害虫病原微生物安全性研究进展

摘要介绍了害虫病原微生物安全性的提出、发展现状及评价方法，提出了应建立害虫病原微生物安全性的评价体系，以指导害虫病原微生物安全性评价。

关键词病原微生物；安全性；评价

中图分类号S476+.1文献标识码A文章编号 1007-5739（2009）07-0099-02

害虫病原微生物具有高度专一性、安全、无污染、不破坏环境、不杀伤天敌、对人畜无毒的特点，是理想的绿色农药，因此在研制早期没有安全性试验的记载。中国农业大学陈万义教授不同意所谓“生物农药都是安全无公害的观点”。他认为对于农药的安全性应该全方位评价，首先是对人的毒性（包括急性、亚急性、亚慢性和慢性毒性），再是对环境和生物群落的安全性。因此，科技工作者必须对害虫病原微生物杀虫剂有足够的了解，对害虫病原微生物的安全性有一个正确的、全面的评估。

1几个主要害虫病原微生物的安全性评价

化学农药对人体具有远期危害、对生态环境具有负面影响。害虫病原微生物具有无污染、对环境影响较小以及在杀虫方面不易产生抗性等特点。因此，后者得到了广泛地应用和发展。我国害虫病原微生物杀虫剂的研究、生产和应用，始于20世纪50年代，其主要种类有细菌、昆虫病原真菌、昆虫病毒等。大量微生物高浓度集中使用的安全性如何，是害虫病原微生物在开始研究和使用时人们一直关心的问题。刘家发等对我国使用的几个主要害虫病原微生物品种，如（苏云金杆菌、增产菌、白僵菌、棉铃虫核型多角体病毒（HaNPV）、茶小卷叶蛾颗粒体病毒（AoGV）、苜蓿银纹夜蛾多核衣壳核型多角体病毒（AcMNPV））的急性毒性、亚慢性染毒、致敏性、生殖毒性及致突变等方面进行了安全性评价[1]。

研究表明供试的几种害虫病原微生物并没有表现出化学农药所具有的剂量-效应（反应）关系，未引起哺乳动物的体温、体重、血象、生化、重要脏器病理及其他症状体征的异常变化，可以认为单纯的害虫病原微生物不会引起急、慢性毒性。从害虫病原微生物的杀虫机制来看，它们对昆虫的毒杀作用主要是通过感染，然后在虫体内繁殖导致昆虫死亡。

从植物、昆虫中分离作为农药使用的细菌、真菌、杆状病毒是自然发生和自然存在的，其宿主一般只限于其原始宿主，很难侵入哺乳动物体内并繁殖。从评价结果看，所试几种害虫病原微生物对哺乳动物和人是安全的。但应注意的是目前采用的对害虫病原微生物的评价体系仍是评价化学农药的程序和方法，而对害虫病原微生物的特殊性注意不够，害虫病原微生物是否存在人类认识以外的危害尚需进一步研究，其评价程序和方法也有待改进。

2松毛虫质型多角体病毒杀虫剂的安全性评价

来爱萍等根据《农药安全性毒理学评价程序》和GB 15670-1995《农药登记毒理学试验方法》对松毛虫质型多角体病毒（简称DPCPV）杀虫剂的毒性、致病性以及刺激性进行了研究，指出DPCPV对雌、雄性大鼠急性经口LD50大于5 000mg/kg；急性经皮LD50大于2 000mg/kg，均属低毒类。经4周染毒观察，在1 000mg/kg剂量经腹腔每5d注射1次，共3次染毒后，所有观察指标（体温、体重、血常规、ALT、尿素氮、总蛋白、白蛋白，肝、肺、肾、脾脏体比）与对照组比较，表明该样品对大鼠无明显毒作用。涂敷法致敏试验，对豚鼠致敏率为0。对兔眼刺激积分指数（I.A.O.I）为4分，平均积分指数48h后为0，眼刺激强度为无刺激性。由此可见，松毛虫质型多角体病毒杀虫剂是无毒性、无刺激性，对哺乳动物是安全的[2]。

3重组杆状病毒杀虫剂的安全性评价

早在20世纪70年代，大量的田间试验表明，在大田中使用野生杆状病毒杀虫剂是安全的。然而由于重组病毒杀虫剂增加了外源基因，或删除了某些基因，所以其安全性需要重新评价。

3.1重组病毒对捕食性天敌的影响

重组病毒对捕食性天敌个体发育和种群特征等影响很小。Heinz等用苜蓿银纹夜蛾（Autographa californica ）的NPV（AcMNPV）和重组病毒AcMNPV.AaIT分别感染烟芽夜蛾（Heliothis virescens），捕食性天敌Chrysoperda carnea和Orius insido-sus取食烟芽夜蛾后，在2种病毒处理组之间，C.carnea幼虫到蛹发育时间、生存率没有明显不同，幼虫到成虫发育时间、生存率基本相同；2种病毒处理间O.insidosu的生存率相似。AcMNPV.AaIT对C.carnea和O.insidosus没有不利的影响。Li等将2种蝎子的神经毒素基因分别插入到AcMNPV和谷实夜蛾（美洲棉铃虫）（Helicoverpa zea）NPV（HzSNPV）基因组，构建成重组病毒；捕食性天敌红外来火蚁（Solenopsis invicta）、大眼长蝽（Geocoris punctipes）和集栖瓢虫（Hippodamia cower-gens）取食健康的和感染有重组病毒、野生病毒的烟芽夜蛾后，消化能力、迁移和生殖力没有差别；每种天敌在所有处理中的生存曲线相似，生活特征没有受到不利影响[3]。Smith等用HzSNPV、AcMNPV和重组病毒（分别在这2种野生病毒中插入昆虫选择性神经毒素基因LqhIT2）做了较大规模的野外试验，观察病毒对小花蝽、小毛瓢虫、锚斑长足瓢虫、姬蝽、大眼长蝽等天敌的影响，发现这些天敌的密度和多样性在重组病毒处理区和野生病毒处理区内基本相同，重组病毒和野生病毒对这些天敌种群具有相似的作用[4]。

重组病毒感染群居黄蜂（Polistics metricus）后，在黄蜂体内可检测到毒素，但这些毒素对黄蜂的发育和活动没有影响。如果毒素基因由极晚期基因启动子调控，则在蜂体内不会检测到外源基因，重组病毒是不能垂直传播的，并且重组病毒通过捕食天敌的移动而获得的扩散力（单位时间内形成新的侵染循环的次数）是有限的。

3.2重组病毒杀虫剂对寄生性天敌的影响

重组病毒杀虫剂对寄生性天敌的影响相对于捕食性天敌而言，影响可能更大。因为宿主中的内寄生天敌不仅取食宿主组织，并且还接触由重组病毒表达的毒素，导致寄生天敌不能完全发育。Smith等的试验结果表明，重组病毒处理组和野生病毒处理组间M.croceipes的羽化率相同；从感染重组病毒和野生病毒的烟芽夜蛾羽化出来的寄生天敌的大小和头宽相似[5]。总之，野生病毒和重组病毒对内寄生蜂发育的影响相似，重组病毒通过寄生蜂向外传播的可能性也很小。

3.3释放重组病毒的生态效应

关于释放重组病毒的生态效应，在野外和温室都做了重组病毒和野生病毒竞争的研究，结果表明：与野生病毒相比，重组病毒的适应性降低，对环境的影响也很低；在野外，重组病毒总比野生病毒的危险性低。病毒杀死昆虫越快，病毒生产量（被病毒感染而死亡的昆虫个体生产的包涵体的数量）越少，重组病毒也是这样，重组病毒表达的毒素影响了病毒的复制，导致生产量降低。杀虫速度的提高和随之而来的病毒生产量的减少的比例关系是很复杂的，受病毒的种类和剂量、幼虫的虫态等因素影响，病毒产量的减少降低了重组病毒在野外的适应性，最终重组病毒竞争不过野生病毒。Fuxa等报道了野生病毒和重组病毒在土壤中的持续生存能力和分布情况。他们用野生病毒HzSNPV和重组病毒HzSNPV.LqhIT2处理烟芽夜蛾和谷实夜蛾后，在土壤中HzSNPV累积包涵体的数量比HzSNPV. LqhIT2的多1倍；而在土壤内只能探测到HzSNPV.LqhIT2微量的痕迹[6]。由于重组病毒不能产生多角体，在野外失活，因而野生病毒最终占据优势。

重组病毒的另一个安全性问题是：昆虫病毒经基因修饰后，插入到其中的外源基因能否“跳跃”到其他生物体而发生基因重组。事实上，一些关键因子如距离、病毒复制的模式和同源性程度等限制供体和受体DNA间的基因重组。Milks等发现，当AcMNPV和粉纹夜蛾NPV同时感染粉纹夜蛾幼虫时，这2种病毒并不发生重组。其原因可能是细胞一旦被一种病毒感染，对另一种病毒就有抗性。同样，这种情况也可能发生在重组病毒，即重组病毒难以和其他病毒重组，于是避免了外源基因的扩散。

评估重组病毒的生物安全问题，要研究它的适应性。适应性包括3个重要组分：生产力、扩散力和持续生存力，这些组分间的关系是很复杂的，对其要进行长期和综合的研究；对具有不同生活史和敏感性的宿主而言，适应性的各组分是如何变化的等进行研究，只有这样，得出的结果才更可靠、更能经得起实践的检验。

目前的试验证据表明，重组病毒是比较安全的。然而，还不能说重组病毒绝对安全，因为人们对重组病毒的生态学和宿主范围的进化等许多问题的理解还不全面；同时，也应注意到任何风险评估都应在相对危险的背景下进行，比较对象也应是要取代的害虫防治方法，例如与化学农药相比，重组病毒杀虫剂毕竟安全得多。随着安全性研究全面、深入地进行，以此为基础，最大限度地降低重组病毒的潜在危险，相信重组病毒杀虫剂具有广阔的发展空间和前景。

4参考文献

[1] 刘家发，张启媛，王护民，等.微生物农药的安全性研究[J].环境与健康杂志，1999，16（6）：325-326.

[2] 来爱萍，张启媛，王护民，等.松毛虫质型多角体病毒杀虫剂安全性研究[J].卫生毒理学杂志，2001，15（2）：118.

[3] LI J B，HEINZ K M，FLEXNER J L，et al. Effects of recombinant bacu-loviruses on three nontarget heliothine predators[J].Biological Control，1999（15）：293-302.

[4] SMITH C R，KEVIN M H，CHRISTOPHER G S，et al. Impact of recombinant baculovirus applications on target heliothines and nontarget predators in cotton[J].Biological Control，2000（19）：201-214.

[5] SMITH C R，KEVIN M H，CHRISTOPHER G S. Impact of recom-binant baculovirus field applications on a nontarget heliothine parasitoid，Microplitis croceipes（Hymenoptera：Braconidae）[J]. J. Econ Entomol，2000，93（4）：1109-1117.

[6] FUXA J R，MATTER M M，ABDEL-RAHMAN A，et al. Persistence and distribution of wild-type and recombinant nucleopolyhedroviruses in soil[J]. Microbiol Ecol，2001，41（3）：222-232.

[7] 林同，张传溪.重组杆状病毒杀虫剂的生物安全性[J].昆虫学报，2003，46（2）：244-249.

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