《Journal of Invertebrate Pathology》:The influence of environmental factors and inducible enzyme fermentation broth on the lethality of Beauveria bassiana to Xylotrechus rusticus larvae
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•环境温度可能会影响白僵菌 Bb01的致病性。•相对湿度、紫外线照射也可能影响白僵菌 Bb01的致病性。•诱导产生的酶类发酵液可能会影响白僵菌 Bb01的致病性。引言寄生于昆虫的昆虫病原真菌作为一种环保且可持续的害虫控制手段具有巨大潜力。已有多种真菌被用于生物防治,包括白僵菌、绿
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环境温度可能会影响白僵菌 Bb01的致病性。
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相对湿度、紫外线照射也可能影响白僵菌 Bb01的致病性。
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诱导产生的酶类发酵液可能会影响白僵菌 Bb01的致病性。
引言
寄生于昆虫的昆虫病原真菌作为一种环保且可持续的害虫控制手段具有巨大潜力。已有多种真菌被用于生物防治,包括白僵菌、绿僵菌、轮枝菌、烟色曲霉、镰刀菌属真菌、辣根隐茎线虫、赤拟谷盗(Wang和Chi,2019;Niu等人,2025;Zhong等人,2026)。其中,白僵菌作为广谱生物防治剂被广泛使用,它不会对非目标生物(如人类和动物)造成危害,也不会污染环境,这些特点凸显了它的环境可持续性。值得注意的是,白僵菌对属于鞘翅目、鳞翅目、同翅目和膜翅目的害虫具有很强的致病性(Ding和Chi,2018;Mushyakhwo等人,2025)。
白僵菌的感染过程包含五个连续阶段:首先,分生孢子附着在宿主体表。随后,真菌会形成专门的感染结构。接着,它侵入宿主体腔并进入血淋巴。然后,菌丝在宿主体内大量繁殖,同时产生毒素抑制宿主免疫系统,最终导致宿主死亡。最后,在寄生发育一段时间后,新的分生孢子在宿主体表形成,开始新一轮感染(Ding等人,2015;Zhao等人,2025;Guo等人,2026)。
尽管白僵菌的寄主范围极为广泛,但其生长、活性以及对寄主的致病性与其他微生物一样,会受到温度、光照、湿度以及培养条件等非生物因素的直接影响。例如,He等人(2005)发现,当环境温度为25℃时,白僵菌(SCAU-BB01D)的萌发和生长速度会加快。在23℃和80%相对湿度的条件下,该菌株对菜青虫的感染速度最快,致病性也最高。相反,Lord(2005)发现,在相同温度下,白僵菌(GHA)菌株对小菜蛾的致病性最强,但相对湿度仅为43%。在30℃和90%相对湿度条件下,白僵菌(HQ917687)对家蝇的致死率最高(Mishra等人,2015)。除了温度和湿度之外,阳光强度,尤其是紫外线辐射,也会影响白僵菌的孢子形成。过强的阳光和紫外线甚至会杀死孢子,从而影响白僵菌的感染能力和致病性。具体而言,Liu等人(2014)证明,紫外线照射会抑制白僵菌加拿大1号菌株的生长速度和孢子形成能力,暴露2小时后所有孢子都会失去活性。白僵菌的生长主要依赖于氮源和碳源,同时还需要少量硫酸盐。半固体运动性厌氧酵母培养基和马铃薯葡萄糖琼脂等常用培养基可以为真菌提供所需的淀粉和糖类营养物质。虽然白僵菌在碳源或氮源不足的情况下仍能生长,但它无法产生孢子,这一现象表明碳源的数量直接影响孢子形成,而氮源的水平则主要影响生长速度和菌落厚度。例如,Li等人(2006)报告称,白僵菌Bb00菌株在马铃薯蛋白胨葡萄糖琼脂上的生长速度最快,在Czapek培养基上的孢子形成率最高(Li等人,2006)。
在明确了生物因素和非生物因素对白僵菌致病性的调控作用的基础上,真菌在代谢过程中分泌的胞外水解酶,如蛋白酶、几丁质酶和脂肪酶,也会影响其感染能力和致死性。国内外的大量研究都证实,白僵菌中的几丁质酶、蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的活性与其毒力存在关联。例如,针对白僵菌B菌株对天牛的致病机制的研究发现,代谢产生的蛋白酶、几丁质酶和脂肪酶的活性与该菌株对这种宿主的毒力呈正相关(Lin等人,2008)。Gupta等人(1994)发现,脂肪酶对五种白僵菌菌株(3108、13050、20698、20699、20700)的毒力具有协同作用。因此,这些胞外水解酶具有作为协同因子提升白僵菌生物防治效果的巨大潜力。
为弥补现有研究的不足,本研究选用了从自然感染的松材线虫幼虫中分离出的白僵菌菌株(Bb01),这是首次从该特定宿主体中分离出该菌株。本研究的目的在于:(1)系统评估培养温度、湿度和紫外线照射对Bb01针对松材线虫毒力的影响;(2)研究可诱导产生的蛋白酶、几丁质酶和脂肪酶发酵液对Bb01致死性的协同作用;(3)确定该菌株的最佳培养条件,为针对这种森林害虫制定有效的生物防治策略提供依据。通过选用源自宿主的菌株,并系统检测环境因素和酶类因素的影响,本研究旨在为将Bb01应用于松材线虫的生物防治提供实用的、针对该菌株的指导建议。
章节摘要
白僵菌的制备
本研究中使用的白僵菌Bb01菌株是从死亡的松材线虫幼虫中分离得到的,并在中国河南工业微生物工程研究中心进行了鉴定。该菌株在改良的Matrin固体培养基(成分包括1升马铃薯提取物、20克葡萄糖、3克磷酸二氢钾、1.5克七水合硫酸镁、8毫克维生素B1以及20克琼脂;pH值为6)和改良的Matrin液体培养基(成分包括1升马铃薯提取物、20克葡萄糖、3克
环境温度对白僵菌毒力的影响
表2展示了环境温度对Bb01菌株针对松材线虫幼虫毒力的影响。研究结果表明,环境温度的变化会直接影响Bb01菌株的致死效果,在所测试的5个温度梯度(25℃、26℃、27℃、28℃和29℃)中,不同温度下的累积致死率存在显著差异。随着温度的升高,累积致死率呈现下降趋势,在最高
讨论
白僵菌能否成功感染害虫在很大程度上取决于有利的环境条件,包括温度、湿度、紫外线强度以及培养基的成分,这些因素会直接影响分生孢子的萌发,进而影响真菌的致病效率(Deng等人,2021;Erdo?an和Güzel,2026;Xie等人,2026)。
白僵菌的致病性与其完成复杂感染周期的能力密切相关,这一过程
结论
由于白僵菌作为一种对环境友好的生物防治手段,可有效控制鞘翅目、鳞翅目、同翅目和膜翅目的害虫,因此各种环境因素对其致病性的影响在害虫管理研究领域受到了越来越多的关注。本研究探讨了从松材线虫幼虫中分离出的白僵菌(Bb01)在不同环境因素作用下的致病性。研究结果表明,随着环境温度和相对湿度的升高以及紫外线照射的增强
作者贡献声明
王彦辰:指导工作、资金获取、正式分析、数据整理、概念设计。池德富:文章撰写与修改。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知利益冲突或个人关系。
致谢
中国吉林省科学技术发展计划项目(项目编号YDZJ202301ZYTS286)。
王彦辰|池德富