球孢白僵菌固态发酵生产生物农药对绿蝽的高效生物防治研究

【字体: 时间:2025年05月15日 来源:Biocatalysis and Agricultural Biotechnology 3.4

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  针对合成农药滥用引发的环境与粮食安全问题,研究人员以啤酒糟为底物,通过固态发酵(SSF)探究球孢白僵菌(Beauveria bassiana)分生孢子对绿蝽(Nezara viridula)的致病性。发现 9 天发酵分生孢子浓度达 5.18×10? CFU/g dm,14 天致死率 96.2%,为绿色防控提供新途径。

  在现代农业的发展进程中,农药的大量使用如同双刃剑,在保障作物产量的同时,也引发了日益严峻的环境危机与食品安全隐患。化学农药的滥用不仅导致农田生态系统失衡,威胁非靶标生物的生存,还使得农药残留问题成为全球粮食供应链的重大风险。以大豆等豆科作物为例,绿蝽(Nezara viridula)作为重要的植食性害虫,其危害常导致作物减产甚至品质下降,而传统化学防治手段的局限性愈发凸显。在此背景下,开发环境友好、可持续的生物防治技术成为农业领域的迫切需求。
西班牙巴伦西亚大学的研究人员聚焦于微生物源生物农药的开发,开展了以球孢白僵菌(Beauveria bassiana)为核心的固态发酵(Solid-State Fermentation, SSF)研究,相关成果发表在《Biocatalysis and Agricultural Biotechnology》。这项研究旨在评估以啤酒糟为底物进行固态发酵生产的球孢白僵菌分生孢子对绿蝽的致病性,以期为大豆田及其他豆科作物提供安全高效的微生物防治产品。

研究采用的关键技术方法包括:利用 0.5 L 和 1.5 L 填充床生物反应器及托盘生物反应器进行实验室规模的固态发酵,通过 Neubauer 计数板监测分生孢子浓度,采用酶活测定法检测蛋白酶和几丁质酶活性,并通过喷雾法对绿蝽成虫进行为期 14 天的生物测定以评估致病性。

分生孢子与酶活性生产


研究显示,在三种生物反应器中,固态发酵第 9 天均达到分生孢子产量峰值,其中最高浓度达 5.18×10? 分生孢子 /g 干物质(dm)。蛋白酶和几丁质酶活性在第 7 天达到最高,分别约为 4500 U/g 干物质和 500 U/g 干物质。主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)表明,分生孢子浓度与两种酶活性密切相关,提示其在侵染过程中的协同作用。

致病性评估


通过液体分生孢子制剂喷雾处理绿蝽成虫的生物测定显示,处理后第 7 天和第 14 天的最高死亡率分别达 67.5% 和 96.2%。这一结果证实了球孢白僵菌固态发酵产物对绿蝽的显著致死效果,且随着时间推移防控效果持续增强。

研究结论表明,以啤酒糟为底物通过固态发酵生产球孢白僵菌生物农药是替代化学农药的可行方案。高浓度分生孢子与蛋白酶、几丁质酶活性的协同作用,不仅体现了球孢白僵菌作为好氧微生物在供氧充足条件下的高效生产特性,也揭示了其通过酶解昆虫体壁实现侵染的作用机制。该研究为豆科作物害虫的绿色防控提供了创新思路与技术支撑,有望在减少化学农药依赖、维护农业生态平衡方面发挥重要作用。同时,研究中所采用的固态发酵体系及生物测定方法为其他微生物源生物农药的开发提供了可借鉴的技术路径。

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