昆虫病原真菌诱导飞蝗（Locusta migratoria migratorioides）生化与分子谱改变及其生物防治潜力研究

本研究针对蝗虫（Locusta migratoria migratorioides）带来的严重农业生态威胁，系统评价了球孢白僵菌（Beauveria bassiana）和金龟子绿僵菌（Metarhizium anisopliae）在半田间条件下对其生化与分子谱的影响。研究显示两种真菌均表现出显著杀虫效果，可导致蝗虫若虫蛋白质、碳水化合物和脂质储备显著减少，并引起关键酶活性及血淋巴蛋白谱改变。该研究为深入理解其杀虫机制及开发可持续生物防治策略提供了重要依据。

　　

蝗灾是长期困扰非洲、亚洲及南欧地区农业生产的重大生物灾害，其中飞蝗（Locusta migratoria migratorioides）因其密度依赖型相变现象而尤为突出——种群密度升高时可形成大规模迁徙群，对农作物造成毁灭性破坏。化学农药虽能快速控害，但易引发环境污染、害虫抗药性和非靶标生物伤害等问题。因此，开发环境友好且可持续的生物防治策略成为研究热点，昆虫病原真菌特别是球孢白僵菌（Beauveria bassiana）和金龟子绿僵菌（Metarhizium anisopliae）因其广谱杀虫活性和相对安全性受到广泛关注。

尽管这两种真菌在生物防治中的应用潜力已被认可，但其在感染过程中对蝗虫生理生化及分子层面的具体影响机制，尤其是随时间动态变化的酶活性及蛋白表达谱的改变，尚缺乏系统比较研究。为此，研究人员在《Journal of Natural Pesticide Research》上发表论文，深入探究了这两种真菌对飞蝗第五龄若虫的致病效应及其背后的生化分子机制。

本研究采用半田间实验设计，在埃及吉萨的植物保护研究所进行。供试昆虫为飞蝗五龄若虫，真菌菌株分别为B. bassiana (AUMC9896) 和 M. anisopliae (AUMC5130)，均来源于埃及农业研究中心昆虫生物技术与分子生物学单位的生物杀虫剂生产部门。研究测定了两种真菌的LC₅₀和LC₉₀浓度，并以此处理蝗虫。通过生物化学方法（如Bradford法测定蛋白质、磷香草酚法测定脂质、蒽酮法测定碳水化合物）分析了主要营养物质的含量变化；采用酶活性测定方法分析了蛋白酶、几丁质酶和海藻糖酶活性；并利用SDS-PAGE（十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶 electrophoresis）技术对血淋巴蛋白进行分离和分子量鉴定，以揭示蛋白表达谱的动态变化。

3.1. 半田间条件下真菌菌株的药效

研究结果显示，两种真菌均表现出较强的杀虫活性。在处理7天后，B. bassiana在其LC₅₀和LC₉₀浓度下分别导致48.30%和87.33%的若虫死亡率；M. anisopliae在相应浓度下则导致47%和85%的死亡率，两者无显著差异，表明这两种真菌在半田间条件下对飞蝗若虫具有相近的直接致死能力。

3.2. 总蛋白质、脂类和碳水化合物的测定

真菌感染显著破坏了蝗虫的能量代谢。与对照组相比，用LC₅₀浓度的两种真菌处理7天后，总蛋白质含量显著降低（B. bassiana降低51.10%，M. anisopliae降低53.39%）；总碳水化合物（B. bassiana降低12.98%，M. anisopliae降低18.26%）和总脂质（B. bassiana降低24.58%，M. anisopliae降低38.14%）也呈现明显下降趋势。这些结果表明，真菌侵染过程中大量消耗寄主体内的营养物质以支持自身生长和发育，从而导致寄主生理功能衰竭。

3.3. 酶活性

研究还发现，真菌处理显著改变了蝗虫体内关键酶的活性。蛋白酶和几丁质酶活性在处理组中普遍升高，这可能是真菌分泌的穿透相关酶和寄主免疫应答（如酚氧化酶原激活系统）共同作用的结果；相反，海藻糖酶活性显著降低，表明真菌干扰了寄主的能量代谢稳态，可能通过消耗海藻糖储备或抑制寄主相关酶活性实现。

3.4. 真菌生物防治剂暴露后飞蝗若虫血淋巴蛋白质改变的分析

SDS-PAGE蛋白谱分析进一步揭示了真菌感染引起的分子水平变化。例如，高分子量蛋白条带（约232 kDa）在处理组中消失；B. bassiana处理5天后在~210 kDa处出现一条新增条带，而M. anisopliae在同一时间点于~212 kDa处出现特异条带；此外，在~47–65 kDa范围内的条带在处理3天和5天时出现，但在7天时消失。这些变化反映了真菌感染过程中蛋白质的降解、修饰以及可能的新蛋白表达，为理解病原-寄主互作提供了分子证据。

本研究通过多层次的分析表明，球孢白僵菌和金龟子绿僵菌通过直接致死作用、营养剥夺、以及引起关键酶系统和蛋白表达紊乱等多重机制，有效抑制飞蝗种群。这些真菌不仅导致蝗虫大量死亡，更重要的是它们破坏了蝗虫的生理稳态，如能量代谢和免疫应答。该研究详细阐释了两种昆虫病原真菌的致病机理，为其在蝗虫生物防治中的高效利用提供了理论依据和实践指导，对发展可持续农业及生态友好型害虫治理策略具有重要意义。