综述：昆虫病原真菌对番茄潜叶蛾（鳞翅目：麦蛾科）的防治效能：系统综述与Meta分析

《Journal of Invertebrate Pathology》：Efficacy of entomopathogenic fungi against Tuta absoluta (Lepidoptera: Gelechiidae). A systematic review and meta-analysis

　　

番茄（Solanum lycopersicum L.）是全球最具经济重要性且消费最广泛的园艺作物之一。然而，全球番茄生产正受到南美番茄潜叶蛾 Tuta absoluta（Meyrick）（鳞翅目：麦蛾科）[同物异名（syn.）Phthorimaea absoluta] 的严重威胁。该害虫原产于秘鲁，在过去二十年间迅速扩散至欧洲、非洲、中东及亚洲。Tuta absoluta 具有较高繁殖力、较短世代周期以及隐蔽取食行为，因而每年可形成多个世代重叠发生。其幼虫潜食叶片叶肉组织并形成不规则坏死潜道，同时还可蛀食茎、顶芽和果实。在缺乏有效防控的情况下，侵染可显著削弱光合能力并降低果实品质，造成80%–100%的产量损失。

目前，温室与露地生产体系中的防治策略主要依赖高强度合成杀虫剂施用。然而，该策略已被证明不可持续。幼虫在潜道和果实内部隐蔽取食，降低了触杀型杀虫剂的防治效果；重复施药还加速了害虫对有机磷类、拟除虫菊酯类、阿维菌素（abamectin）、多杀菌素类（spinosyns）和二酰胺类（diamides）等多类药剂的抗性演化。与此同时，食品农药残留、土壤与水体污染以及对有益节肢动物的不利影响，也进一步凸显了化学防治的局限性。

上述挑战表明，亟需构建可持续的综合虫害治理（IPM）策略。利用昆虫病原真菌（EPF）进行生物防治是一种有前景的替代途径。肉座菌目（Hypocrealean）真菌，尤其是球孢白僵菌（Beauveria bassiana）、金龟子绿僵菌（Metarhizium anisopliae）、淡紫拟青霉（Purpureocillium lilacinum）和蜡蚧轮枝菌（Lecanicillium muscarium），已被证实对 T. absoluta 多个发育时期具有致病性。其感染过程始于分生孢子黏附于昆虫表皮，继而萌发，并通过机械压力以及蛋白酶、几丁质酶和脂肪酶等水解酶分泌穿透表皮。侵入血腔（hemocoel）后，真菌增殖并产生包括 destruxins 和 beauvericin 在内的毒性次级代谢产物，最终导致寄主死亡。

除作为接触型生物农药外，若干 EPF 物种还可作为内生菌（endophytes）发挥作用。球孢白僵菌和罗伯茨绿僵菌（M. robertsii）等可在种子处理、根系浸蘸或叶面施用后系统定殖于番茄组织内，且不引起植物病害症状。内生定殖可使真菌繁殖体免受紫外辐射和温度波动等环境胁迫影响，而这些因素通常限制叶面喷施后的持效性。内生型 EPF 还可降低产卵量、延缓幼虫发育、降低化蛹成功率、诱导植物防御通路并增强次生代谢物生成，从而对隐蔽性植食者提供系统性保护。

尽管已有大量实证研究表明 EPF 对 T. absoluta 具有防治效果，但其田间表现常受紫外辐射、极端温度和低相对湿度等环境因素限制，这些因素会降低分生孢子活力并削弱地方流行潜力。不同实验系统间结果差异显著，这种变异源于真菌属别与菌株毒力、孢子浓度、靶标虫态、环境条件以及施用方式的差异。迄今为止，尚缺乏针对 EPF 防治该害虫效应量及其驱动因素的综合性定量整合研究。

因此，本系统综述与Meta分析旨在：（i）量化昆虫病原真菌对 T. absoluta 的总体防治有效性；（ii）整合合并死亡率、致死中浓度（LC₅₀）与致死中时间（LT₅₀）估计值；（iii）识别导致处理结果异质性的关键调节变量，尤其是寄主发育阶段。通过整合全球证据，本研究为优化基于 EPF 的可持续 T. absoluta 治理策略提供了定量依据。

1. Introduction

本文围绕番茄潜叶蛾 Tuta absoluta 对全球番茄生产造成的严重威胁展开论述。研究指出，该害虫具有高繁殖率、世代重叠和隐蔽取食等生物学特征，能够潜食叶肉组织并危害茎、顶芽和果实，导致产量与品质显著下降。在现行防控体系中，合成杀虫剂虽被广泛使用，但因幼虫隐蔽取食降低药效，同时抗药性快速演化、环境污染及对非靶标有益生物的不良影响，使化学防治的可持续性受到质疑。基于此，文章提出将昆虫病原真菌（EPF）纳入综合虫害治理（IPM）框架的必要性。文中还概述了 EPF 的致病机制，即分生孢子黏附、萌发、表皮穿透及在血腔中增殖并产生毒素致死；同时强调部分 EPF 还具内生定殖能力，可通过系统分布增强对隐蔽性害虫的持续抑制。研究进一步指出，现有文献虽大量报道 EPF 的防治潜力，但不同研究间受菌株毒力、虫态、剂量、环境与施用技术影响，结果差异较大，缺乏系统的定量综合。因此，本研究设定了总体效能评估、LC₅₀ 与 LT₅₀ 合并估计以及异质性来源识别三大目标。

2. Material and methods

2.1. Search strategy and selection criteria

研究依据系统综述与Meta分析优先报告条目（PRISMA 2020）开展文献检索。检索数据库包括 Web of Science 与 Scopus，并采用布尔逻辑运算符和通配符组合与 Tuta absoluta、Phthorimaea absoluta、tomato leafminer、昆虫病原真菌、生物防治及相关真菌属名和效能指标相关的检索词。纳入标准包括：评价 EPF 对 T. absoluta 任一发育阶段的直接死亡率、致死中浓度（LC₅₀）或致死中时间（LT₅₀）；设有明确未处理对照；提供足够定量数据以计算效应量；且为同行评议论文。排除标准包括仅研究植物源提取物或合成化学药剂、缺乏定量死亡数据或仅提供观察性结果而无受控真菌处理的研究。

2.2. Data extraction

数据提取采用标准化表格独立进行。记录信息包括作者、发表年份、地理位置、真菌属及菌株、靶标虫态〔卵、1至4龄幼虫、蛹或成虫〕及施用方式，如叶面喷施、土壤灌施和内生接种等。研究人员提取处理个体总数及相应死亡事件数，并尽可能记录 LC₅₀〔spores mL^?1〕、LT₅₀〔days〕及其95%置信区间。

2.3. Statistical analysis and data synthesis

统计分析在 R 环境中完成，主要使用 meta 与 metafor 软件包。主要效应量为比例死亡率。纳入主要综合分析的数据共27个独立效应量，涉及1449个个体和956个死亡事件。考虑到研究之间存在显著生物学和方法学差异，研究采用随机效应模型估计合并死亡率、LC₅₀ 和 LT₅₀，同时给出共同效应模型作为比较。研究间异质性使用研究间方差（τ²）、不一致性统计量（I²）和 Cochran's Q 检验进行评估；连续变量则采用逆方差加权，并以限制性极大似然法（REML）估计 τ²。

2.4. Subgroup analysis and meta-regression

为探究异质性来源，研究开展了亚组分析与混合效应 Meta 回归。亚组分析按真菌属或物种层面分组，重点比较金龟子绿僵菌（M. anisopliae）、球孢白僵菌（B. bassiana）、Lecanicillium lecanii 及其他属的合并死亡率和异质性。混合效应 Meta 回归以 T. absoluta 靶标发育阶段作为分类预测变量，评估其是否显著调节真菌防治效能，并计算解释方差比例（R²）、调节变量总体检验（Q_m）及残余异质性（Q_e 与 I²）。

2.5. Publication bias assessment

发表偏倚通过漏斗图与 Peters 线性回归检验综合评估。漏斗图用于观察效应量相对于标准误的对称性；当 p < 0.05 时，Peters 检验结果被视为提示显著发表偏倚。

3. Results

3.1. Study selection and characteristics

系统检索共获得250条记录，去重后剩余215条用于题名与摘要筛选，其中153篇因与 EPF 或 Tuta absoluta 关联不足被排除。随后对62篇全文进行资格评估，最终50项研究纳入系统综述。由于并非所有研究均提供标准化且可合并的定量结果，真正进入不同 Meta 分析模型的研究数量较少：总体死亡率 Meta 分析纳入11项研究、形成27个独立效应量；LT₅₀ 分析纳入4项研究共6个效应量；LC₅₀ 分析仅有2项研究共12个效应量。因此，LC₅₀ 与 LT₅₀ 的合并估计需谨慎解读。

3.2. Characteristics of included studies

纳入研究覆盖多个地理区域，主要分布于非洲、亚洲、中东、欧洲和南美洲，共涉及21个国家。实验条件以室内生物测定为主，占51%；温室试验占33%；露地试验占16%。所评价的真菌菌株针对 T. absoluta 的所有主要发育阶段，包括卵、1至4龄幼虫、蛹和成虫。

3.3. Fungal species and strain diversity

球孢白僵菌与金龟子绿僵菌是研究最广泛的两类 EPF。多个本地分离株和商业制剂表现出较强致病力，例如来自肯尼亚的 ICIPE 分离株以及埃塞俄比亚的本地 M. anisopliae 和 B. bassiana 菌株。除这两类优势种外，文中还总结了 Metarhizium brunneum、M. robertsii、Purpureocillium lilacinum、Lecanicillium muscarium 等其他真菌资源，指出不同分离株在毒力、致死速度及寄主感染动力学上差异明显。

3.4. Experimental conditions and application methods

研究归纳了多样化施用方式。叶面喷施主要用于防治卵和叶表取食幼虫；土壤灌施或处理基质则多用于靶向土中化蛹阶段；内生接种包括种子处理、根系浸蘸和叶面施用，目的在于建立植物体内系统定殖；此外，还存在将真菌与性信息素系统结合的自传播装置，以针对成虫并促进水平传播。

3.5. Mortality outcomes

各研究中 EPF 处理后的死亡率在16.7%至100%之间波动，受真菌种类、菌株、剂量、暴露时长和虫态共同影响。幼虫阶段总体最敏感，部分研究在直接暴露或取食内生定殖植株后死亡率常超过80%–100%。卵死亡率亦可达到中高水平，并显著抑制孵化；蛹死亡率在适宜真菌和施用方式下常超过80%，尤其在土壤灌施条件下更为明显；成虫同样可被有效控制，部分 M. anisopliae 分离株对成虫死亡率可达95%。

3.6. Median lethal concentration (LC₅₀) outcomes

LC₅₀ 在不同真菌种类、菌株和试验条件之间差异很大。高毒力本地分离株的 LC₅₀ 可低至 1.2 × 10³ spores mL^?1，而部分商业 B. bassiana 制剂可高达 4.47 × 10⁷ spores mL^?1。这种差异表明菌株适应性和寄主敏感性在决定毒力阈值方面具有关键作用。

3.7. Median lethal time (LT₅₀) outcomes

LT₅₀ 在不同研究中约为1.03–8.7 days。高毒力 M. anisopliae 分离株可在较短时间内致死，例如某些成虫试验中 LT₅₀ 低至2.38 days；B. bassiana 对幼虫的 LT₅₀ 多位于3.67–5.2 days 范围，显示 EPF 整体具备较快致死能力。

3.8. Population effects

除直接致死外，EPF 还产生显著亚致死和种群水平效应。内生定殖与真菌暴露可降低成虫寿命、繁殖力和总体生殖潜力，并显著降低净增殖率（R₀）和内禀增长率（r）。同时，化蛹成功率、羽化率和幼虫存活率亦下降，从而扰乱 T. absoluta 的跨代种群动态。

3.9. Field efficacy

田间和半田间研究表明，M. anisopliae 与 B. bassiana 应用能够降低虫口密度、叶片潜道和果实危害，并提升商品产量，且具有较为有利的成本—收益表现，说明 EPF 具备实际农业应用潜力。

3.10. Overall mortality meta-analysis

主要死亡率 Meta 分析显示，在随机效应模型下，EPF 处理 T. absoluta 的合并死亡率为73.66%〔95% CI: 62.21–83.79%〕；共同效应模型下为70.39%〔95% CI: 67.92–72.81%〕。由于研究间存在显著生物学和方法学变异，随机效应模型被认为更适于反映总体效能。异质性极高，τ² = 0.0894，I² = 96.9%，且 Cochran's Q 检验结果显著，说明观察到的变异主要来自真实研究差异而非抽样误差。

3.11. Subgroup analysis by fungal genus

亚组分析表明，不同真菌类群之间的死亡率存在显著差异。M. anisopliae 的合并死亡率为81.06%，高于 B. bassiana 的69.83%。Lecanicillium lecanii 在单项研究中显示96.67%的较高死亡率，但由于仅有1项研究，证据强度有限；其他属真菌的合并死亡率为46.54%。亚组间总体差异检验显著，说明真菌类群是影响防治结果的重要因素。然而，即便在 M. anisopliae 和 B. bassiana 亚组内部，I² 仍然很高，提示菌株层级毒力差异和施用技术仍是关键影响因素。

3.12. Dose-response and speed of kill outcomes

时间—死亡数据综合分析得到合并 LT₅₀ 为2.97 days〔95% CI: 2.57–3.37 days〕，说明 EPF 在受控条件下可较快致死 T. absoluta。剂量—死亡 Meta 分析得出合并 LC₅₀ 为 6.77 × 10⁴ conidia/mL〔95% CI: 5.80 × 10⁴–7.91 × 10⁴ conidia/mL〕，证实其毒力具有明确剂量依赖性。两项模型均表现出很高异质性，但总体上支持 EPF 具有稳定而快速的病原活性。

3.13. Meta-regression, influence of host life stage

混合效应 Meta 回归证实，寄主发育阶段是解释死亡率异质性的关键调节变量。调节变量总体检验显著，且虫态可解释71.97%的研究间方差。结果显示，早期幼虫阶段，尤其是 L1–L2 和 L2 幼虫，相较基线组表现出显著不同的死亡响应，提示其对 EPF 更敏感；而3龄、4龄、蛹和成虫在该模型中未显示与参考组显著不同。尽管虫态解释了大量变异，模型仍存在显著残余异质性，说明菌株毒力、分生孢子浓度和制剂类型等因素同样重要。

3.14. Publication bias

漏斗图目视结果基本对称，Peters 线性回归检验亦未发现显著不对称性，表明本研究未检测到明显发表偏倚，现有合并效应不太可能因小样本研究偏向而被系统性夸大。

4. Discussion

4.1. Overall efficacy and fungal species performance

讨论部分认为，本研究为 EPF 防治番茄潜叶蛾提供了较有力的定量证据。73.66%的合并死亡率说明其在多种实验条件下具有较实用的抑制效果。M. anisopliae 在总体上优于 B. bassiana，但文章同时强调，这种属或种层面的比较并不能替代菌株层面的评价，因为不同分离株在酶活性、萌发速度和宿主适应性方面差异显著，可能导致完全不同的防治表现。

4.2. Speed of kill and dose response

作者指出，缩短致死时间对真菌杀虫剂开发至关重要，因为可减少害虫继续危害作物的时间窗口。综合结果表明，EPF 在实验条件下具有较快致死速度。与此同时，剂量效应关系明确，但不同菌株所需致死剂量差异很大，提示筛选适应当地生态条件的本地优良菌株具有现实意义。

4.3. Heterogeneity and the impact of host life stage

文章认为，高异质性是此类生物防治研究的典型特征，也说明 EPF 效果高度依赖应用背景。虫态是主要解释变量之一，早龄幼虫由于表皮较薄、在形成更深潜道前更易暴露，因此更易受真菌侵染。基于这一点，防治策略应重视按虫态精准施用。同时，文中指出卵和蛹也可作为重要靶标，尤其是利用土壤灌施控制入土化蛹阶段，体现多虫态协同治理的重要性。

4.4. Endophytic colonization and sublethal effects

对于叶内潜食幼虫，单纯依赖叶面喷施存在局限，因而内生定殖被视为关键补充途径。研究总结表明，B. bassiana 与 Metarhizium 属真菌可在番茄组织内系统定殖，并在直接致死之外显著降低繁殖力、成虫寿命、R₀ 和 r，延长发育历期。这些亚致死与跨代效应共同增强了种群持续压制能力。

4.5. Field efficacy and IPM implications

讨论还指出，温室和田间试验均支持 EPF 在降低潜叶、果实危害和总体虫压方面的应用价值。与广谱化学杀虫剂相比，EPF 通常与其他生物防治因子具有较好兼容性，更适合纳入 IPM 体系。文章还提到，结合性信息素的诱引—感染自传播装置可促进成虫间水平传播，从而在产卵前干扰其生殖过程，拓展了 EPF 的应用场景。

4.6. Limitations and publication bias

作者审慎指出本研究存在若干局限。首先，可用于定量合并的研究数量有限，尤其 LC₅₀ 和 LT₅₀ 数据基础较弱，因此相关结果应视为初步证据。其次，残余异质性仍较高，说明剂量、环境条件和制剂类型等变量尚未得到充分解析。再次，现有证据偏重实验室条件，而露地研究比例较低，受紫外辐射、温湿度波动等非生物胁迫影响，田间实际效果可能低于受控环境。最后，不同研究在施药方式、制剂类型和菌株鉴定精度上差异明显，也给跨研究比较带来困难。

5. Conclusion

结论认为，昆虫病原真菌，尤其是 M. anisopliae 和 B. bassiana，对番茄潜叶蛾具有较强且相对稳定的防治潜力。处理效果受寄主发育阶段显著影响，因此优先靶向高敏感的早龄幼虫，并结合内生定殖策略，可显著提升总体抑制效能。整体而言，这些结果支持将 EPF 作为合成杀虫剂的重要可持续替代方案纳入商业番茄生产的综合虫害治理（IPM）体系。未来研究应重点加强本地优良菌株挖掘、大尺度田间验证、制剂持效性改良以及与其他 IPM 组分的兼容性优化，以推动其商业化应用。