治方法迫在眉睫。
来自埃及多个研究机构的研究人员挺身而出,聚焦球孢白僵菌(Beauveria bassiana)展开研究。球孢白僵菌是一种知名的昆虫病原真菌,在害虫防治领域潜力巨大,它能在适宜环境下引发害虫疾病,而且对非目标生物影响小,还能与植物建立有益的内生关系。不过,此前人们对其次生代谢产物的研究还不够深入。此次研究人员深入探索球孢白僵菌次生代谢产物对埃及棉铃虫的作用,期望为害虫防治开辟新道路。最终,研究成果发表在《Chemical and Biological Technologies in Agriculture》上。
研究人员主要采用了以下关键技术方法:一是分离和鉴定技术,从土壤样本中分离球孢白僵菌,通过形态学观察、18S rDNA 基因片段测序和系统发育分析进行鉴定;二是次生代谢产物提取与分离技术,分别从球孢白僵菌的菌丝体和培养基滤液中提取次生代谢产物,利用薄层层析(TLC)进行分离;三是生物测定技术,用分离得到的组分对埃及棉铃虫幼虫进行生物测定,观察多项指标;四是扫描电子显微镜(SEM)技术,用于观察幼虫体表变化;五是气相色谱 - 质谱联用(GC/MS)技术,分析活性组分的化学成分。
研究结果如下:
- 球孢白僵菌的鉴定:通过形态学观察和 18S rRNA 基因 PCR 扩增,确认分离得到的菌株为球孢白僵菌,其部分核苷酸序列与数据库中球孢白僵菌序列相似度达 100%,序列已提交至 GenBank。
- 次生代谢产物的分离:培养基滤液提取物经 TLC 分析得到 6 个主要条带(F0 - F5),菌丝体提取物得到 12 个条带(M1 - M12),这些条带对应的组分后续用于生物测定。
- 生物测定结果:多数组分处理后,埃及棉铃虫幼虫死亡率增加。F0 处理组死亡率最高,达 61.11%,M3 为 45.19%,M2 和 M8 均为 40.00%。F3、F0、M2、M8 和 M3 处理导致的总伤害最高。各处理组对蛹期和成虫期也有显著影响,如 M6 蛹化率最低,M2、M3 和 M9 诱导蛹畸形率较高,M3 和 M8 使成虫羽化率最低。
- 幼虫体表变化:扫描电子显微镜观察发现,处理后的幼虫表皮出现干燥、粗糙、皱纹等紊乱现象,与正常幼虫表皮差异明显。
- 活性组分的化学成分:对 F3、F0、M2、M8 和 M3 组分进行 GC/MS 分析,鉴定出多种化合物,如 1 - 己醇、2 - 乙基 - 1 - 己醇、2,4 - 二叔丁基苯酚(2,4 - DTBP)等。其中,2,4 - DTBP 首次在球孢白僵菌菌丝体中被检测到。
研究结论和讨论部分指出,球孢白僵菌的次生代谢产物对埃及棉铃虫具有显著的杀虫效果,为害虫综合治理(IPM)提供了新的生物活性物质来源。研究中鉴定出的多种化合物,如饱和脂肪酸甲酯、不饱和脂肪酸等,通过破坏昆虫表皮、影响细胞通透性等方式发挥杀虫作用。2,4 - DTBP 可能是 M2 和 M3 组分高杀虫活性的关键因素。该研究不仅证实了球孢白僵菌次生代谢产物的潜力,还为后续优化生产、开发新型生物农药奠定了基础,有望推动农业向绿色、可持续方向发展,减少化学农药的使用,保障生态环境安全和粮食生产安全。