巴氏蠶白僵菌（Beauveria bassiana）是一種廣譜性昆蟲病原真菌，屬于子囊菌門、肉座菌目、蟲草菌科、白僵菌屬。該真菌主要進(jìn)行無性繁殖，產(chǎn)生分生孢子，也可進(jìn)行有性生殖并產(chǎn)生子實體，被鑒定為球孢冬蟲夏草。巴氏蠶白僵菌在世界范圍內(nèi)被廣泛用于害蟲生物防治，包括馬尾松毛蟲和玉米螟等害蟲。在中國，使用巴氏蠶白僵菌防治馬尾松毛蟲和玉米是國際上最大的害蟲防治項目之一，取得了良好的害蟲持續(xù)控制效果。此外，巴氏蠶白僵菌也能感染春蠶等經(jīng)濟(jì)昆蟲，感染家蠶美國白燈蛾干燥后的尸體稱為僵蠶。巴氏蠶白僵菌還有祛風(fēng)、鎮(zhèn)驚等藥用價值。近年來，由于加強(qiáng)防治，白僵菌對家蠶的感染大為減少，為解決僵蠶的藥源問題，以蠶蛹為原料，接入白僵菌，所得蠶蛹可代僵蠶用。巴氏蠶白僵菌在世界范圍內(nèi)也被用作生物殺蟲劑，用于控制白蟻、馬、白粉虱、蚜蟲和各種甲蟲等害蟲。此外，巴氏蠶白僵菌還被研究用于控制致病的臭蟲和傳播瘧疾的蚊子。
簡介
球孢白僵菌在分類上屬于菌物界、半知菌、絲孢綱、叢梗孢目、叢梗孢科、白僵菌屬。球孢白僵菌是國內(nèi)外廣泛用于害蟲生物防治的殺蟲脒真菌之一，被認(rèn)為是最具開發(fā)潛力的一種昆蟲病原真菌。球孢白僵菌高毒菌株在棉鈴蟲美國白燈蛾體壁上短暫生長即形成入侵結(jié)構(gòu)，而低毒菌株在幼蟲體壁上產(chǎn)生細(xì)長的匍匐菌絲，這些菌絲會從害蟲體內(nèi)吸收營養(yǎng)，最終導(dǎo)致害蟲死亡。
寄生范圍
球孢白僵菌寄生范圍極廣，主要宿主昆蟲有鱗翅目、鞘翅目、膜翅目、同翅目、雙翅目、半翅目、直翅目、等翅目、薊馬科、脈翅目、革翅目、跳蚤、螳螂、蜚蠊目和紡足目等15目149科521屬707種。此外，球孢白僵菌還可以侵染蛛形綱及多足亞門等節(jié)肢動物門中的蜱螨目寄主6科27屬13種。生產(chǎn)上多用于防治松毛蟲屬、紅松蜂、松尺蠖、松梢斑螟、松小、天牛、女貞尺蛾、玉米螟、番薯象鼻蟲、麥象、棉紅蜘蛛、大豆食心蟲、菜粉蝶、馬鈴薯象甲、桃蛀果蛾、板栗象甲、地老虎、金龜甲、螻蛄、叩頭蟲、葉甲、蝽、蝗、葉蜂、大葉蟬科、蚊、蟻等害蟲。在我國主要用來防治甘薯象甲、大豆食心蟲、地老虎、玉米螟、棉鈴蟲、蛞蝓、稻黑尾葉蟬、稻飛虱、三化螟、稻苞蟲類、茶樹小黃卷葉蛾、茶黃毒蛾、三葉草夜蛾、甜菜象甲、油菜象甲、金龜甲、葉甲、油菜尺蛾科、馬鈴薯二十八星瓢蟲、菜青蟲、甘藍(lán)夜蛾、蘋果蠹蛾、桃小、天牛、松毛蟲屬等害蟲。
害蟲防治應(yīng)用
球孢白僵菌是廣譜性殺蟲脒真菌，國內(nèi)外研究人員利用球孢白僵菌防治玉米螟、松毛蟲、小蔗螟、盲椿、谷象、柑橘屬紅蜘蛛和蚜蟲等農(nóng)林害蟲。特別是對玉米螟和松毛蟲的生物防治，在國內(nèi)已作為常規(guī)手段連年使用。由于球孢白僵菌能有效地控制蟲口數(shù)量，同時不傷害其他天敵昆蟲和有益生物，完全符合有害生物綜合治理的宗旨，同時由于其容易大量生產(chǎn)，防治成本較有競爭力，因而其具有廣泛的應(yīng)用前景。
基礎(chǔ)研究
球孢白僵菌作為模式的昆蟲病原真菌，是真菌--昆蟲互作研究的重要模式種。中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院和浙江大學(xué)的科學(xué)家在國際率先完成球孢白僵菌的基因組研究，發(fā)現(xiàn)球孢白僵菌同北蟲草的進(jìn)化關(guān)系非常近，但由于主要無性繁殖為主，導(dǎo)致兩在基因組結(jié)構(gòu)上存在顯著差別。球孢白僵菌基因組編碼有大量的次級代謝基因簇（secondary metabolic gene 原子簇），與此相對應(yīng)，球孢白僵菌能夠合成非核糖體多肽類的白僵菌素（beauvericin）、類白僵菌素（bassianolide，又稱作球孢交酯）和白僵菌環(huán)三肽（beauverilide），以及苯醌類的卵孢霉素（卵孢素）等。生物合成機(jī)理及昆蟲生物測定研究表明，白僵菌素、類白僵菌素和卵孢霉素等均具有殺蟲脒活性，其中卵孢霉素能夠抑制昆蟲的細(xì)胞免疫及體液免疫而促進(jìn)白僵菌的感染殺蟲過程。功能基因組研究揭示了不同基因在白僵菌感染致病及環(huán)境抗逆過程中的作用與功能；遺傳改造研究通過過表達(dá)內(nèi)源或外源基因，顯著提高了球孢白僵菌的殺蟲效率或環(huán)境抗逆能力。
發(fā)酵生產(chǎn)
球孢白僵菌在液體、固體培養(yǎng)基上均能生長發(fā)育良好，并產(chǎn)生不同類型的孢子，分別為芽生孢子（blastospores）和分生孢子（conidia）。在液體培養(yǎng)條件下，球孢白僵菌產(chǎn)生芽生孢子。芽生孢子細(xì)胞壁薄，抗逆性能差，容易失活。
在固體培養(yǎng)條件下，球孢白僵菌產(chǎn)生分生孢子，分生孢子細(xì)胞壁厚，通常條件下比芽生孢子更具有生物穩(wěn)定性。球孢白僵菌分生孢子的表面具有粗糙的皺折，它是一種β-胡蘿卜醇的聚合物，能增強(qiáng)分生孢子對不良環(huán)境的抵抗力，而芽生孢子表面是光滑的，所以對不良環(huán)境的抵抗力就更差。因為球孢白僵菌分生孢子比芽生孢子具有對環(huán)境更強(qiáng)的抵抗力，而且在對許多農(nóng)林害蟲的防治上是更為有效的侵染體，所以在應(yīng)用上一般使用分生孢子。對于球孢白僵菌的發(fā)酵工藝，國內(nèi)外許多工作者進(jìn)行了長期不懈的探索，先后經(jīng)歷了液體深層發(fā)酵、固態(tài)發(fā)酵和液固兩相發(fā)酵。
液體深層發(fā)酵
液體深層發(fā)酵（submerge 發(fā)酵, SmF）是指微生物在液態(tài)的培養(yǎng)基中的發(fā)酵過程。對于球孢白僵菌來說，液態(tài)發(fā)酵主要產(chǎn)生的是芽生孢子和菌絲。利用此方法生產(chǎn)的優(yōu)點是生產(chǎn)便利，生物量大。工業(yè)生產(chǎn)上曾嘗試?yán)靡后w發(fā)酵生產(chǎn)芽生孢子，然而，研究表明芽生孢子活力低、不耐貯藏，難以應(yīng)用于實際。于是有些研究者通過改變培養(yǎng)基配方、添加微量元素和選育合適菌株等手段進(jìn)行液體發(fā)酵條件下生產(chǎn)分生孢子的研究。研究發(fā)現(xiàn)，綠僵菌以及白僵菌液生分生孢子的形成與培養(yǎng)基組成、微量元素和維生素的關(guān)系密切。總之，由于液生分生孢子在產(chǎn)量、毒力及貯藏期等方面仍存在至今無法解決的難題，以至無法應(yīng)用于生產(chǎn)實際。
固態(tài)發(fā)酵
固態(tài)發(fā)酵（固體 state 發(fā)酵, SSF）是指利用自然底物做碳源及能源，或利用惰性底物做固體支持物，其體系碘化鈉或接近于無水的發(fā)酵過程。固體發(fā)酵是目前公認(rèn)的獲得真菌孢子的最好方法，不僅產(chǎn)量高，而且質(zhì)量好。在固體發(fā)酵中得到的孢子特性明顯好于那些來自液體深層發(fā)酵得到的芽生孢子，它們對干旱條件更具抗性，而且在干燥的環(huán)境中更穩(wěn)定。
固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)昆蟲病原真菌的分生孢子已在許多國家取得了很大的進(jìn)步，人們利用固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)球孢白僵菌、金龜子綠僵菌等重要昆蟲病原真菌的分生孢子。分生孢子具有抗逆性好，活力強(qiáng)，易保存等優(yōu)點；但缺點是生產(chǎn)周期長，容易造成雜菌污染。多年來，固體發(fā)酵是球孢白僵菌工業(yè)生產(chǎn)采用的主要方式。我國研制和開發(fā)了球孢白僵菌固體發(fā)酵的多種方法，并得到了大量的應(yīng)用。
最初國內(nèi)主要以室內(nèi)淺盤、室外大床式和塑料袋培養(yǎng)等土法生產(chǎn)球孢白僵菌，這種方法以廉價的農(nóng)副產(chǎn)品皮和谷殼為主要原料，無需復(fù)雜的設(shè)備，生產(chǎn)方法簡單易行，且成本低，適于就地生產(chǎn)、就地使用，但生產(chǎn)周期長，污染率高，產(chǎn)品質(zhì)量低下且不穩(wěn)定，特別是產(chǎn)品粉碎、包裝過程中生產(chǎn)車間粉塵濃度高，可引起操作工人的過敏反應(yīng)。
后來針對以上存在的缺點進(jìn)行了一系列改進(jìn)，取得了突破性進(jìn)展，并降低了成本。然而，這些生產(chǎn)工藝大多是基于傳統(tǒng)的開放式固體淺盤發(fā)酵，不僅容易造成發(fā)酵中雜菌污染，而且溫度、濕度等培養(yǎng)條件難以控制，隨氣溫變化的影響較大，生產(chǎn)的孢子粉在不同批次間的生理狀態(tài)參差不齊，產(chǎn)品質(zhì)量不一致，所以難以滿足商品化生產(chǎn)和制劑加工需要。
液固兩相發(fā)酵
昆蟲病原真菌的侵染體既可以通過液體深層發(fā)酵來生產(chǎn)，也可以通過固態(tài)發(fā)酵來生產(chǎn)。因此，把兩者結(jié)合起來的液固兩相發(fā)酵是解決昆蟲病原真菌生產(chǎn)難題最有效的方法。
液固兩相發(fā)酵（羧基液體丁腈橡膠固體 biphasic 發(fā)酵）對于昆蟲病原真菌的生產(chǎn)來說是指首先通過液體發(fā)酵快速生產(chǎn)大量菌絲或芽生孢子，再接種到固體營養(yǎng)或惰性基質(zhì)上進(jìn)行固體發(fā)酵，使其產(chǎn)生最接近自然接種體形態(tài)的氣生分生孢子。它結(jié)合了液體深層發(fā)酵和固態(tài)發(fā)酵，充分發(fā)揮了兩者的長處，又避免了兩者的缺點。該方法克服了單純液體發(fā)酵生產(chǎn)的芽生孢子環(huán)境穩(wěn)定性差等缺點，最大限度地利用了固體表面上產(chǎn)生氣生分生孢子的優(yōu)點，同時縮短了菌絲生長周期，生產(chǎn)方法簡便，原料易得，能耗成本低。因此被廣泛用于昆蟲病原真菌分生孢子的生產(chǎn)。
參考資料 >
Exploiting host molecules to augment mycoinsecticide virulence.Nature Biotechnology.2016-02-04