球孢白僵菌的侵染特性及应用研究进展

球孢白僵菌(Beauveria bassiana)是最早被发现的昆虫病原真菌，家电清洗13825404095也是目前世界上研究和应用最广泛、环境竞争力强且规模化生产技术最成熟的一类虫生丝状真菌[]，在自然界分布广泛、寄主众多。球孢白僵菌在真菌分类学上隶属于子囊菌门(Ascomycota)粪壳菌纲(Sordariomycetes)肉座菌目(Hypocreales)虫草菌科(Cordycipitaceae)白僵菌属(Beauveria)[]。球孢白僵菌具有杀虫谱广、致病力强、易于生产和保存、低残留无污染及对人畜和天敌安全等优点[]，已成为应用最广泛的农林害虫生物防治菌剂[]。同时，球孢白僵菌在自然或人工条件下可以感染家蚕幼虫，被侵染致死且僵化后的干燥虫体称为僵蚕是一味传统的名贵中药材，药用历史悠久[]。因此，应充分挖掘球孢白僵菌的潜力，扩大其推广应用范围，以促进生物农药和中药材(僵蚕)产业的发展，带来更高的经济价值和生态效益。

球孢白僵菌的菌落形态各异，呈绒状、粉状、丛卷毛状和绳索状，菌落平坦，初期呈白色，后期随着色素的分泌逐渐变为淡黄色或粉红色。球孢白僵菌的营养体是菌丝，呈无色透明，具隔膜，直径一般1.5−2.0 μm，而气生菌丝光滑、透明、壁薄、疏松[]。营养菌丝上着生有分生孢子梗，其分梗可以直角分叉多次，聚集成团；小枝梗顶端着生有分生孢子，分生孢子单孢、透明、球形、壁薄，直径为2.0−2.5 μm[]。

球孢白僵菌对昆虫的侵染途径主要有两种：一种是通过接触靶标昆虫的表皮，从寄主的体壁、节间膜、气门、气孔及伤口等外部途径侵入；另一种是利用昆虫取食或呼吸时通过昆虫的消化道、呼吸道等内部途径侵入[]。球孢白僵菌对昆虫的侵染过程受昆虫种类、不同发育阶段、周围环境条件等因素的影响[]，如球孢白僵菌感染库蚊时，成虫以体壁侵入为主，而幼虫主要通过呼吸道侵入[]。球孢白僵菌侵染靶标昆虫的主要途径同大部分虫生真菌一样，也是体壁侵入，其次是昆虫的消化道、呼吸道和伤口[]。

球孢白僵菌对昆虫的侵染过程()主要包括接触附着、孢子萌发、侵入表皮、定殖生长和侵染致死等几个过程[]。具体为：当球孢白僵菌的分生孢子接触昆虫体壁后，分泌一些黏性物质附着到昆虫体表[]，当环境条件适宜时，孢子萌发并产生附着胞和芽管，逐渐形成侵染钉[]，后续球孢白僵菌分泌产生几丁质酶、蛋白酶、脂肪酶等酶类破坏昆虫体壁防护层，并在机械压力的作用下，穿透体壁进入虫体侵入血腔，菌丝利用血腔中的营养物质不断增殖，侵入虫体各个组织和器官；与此同时，球孢白僵菌菌丝在虫体内分泌多种毒素，包括白僵菌素、球孢交酯等蛋白类毒素物质[]，破坏昆虫免疫系统并将其侵染致死，最后菌丝穿破昆虫表皮，产生分生孢子并进一步扩散[]。在球孢白僵菌侵染过程中，侵染钉的机械压力、酶类物质和毒素物质均发挥了极其重要的作用[]。

吴圣勇等[]利用扫描电镜技术，观察了被球孢白僵菌处理后西花蓟马成虫体表不同时段孢子的情况，处理2 h后，西花蓟马体表附着大量孢子，24 h后孢子萌发，36 h即侵入蓟马表皮，到60 h时蓟马体表已被菌丝包裹，而72 h时菌丝分化出分生孢子梗并产生分生孢子，表明球孢白僵菌在60−72 h内即可感染西花蓟马。

球孢白僵菌是最早被发现的虫生真菌，而且在虫生真菌中的研究应用最为广泛。据统计，球孢白僵菌可侵染15目149科521属的700余种昆虫和6科10余种蜱螨类害虫[]。早在1933年，日本就将球孢白僵菌应用于松毛虫的防治；1939年，苏联将球孢白僵菌用于防治松尺蠖，防效显著；瑞士、法国等欧洲国家则主要将球孢白僵菌应用于森林害虫鳃金龟的防治；20世纪80年代，我国广泛利用球孢白僵菌进行马尾松毛虫和玉米螟等农林害虫的防治，取得了显著的经济效益、生态效益和社会效益[-]。近几年来，在我国不同省份也开展了许多关于球孢白僵菌的应用试验。浙江省利用球孢白僵菌防治水稻黑尾叶蝉，福建省用于防治茶毛虫，湖南省用于防治蝗虫、棉铃虫、油菜象甲和天牛，内蒙古、新疆等地试验用于防治小地老虎和甜菜夜蛾，均获得了较好的防治效果[]。近年来，随着草地贪夜蛾在全国各地的暴发，科研工作者针对球孢白僵菌对草地贪夜蛾的应用效果开展了诸多试验。温绍海等[]从蠼螋成虫上分离得到2株球孢白僵菌菌株，毒力试验表明该菌种对草地贪夜蛾有较强的毒力。庞继鑫等[]从草地贪夜蛾雌成虫上分离得到一株球孢白僵菌菌株，毒力试验发现该菌株对草地贪夜蛾雌雄成虫均具有较高的致死率。陈培华等[]通过田间试验表明，球孢白僵菌对广东地区草地贪夜蛾具有较好的防治效果，药后7 d防效达80.91%−84.74%。以上试验表明，球孢白僵菌对草地贪夜蛾具有较好的生防潜力，可进行开发应用。球孢白僵菌是一种广谱的虫生真菌，其在生物防治过程中对捕食螨、瓢虫等天敌昆虫的风险较低[]，是重要的生防产品之一。

球孢白僵菌的分生孢子还能用于僵蚕(中药材)的生产。当球孢白僵菌的分生孢子接触到家蚕体表后，分泌产生几丁质酶、蛋白酶等迅速溶解家蚕表皮，侵入体内并利用其体内营养物质不断繁殖，导致家蚕变硬僵死，由内而外长出白色菌丝并裹满孢子，干燥后的僵虫体便是僵蚕[]。僵蚕具有息风止痉、祛风止痛、化痰散结的功效，常用于肝风夹痰、惊痫抽搐、小儿急惊风、风热头痛、目赤咽痛等症[]。僵蚕是一味最具代表性的动物药[]，是临床最常用中药饮片之一，具有很高的药用价值，在临床上的应用较为广泛。513种人用中成药中有49种含有僵蚕，其中64种儿科成药中有29种含有僵蚕[]。僵蚕主产于四川、江苏、浙江，以四川省的产量最大，为川产药材的主流品种[]。

虽然球孢白僵菌在全世界范围内已被认可并用于防治农林业害虫，但其自身的弊端依然存在，限制了其进一步的推广应用。

球孢白僵菌批量培养技术已相对成熟，通常采用麦麸或碎米作为工业生产基料进行批量生产[]，但在长期继代培养过程中球孢白僵菌和其他真菌一样，也会因其自身的遗传多样性导致产孢量、毒力等指标出现不同程度的下降。据报道，球孢白僵菌菌株继代培养前6代基因组变异不明显，到第12代时基因会发生显著变化，导致菌种退化、侵染力下降，显著影响菌剂产品的质量，已成为其大规模应用的障碍[]。

裴炎等[]发现球孢白僵菌需3−4 d才能发挥效果，存在速效性差、侵染毒力易受环境影响等缺点，因此在应用过程中存在杀虫时间长的问题。Wu等[]在研究中发现棉盲蜷在接种球孢白僵菌3 d后死亡率很低，而在接种4−5 d后死亡率有所提升，开始发挥防治效果。陆宴辉等[]在进行盲蝽的防治中发现，配合使用其他应急治理措施可提高球孢白僵菌的防虫速效性。

球孢白僵菌的侵染力还受到害虫种类、虫态、体型、体壁光滑程度等因素的影响，从而导致致病力出现差异。对于叶螨、蓟马等具有隐蔽生活习性的小型昆虫而言，它们可通过躲避在植株狭小缝隙中避免与孢子接触，从而大大降低球孢白僵菌的防治效果[]。球孢白僵菌孢子如果在昆虫蜕皮前附着到其体表，昆虫的幼虫、若虫则可通过蜕皮将未侵入的孢子退去[]，导致球孢白僵菌不能成功侵染，降低球孢白僵菌对害虫的防治效果[]。魏萍等[]在进行球孢白僵菌菌株XW0107001对棉蚜的毒力试验中发现，蜕皮前的棉蚜可通过蜕皮降低被侵染的概率，降低菌株对其的感染力；而刚蜕皮后的昆虫体表较细嫩，更有利于孢子的附着和萌发[]。研究发现，蜕皮后的昆虫幼虫虫龄越小，对球孢白僵菌越敏感，越易被侵染致死[]。

球孢白僵菌杀虫谱广，可侵染多种昆虫，绿色安全，有利于维持生态系统的平衡，但其在发挥作用的过程中也易受到环境条件的影响，导致其防治效果不理想。研究发现，温度和湿度是关键因子，不仅影响球孢白僵菌的孢子萌发、菌丝生长及产孢繁殖，还影响球孢白僵菌侵染力的发挥[-]。

温度(temperature)是影响球孢白僵菌孢子萌发、生长及侵染力的重要因素。钱晶晶等[]研究发现，当温度为26−28 ℃时，球孢白僵菌的菌丝生长速度和产孢量最佳，对青杨脊虎天牛幼虫的致病力也最强，因此该温度条件球孢白僵菌的营养生长和对害虫的致病性均较好；但当温度过高时，孢子会快速吸收热量，分泌几丁质酶、蛋白酶、脂肪酶等酶类，在短时间内即消耗完所有营养物质而导致失活。Hegedus等[]发现当环境温度超过30 ℃时易导致孢子失活而失去侵染血黑蝗的能力。

环境相对湿度(relative humidity, RH)也是影响球孢白僵菌孢子萌发、生长及侵染力的重要因素。适温高湿的环境条件是球孢白僵菌孢子提高萌发率、萌发速度及增强侵染力、大面积引起害虫病害的必要条件。当湿度较低时，孢子很难萌发，因为孢子在萌发过程中需要吸收水分[]。有研究发现，当RH=75%时，孢子在任何温度下都不能萌发，主要是因为球孢白僵菌分生孢子的形成要求相对湿度在75%及以上[]；RH > 85%时，随着相对湿度的增大，孢子的萌发率和萌发速度也随之提高，有利于侵入寄主体内，增强对害虫的致病力[]。其原因是当RH > 85%时，球孢白僵菌孢子能很好地萌发、生长，发挥较高的毒力，能够很好地防止害虫的扩散[]；而当RH > 90%时，菌株的生长状况最好，非常有利于球孢白僵菌的侵染[]；当RH接近100%时，孢子萌发率最大，杀虫效果最好，对害虫的毒力最强[]。王晓红等[]在研究球孢白僵菌对桑天牛幼虫的毒力试验中发现，当湿度为95%−100%时，孢子的萌发率和萌发速度均与RH呈正相关；当温度为25 ℃和RH 100%时，桑天牛幼虫的死亡速度最快。白云等[]在研究不同环境条件下球孢白僵菌对梨网蝽和东亚飞蝗的致死率中发现，梨网蝽和东亚飞蝗的死亡率与RH呈正相关。

自然界有不同种类、不同来源的白僵虫，这为发掘高毒力菌株提供了便利。目前，生防工作者已从不同虫体等分离到大量菌株并进行了产孢、毒力等方面的研究[]。据报道，球孢白僵菌细胞表面结构与所处的自然环境有关，不同环境条件下的球孢白僵菌会表现出不同的生化性质[]。因此，需收集不同地理种群和不同种类害虫的僵虫，分离纯化获得不同菌株，通过测定生长速率、产孢量和毒力测定，发掘具有生长势旺、产孢量大、毒力强和稳定性好的优势菌株，或是针对某一种、某一类害虫筛选具有针对性强的专性菌株，使用这些高毒力菌株将大大缩短侵染时间并解决速效性不理想的问题。在菌株筛选上，需运用传统的菌株筛选法与人工诱变、遗传转化或基因工程等现代技术相结合，以选育出高毒力菌株[]。但在创制高毒力菌株的过程中还应注意提高菌株对不同环境的适应能力。

为了提高球孢白僵菌在环境中的稳定性，缩短侵染时间及延长持效期，应针对孢子自身特点改良菌剂类型，改善其在田间的微环境。针对球孢白僵菌、害虫及农田环境，分别采用可湿性粉剂、油剂、颗粒剂等不同剂型进行试验研究，可最大限度保存孢子活力，使其充分发挥作用，并达到最佳防治效果，也可选择能延长孢子活性的微胶囊剂等载体，以有效保护孢子免受紫外线损伤[]，促进孢子充分发挥作用。

基于生物农药速效性差、易受环境影响且不稳定的缺点，将生物农药与其他高效低毒低残留化学农药联合的混合制剂，既能缩短侵染时间，又能提高防效，速效性与持效性兼得，并且还降低了农药的用量，避免产生抗性，对环境绿色安全无污染[]。研究表明，球孢白僵菌与杀虫剂、除草剂具有较好的相容性，而杀菌剂会抑制孢子的萌发与生长[]，不宜与球孢白僵菌混用。在一定浓度时，生物制剂与化学杀虫剂的相容性与化学杀虫剂浓度呈负相关，高浓度时不相容[]。对此，可在具有良好相容性的前提下开展球孢白僵菌与化学农药的混合制剂研究，融合两者优点，获得理想的田间防治效果，提升以球孢白僵菌为主要原材料的生防制剂在农林业害虫综合防治中的地位，促进农药减施增效。

除与化学农药联用外，还可选择将球孢白僵菌与其他菌剂搭配使用，环保且高效。研究发现，通过将亲缘关系较远的两种生防菌联合用于害虫防治，可获得协同增效的防治效果[]。不同生防菌的防病控虫机理各不相同，在生长、侵染致病过程中产生的代谢产物和分泌毒素均有所差异[]。研究表明，苏云金芽孢杆菌杀虫谱广，能产生毒素和芽孢破坏昆虫肠壁抑制取食导致死亡，在昆虫脱皮期和变态期抑制某些物质合成导致畸形，但需通过昆虫的吞食进入体内才能发挥作用，而球孢白僵菌能产生大量孢子，并能从昆虫体壁或伤口侵入，产生毒素破坏昆虫的免疫力，能分泌黏性物质附着到昆虫体表，促进苏云金杆菌的进入，两者联合应用可缩短侵染时间、提高侵染力[]。因此，通过将不同生防菌进行联用可克服各自弊端，兼容各自优点，扩大杀虫谱。

Wu等[]将球孢白僵菌与巴氏新小绥螨联合防控西花蓟马，结果发现经球孢白僵菌处理后的西花蓟马幼虫更容易被巴氏新小绥螨捕食，而巴氏新小绥螨攻击过的西花蓟马幼虫和蛹也更容易被球孢白僵菌感染，表明将球孢白僵菌与生防天敌进行联合应用，可解决单一生防产品防控效果不稳定的问题。

不同的施菌方法会影响球孢白僵菌的防治效果[]。在田间应用过程中，应依据防治区植被特点进行有针对性的防治，如农田以喷施菌液及土壤施菌为主，对于树体高大的林地可选用喷粉机喷粉进行防治，增加孢子粉与害虫的接触面积，从而获得更好的防治效果；还可以根据球孢白僵菌孢子具有随气流扩散和重复感染的特点，依据害虫类型和危害程度采用带状、点块状或棋盘式等施菌方式。考虑到施菌的投入产出比，还应注意施菌的位置和释放的孢子量，因为这些因素均会影响防治效果。

施用菌剂的时间较为关键，一般选择阴天或下雨之后，田间湿度较大，适宜球孢白僵菌孢子的萌发、生长与侵染，夏季一般选择傍晚施药，温度适宜、湿度较高且紫外线较弱，更有利于球孢白僵菌发挥作用。应避免在大风天或预计1 h内降雨的天气里施药，在恶劣的天气里将大大降低孢子与害虫接触的概率，从而降低侵染率。

球孢白僵菌在实验室培养及工业生产过程中数次继代培养后，菌株产孢量及毒力会大幅下降，应及时采取措施对菌株进行提纯复壮或添加营养元素，使菌株可以维持高水平的产孢能力及毒力，保证菌剂药效。可通过在虫体上进行反复接种分离，以提高菌株对虫体的致病力，提升其稳定性[]。

营养元素是影响球孢白僵菌生长发育的重要因素之一，营养元素缺乏会导致球孢白僵菌产孢量少、生长缓慢、毒力下降。碳源、氮源及微量元素是球孢白僵菌生长过程中必不可少的营养元素，适宜的营养元素可促进球孢白僵菌生长，增强其杀虫毒力[]。研究发现，来源于不同地理位置、不同寄主的球孢白僵菌菌株对同种元素的吸收和利用情况各不相同[]。因此应针对不同菌株，添加不同营养元素后进行菌株生长、产孢、毒力等相关指标的测定，以提升菌株毒力。

目前，已针对球孢白僵菌广泛开展了对多种农林业害虫的防治研究，均取得了较好的防治效果，为推广使用球孢白僵菌进行生物防治奠定了理论基础。相较而言，关于球孢白僵菌人工生产僵蚕的研究报道较少，但中药材(僵蚕)产业前景广阔，亟须进行更深入的研究探讨。本团队采用时间-剂量-死亡率模型分析筛选出了适宜家蚕接种的球孢白僵菌浓度为105−106个/mL，并参照中国药典规定检测发现，家蚕接种球孢白僵菌第7天至吐丝阶段死亡的僵蚕样品品质较好，是人工生产僵蚕适宜的死亡时间，为人工僵蚕生产和质量控制提供重要参考[]。通过建立人工生产僵蚕菌种(球孢白僵菌孢子粉)的检验方法和质量评价指标可提高人工养殖僵蚕的成功率，也为害虫的防效评价提供参考借鉴[]。本团队研究的“一种菌袋培养球孢白僵菌孢子粉的方法”已获得国家授权发明专利[]，通过该方法能培育出高纯度、高孢量的孢子粉，可实现批量生产球孢白僵菌孢子粉。然而，在球孢白僵菌培养过程中，菌株退化、毒力降低、效果不稳定等问题已被认识，本团队后续将针对以上问题展开深入研究，筛选更多优质僵蚕菌株，实现僵蚕菌种的毒力保持，保证球孢白僵菌的稳定培育。