摘 要： 放线菌因能产生对昆虫和螨类具有致病和毒杀的作用的抗生素而具有杀虫活性，这些抗生素被称为杀虫抗生素或杀虫素。杀虫抗生素具有特异性强，防治效果好，对人畜安全，不破坏生态平衡，害虫不易产生抗药性等优点。本文对放线菌产生的杀虫抗生素研究现状进行了阐述，同时对其发展前景做了展望。

　　关键词： 放线菌 杀虫抗生素 研究进展1.前言据联合国粮农组织统计，全世界虫害造成的损失约占农作物总收成的13%，每年的损失近千亿美元，长期以来，人们通过农药控制农作物虫害，提高了作物的产量，保证了农作物的丰收。然而，由于不合理使用，一方面，农药给人类的生活环境造成了严重的污染，另一方面，污染农产品导致慢性或者急性中毒，化学防治弊端现已越来越突出［１］。于是国内外研究者都在积极寻找对人畜安全，毒性小，环境污染小，低残留，有利于生态平衡的生物农药。近年来发展最快生物农药就是放线菌杀虫素，其具有十分突出的优点：（1）在自然界分解比较快，残留少，不易污染环境。（2）对昆虫的作用浓度都比较低，杀虫效果好。（3）有高度的选择性作用。杀虫素对害虫有很强的杀灭力，而对其他昆虫都是安全的，有利于保护害虫天敌。（4）不少种类的放线菌及其代谢产物同时具有杀虫、防病和刺激植物生长等功能。（5）抗生素的生产（包括工厂化及土法的）技术都比较成熟，生产原料来源广，既易于大规模生产和应用，又无“三废”污染，具有极大的发展潜力。近几年来杀虫抗生素的品种在不断增加，应用范围在不断扩大，所以其研究开发越来越受到国内外的重视。本文就几种主要的放线菌杀虫素的研究进展作简单阐述，并对杀虫素前景作了展望［２］。

　　2.杀虫放线菌的研究现状放线菌一般利用其代谢产物抗生素，而不直接利用其活体做杀虫剂。从20世纪50年代初人们就开始了对抗生素类杀虫剂的研究，1950年Kido等发现抗霉素A（Antimycin A）具有杀虫、杀螨作用。60年代后，人们开始有目的地筛选以杀虫为目的的新的抗生素，报道的品种有卟啉霉素（Porfiromycin）、密旋霉素（Pactamycin）和稀疏霉素（Sparosomycin）等。70年代，日本筛选出杀螨素（Tetranactin，又名四抗霉素）和密灭汀（Milbemectin）。80年代初，阿维菌素（Avermectin）的发现和开发成功被认为是抗生素在农业生产中的应用的第3个里程碑，是农业生产中最有潜力的抗生素［３］。我国抗生素类杀虫剂的研究起步较晚，80年代，浙江农科院的杀蚜素、上海农药所的浏阳霉素、上海农科院植保所的韶关霉素、江西农业大学的南昌霉素和梅岭霉素等相继问世［４］。下面对其中几种主要的杀虫抗生素的研究状况作简单介绍。

　　2.1多杀菌素多杀菌素（spinosad），是美国陶氏益农公司生产的新型生物源杀虫剂，是由土壤放线菌刺糖多孢菌Saccharopoly spors spinosa发酵产生，其有效成分是大环多杀菌素spinosyn A 和spinosyn D，二者混合的比例约为85:15［５］，它兼有生物农药的安全性和化学合成农药的速效性，且具有低毒、低残留、对昆虫天敌安全、自然分解快，而获得美国“总统绿色化学品挑战奖”［６］。多杀菌素的化学结构式见图1。

　　Fig.1 Spinosad多杀菌素能有效控制的害虫包括鳞翅目、双翅目和缨翅目，同时对鞘翅目、直翅目、膜翅目、等翅目、蚤目、革翅目和啮虫目的某些特定种类的害虫也有一定的毒杀作用。目前，多杀菌素已经在60多个国家登记用于防治多种害虫。如在美国，该产品登记应用于包括十字花科蔬菜、叶菜类蔬菜、果实类蔬菜、豆类蔬菜、葫芦、各种水果等经济作物和一些小宗作物在内的180多种作物。在加拿大，多杀菌素和相关产品（Success ??和Conserve ??）的登记应用于防治苹果、室外观赏植物和草坪害虫。具体情况可参见网站http://www.ars.usda.gov。从进化论的观点来看，任何一种杀虫剂都存在害虫产生抗药性的可能。由于多杀菌素的作用方式独特，不同于目前各类杀虫剂，而且对许多抗性品系无交互抗性［７］，因此，Sparks等认为害虫对多杀菌素产生抗性的潜在可能性很低［８］，但有报道甜菜夜蛾对多杀菌素产生了抗药性。Moulton报道，在南美和东南亚地区，甜菜夜蛾田间种群的抗药性提高了3―70倍。2000年泰国发现，甜菜夜蛾对多杀菌素的敏感性：2龄幼虫下降85倍，3龄幼虫下降58倍。同时发现，甜菜夜蛾的Arizona种群（2―3龄幼虫）对多杀菌素的抗性提高了14―20倍，Florida种群的抗性提高了7.1―17倍，而且抗性种群与敏感种群杂交得到的F代其抗性增加了22倍［９］。

　　多杀菌素对昆虫存在快速触杀和摄食毒性，通过刺激昆虫的神经系统，导致非功能性肌肉收缩、衰竭，并伴随颤抖和麻痹［１０］，［１１］。其作用机制是通过激活烟碱型受体使昆虫神经细胞去极化，引起中央神经系统广泛的超活化。这种独特的作用结果和烟碱性乙酰胆碱受体被激活的结果相一致。目前尚未发现某类产品能以同方式作用于昆虫的神经系统。有关多杀菌素处理后昆虫的中毒症状和作用机理的研究，徐志红和蒋志胜［１２］进行了较为详细的综述，在此就不再赘述。

　　多杀菌素在国外已经投入使用，主要由美国陶氏益农公司（Dow Agrosciences Company）生产。商业化的品种有用于棉花上的Tracer??、Laser ??，用于蔬菜类的菜喜（Success ??）、Conserve ??和Spinor［１３］。在我国登记的多杀菌素主要用于棉花上的“催杀”（多杀菌素48%悬浮剂）和用于蔬菜上的“菜喜”（多杀菌素2.5%悬浮剂）。

　　2.2阿维菌素阿维菌素（avermectins，AVMs）又称阿佛曼菌素，是一种具有抗寄生虫活性的抗生素，其产生菌是阿维链霉菌（Streptomyces avermiti2lis），最初是1975年日本北里研究所（KitasatoInstitute）从日本静冈川奈市的一个土壤样品中分离得到的［１４］。其结构图见图2。

　　阿维菌素是一种神经毒剂，对螨类和昆虫具有胃毒和触杀作用。其机理是作用于昆虫神经元突触或神经肌肉突触的GABAA受体，干扰昆虫体内神经末梢的信息传递，即激发神经末梢放出神经传递抑制剂γ-氨基丁酸（GABA），促使GABA门控的氯离子通道延长开放，对氯离子通道具有激活作用，大量氯离子涌入造成神经膜电位超级化，致使神经膜处于抑制状态，从而阻断神经末梢与肌肉的联系，使昆虫麻痹、拒食、死亡。因其作用机制独特，所以与常用的药剂无交互抗性。据报道，除GABA受体控制的氯化物通道外，阿维菌素还能影响其他配位体控制的氯化物通道，如Ivermectin可以诱导无GABA能神经支配的蝗虫肌纤维的膜传导的不可逆增加。

　　阿维菌素作为生物农药的一种，自发现以来，已经受到越来越多的重视。其不但具备一般生物农药的特点，而且它的化学结构新颖，作用机制独特，杀虫活性强，杀虫谱广，被誉为20年来抗寄生虫药物研究的重大突破。同时它也是目前生物农药中最受欢迎和较具市场竞争的产品之一［１５］。美国Merck、Sharp、Dohme Agvet等公司最先将阿维菌素B1a+B1b用作杀虫杀螨剂。我国于1991年引入阿维菌素，截至2005年7月，全国近400家企业累计登记产品1268个厂次，其中原药14个、单剂400个、复配制剂854个［１６］。

　　阿维菌素杀虫范围非常广，对棉花、蔬菜、果树上的害虫害螨效果十分明显。据报道，阿维菌素对棉铃虫、菜青虫、小菜蛾、甜菜叶蛾、斜纹夜蛾、卷叶蛾、潜叶蛾等鳞翅目害虫，以及美洲斑潜蝇、梨木虱、茶黄螨、红蜘蛛、白蜘蛛的防治效果较为明显，而且可用于防治根结线虫、韭蛆等地下害虫［１７］。

　　2.3埃玛菌素高效环境友好杀虫剂埃玛菌素（甲氨基阿维菌素苯甲酸盐）是在阿巴菌素的基础上经五步合成获得的衍生物，具有很好的稳定性与水溶性，对鳞翅目害虫具有极高的活性［１８］，［１９］，［２０］，现已在世界近50个国家用于防治许多农作物和花卉害虫。其结构（见图3）及其作用机理与阿维菌素相似，通过阻碍昆虫神经传输，使昆虫麻痹不能正常活动而死亡。与阿维菌素相比，其主要区别是增加了对鳞翅目的杀虫活性，降低了对温血动物的毒性［２１］。

　　2.4浏阳霉素浏阳霉素（Polynactins）是由灰色链霉菌浏阳变种（Streptomyces grisenius var. liuyangensis）所产生的杀螨农用抗生素，具有大四环内酯类结构，是经生物发酵而成的。其作用机制是导致寄主线粒体基本阳离子（如K+）的外泄，而水分则有助于这种离子的泄漏。浏阳霉素对防治棉、茶、柑橘等多种作物上的螨类有良好的防治效果，而且在潮湿环境下其效果更好［２２］。

　　2.5密灭汀密灭汀（Milbemectin）是从一种土壤放线菌―――吸水链霉菌Streptom yces hygroscopicus （ Jensen） Waksman & Henrici subsp. aureolacrimosus中分离获得的一种具有十六环内酯混合物。其作用机理与阿维菌素相似，但其生物活性谱较阿维菌素窄，而对各种螨类都有较高的防治效果［２３］。

　　2.6梅岭霉素梅岭霉素（Meilingmycin）是从江西农业大学校园内油菜根际的一株链霉菌发酵液中筛选出的杀虫抗生素。该链霉菌的发酵液中含有多个活性成分，其中A、B、C、D杀虫毒力较强。成分B就是梅岭霉素［２４］。用梅岭霉素粗提纯物配成溶液对30多种昆虫和螨类进行了杀虫试甘薯天蛾、玉带凤蝶、扁刺蝗和黏虫对梅岭霉素最敏感，另外，梅岭霉素对线虫的作用也很强，5 mg/L可100%杀死小杆线虫［２５］。

　　3.杀虫放线菌的展望3.1目前杀虫放线菌面临的问题到目前为止，链霉菌是放线菌中产生抗生素最多的菌种，据报道，从20世纪40年代后期到70年代，每年由链霉菌产生的抗生素几乎呈现指数增长，并在70年代达到最高峰，80年代后期到90年代增加幅度下降［２６］。目前已经发现的杀虫抗生素几乎都是从链霉菌属中发现的。这就要求研究工作者积极探索更有效的方法筛选和鉴定新的具有杀虫活性的抗生素。还有杀虫素进行工业化生产也有一些问题急需解决，比如用于杀虫剂生产的阿维菌素菌株多为从自然界筛选的天然菌株，虽然经过一些诱变异化，但其基因产物表达水平受到细菌自身调节系统及毒素基因拷贝数的限制，存在药效慢、杀虫谱相对较窄和稳定性差等制约。其工业化过程中还存在菌株的选择和生产成本高的问题，大大限制了阿维菌素的推广应用。因此对于这些问题的顺利解决少不了相关的研究，这也将成为未来关注的热点。

　　3.2杀虫放线菌的前景进入21世纪，随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，人们的健康意识和环保意识大大加强。减少化学农药的使用，采用绿色生物杀虫剂防治病虫已成为保护农业作物的主流。而放线菌所产生的具有杀虫活性的抗生素因其高效、低毒、安全、无残留、无公害的优点更备受青睐［２７］。对于放线菌杀虫素的开发研究利用越来越多：我国蒲小明等人从链霉菌4138菌株中分离得到杀虫活性成分星形孢菌素，室内生测结果表明：星形孢菌素对甜菜夜蛾三龄幼虫的作用方式主要为毒杀和拒食活性［２８］。范永玲等人发现植物内生放线菌Lj20的发酵液对小菜蛾幼虫有较强的拒食作用，对朱砂叶螨有较强的触杀作用和产卵忌避作用［２９］。史？从番茄植株根茎接合部分离得到1株有杀虫活性的植物内生放线菌St24，其发酵液对小菜蛾幼虫具有较强的拒食作用，选择性拒食率和非选择性拒食率分别为100%和97.86%［３０］。

　　综上所述，放线菌杀虫素蕴藏着巨大的开发潜力，随着对杀虫素生物合成途径及其控制基因的进一步了解，有望通过基因改造改善其产生菌的合成能力，或定向合成出某些新衍生物，作为创制新杀虫剂的前体；或对杀虫素的分子进行改造，深入研究其构效关系，开发出效价更高、杀虫谱更广的杀虫素类似物；或通过基因工程，构建杀虫素高产菌的工程菌。虽然目前尚存在一些问题，但随着研究工作的不断进行与技术的不断成熟，相信在不久的将来，放线菌杀虫素一定会拥有更为广阔的发展和应用前景。

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