《应用微生物学》PPT课件.ppt

第四章 微生物在农业中的应用,第一节 微生物肥料 第二节 微生物农药 第三节 微生物饲料 第四节 食用、药用真菌,第一节 微生物肥料,一、概念 我国称微生物肥料为菌肥（bacterial fertilizers）或生物肥(biofertilizers)。有些国家将其叫做接种剂(inoculant)。关于微生物肥料的定义一直是一个有争议的问题，其焦点主要是微生物肥料的作用问题，一种观点认为：微生物肥料应该向植物提供元素营养；而另一种观点认为：微生物肥料不仅能向植物提供元素营养，有的还通过其代谢产生的代谢产物刺激或调控植物生长，甚至有减轻植物病虫害的作用。,不论哪一种观点，总的来讲，微生物肥料是根据微生物在自然界物质循环中分解和合成作用，所产生的促进植物生长和减少植物危害的作用，精心选育菌种，通过一定工艺过程生产而成的生物肥料。中国科学院院士、我国土壤微生物学的奠基人、华中农业大学陈华癸教授就论述微生物肥料的含义问题时指出，所谓微生物肥料，“是指一类含有活微生物的特定制品，应用于农业生产中，能够获得特定的肥料效应，在这种效应的产生中，制品中活微生物起关键作用，符合上述定义的制品均应归入微生物肥料”。,二、微生物肥料的质量标准,关于微生物肥料的质量问题，国家已颁布了中华人民共和国农业行业标准：1、无致病性 对复合微生物肥料、固氮菌肥料、磷细菌肥料和硅酸盐细菌肥料做出了技术要求。作为商品的微生物肥料，要经过一系列的严格检验，证明对植物有益而无害，更不能是人畜的条件致病菌,2、微生物肥料的应用效果要有田间试验报3、我国农业部设立了微生物肥料质量检验的专门机构微生物肥料质量监督检验测试中心 对有效菌数等重要指标要经过检测，符合质量标准的产品才可出售，包装袋上要标明适用作物、土壤情况和使用方法等。,三、微生物肥料的形态,微生物肥料分固体肥和液体肥，都可以直接施用。一般是将培养的菌体放人吸附剂中保存，使用方便。吸附剂是影响微生物肥料质量的重要因素之一。已试验和应用的吸附剂有下列几类物质：草炭；植物材料，如谷壳粉、蔗渣、玉米芯粉、腐熟堆肥等；惰性无机和有机材料，如蛭石、珍珠岩、粉末磷灰石、聚丙酰胺胶粒等。,目前，使用最广泛的吸附剂是草炭。草炭含有丰富的有机质和一定量的腐植酸，要经过测定性状后选用优质材料，并且要经过处理达到一定细度，灭菌后才可应用。四、使用方法 微生物肥料的使用方法有拌种法、蘸根法、土壤混菌法、喷施法等。要根据微生物肥料的种类和特性选用具体方法。,五、微生物肥料的种类（一）、促生细菌剂 近20年来，在微生物资源的研究工作中，有一个新的热点，这就是植物根圈促生细菌(Plant growth-promoting rhizobacteria，简称PGPR)的研究。植物根圈促生细菌是存在于植物根圈范围内，在它们的生长代谢过程中能产生促进植物生长物资的一类细菌。1、种类 目前已报到的种类有：醋杆菌、巴西固氮螺菌、枯草杆菌、气单胞菌、柠檬节杆菌、臣大芽孢杆菌、自生固氮菌、荧光假单胞菌、多粘芽孢杆菌、阴沟肠杆菌、恶臭假单胞菌、沙雷氏菌、根癌土壤杆菌、碗豆根瘤菌、三叶草根瘤菌、苜蓿根瘤菌等，随着工作的深入和发展，PGPR的种类还会不断增加。,2、PGPR的作用：分泌植物促生物质 有些菌株产生植物生长激素，有的菌株产生赤霉素，还有的产生激动素类物质。如荧光假单胞菌能产生赤霉酸和类赤霉素物质，也有的菌株产生吲哚乙酸，或生命素和泛酸；恶臭假单胞菌可产生吲哚-3-乙酸和吲哚-3-乳酸赤霉素。在PGPR中还可分泌多种维生素，如维生素B1，B6，B12等。对豆科植物结瘤的促生作用(1987)用恶臭假单胞菌M17菌株接种菜豆、在温室和田间的试验中都明显地促进了共生体的结瘤作用。,度、泰国、菲律宾、布隆迪等，至少有70多个国家有自己的微生物肥料生产企业、产品技术标,促进植物出芽 用一些PGPR菌株接种于种子上有促进植物出芽的作用，在马铃薯、小麦、苜蓿、胡萝卜、玉米、大豆等作物上都得到这样的结果。对土传病害的生物调控作用 研究证明PGPR对于许多土传病害有减轻发生和降低危害的作用。如用荧光假单胞菌PF-5处理棉花种子，可减轻猝倒病的发生，使幼苗的存活率从30提高到79。亚麻种子用PGPR B10菌株处理，使亚麻苗在含有枯萎病菌土壤里的存活率由48提高到87。调控土传病害原因有以下几点：,产生铁载体，铁载体是微生物在缺铁性胁迫条件下，产生的一种特殊的、对微量3价铁离子具有超强络合力的有机化合物，PGPR因其产生铁载体的速度快且数量大，在与不能产生铁载体或产生较少的有害微生物竞争铁素时占有优势，从而抑制了有害微生物的生长繁殖，保护植物免受病原菌的侵害 有些PGPR能产生抗生素，能抑制多种病菌如镰刀菌、腐霉菌、立枯丝核菌等的生长，从而减轻病害的发生。还有研究报道，PGPR产生胞外溶解酶，产生氢化氰，或是促进植物根部木质素增加，而减轻病害。,3、PGPR的宿主 目前研究的PGPR的宿主植物主要是一些农作物和树木。农作物中有粮食作物、豆科作物和一些经济作物，如小麦、大麦、棉花、水稻、玉米、花生、菜豆、番茄、黄瓜、胡萝卜、芹菜、亚麻、油菜等。4、因地制宜地使用PGPR PGPR的研究和应用是当前一个较为活跃的领域。但在生产中应用必须考虑PGPR的作用与寄主植物的关系，有的PGPR甚至存在品种专一性。尤其在我国这样一个土壤类型、气候条件、作物品种、施肥水平差异很大的条件下，因地制宜更为重要。,PGPR可以单独使用，也可以与其他微生物肥料复合使用，使促生、肥效作用更好地结合起来，以提高和加强应用效果。但在复合时，要考虑PGPR与其他微生物之间是否有拮抗作用。,（二）、菌根菌剂 菌根是一些真菌与植物的根形成具有特定形态结构和功能的共生体。植物形成菌根是普遍现象，自然界大部分植物都具有菌根，根据菌根的形态结构和菌根真菌共生时的其他性状，菌根可划分为下面几种类型：外生菌根、内生菌根（内外生菌根、水晶兰菌根、杜鹃菌根、兰科菌根、丛枝菌根等）。研究最多的是外生菌根和丛枝菌根。,1、外生菌根 外生菌根存在于30多科植物的许多属种中，主要为乔木和灌木树种。其中松科植物如果不形成菌根就不能生长或生长不好。形成外生菌根的真菌主要是担子菌，其次是子囊菌，个别为接合菌和半知菌。大多数为广谱性寄生菌，少数为专性寄生菌，（1）特征 外生菌根的主要特征是在根外形成菌套，在根的皮层细胞间形成哈蒂氏网，菌根真菌的菌丝在植,物营养根的表面生长繁殖，并交织成套状结构包在根外，使营养根变得粗壮，前端膨大，代替了根毛的地位和作用。（2）形成时间和条件 外生菌根的形成从幼苗阶段就开始了。对树木的幼苗进行人工接种试验表明，一般接种两周后就可形成菌根。土壤条件对菌根的形成有明显的影响。通常情况下，有机质含量丰富的土壤、通气状况良好的沙壤土及有效养分中等偏下的土壤，均有利于菌根的形成；相反则不利于菌根形成。,（3）外生菌根的作用 外生菌根对植物具有促进生长和预防病害的作用。其功能主要表现在：扩大寄主植物根的吸收面，能将更多的水分和养分吸收进来供寄主植物利用；菌根真菌产生植物生长刺激素如吲哚乙酸等，促进植物生长；外生菌根根圈的微生物群落起着防御病菌侵袭的作用；外生菌根形成的菌套和哈蒂氏网起到机械屏障作用，病原菌不能通过这两道屏陈去侵染寄主植物；,寄主细胞产生抑制病菌的物质：外生菌根真菌进入植物根部时，根部细胞会产生一些抑菌物质，如牛肝菌科的一些真菌形成的外生菌根中含有萜烯类这种抑制霉菌的物质，从而抑制了病原菌；外生菌根真菌产生抗生素，表现抗菌活性，控制病害的发生。外生菌根目前在育苗造林、引种等方面进行了大量的应用研究。例如，彩色豆马勃在林木育苗中已显示了很好的作用。这种菌的寄生范围广，抗逆性强，易分离和培养，在美国已作为商品制剂广泛地用于林业生产。中国林业科学院在这方面也做了大量工作，进行了小规模的应用。,2、丛枝菌根 丛枝菌根(arbuscular mycorrhtza，简称AM)也称泡囊丛枝菌根(即VA菌根)。它是内囊霉科的部分真菌与植物根形成的共生体系，这种菌根在自然界普遍存在，已经肯定了至少200个科20万种以上的植物都有丛枝菌根。农作物中如小麦、玉米、棉花、烟草、大豆、菜豆、马铃薯、番茄、苹果、葡萄、草莓、柑橘等都能形成丛枝菌根，最普遍的是豆科和禾本科植物；不能形成或很少形成丛枝菌根的有十字花科、藜科、石竹科、莎草科、灯心草科、荨麻科等十多个科的植物。,（1）特征 丛枝菌根的主要特征是在植物根的皮层内有从枝和无隔菌丝，有的还能产生泡囊，这些结构通过根段染色后镜检可以观察到，除形成上述结构外，还可产生根外生菌丝，但比较松散，不像外生菌根那样成菌套，外生菌丝的顶端常形成厚垣孢子。（2）作用增加共生植物的吸收面积 丛枝菌根是植物和真菌的共生体。植物为菌根真菌的生命活动提供碳源和能量，真菌的外生菌丝可以扩增根圈的范围，增加了根系对水分的吸收，提高植物的抗旱能力。同时，提高了从土壤中吸收,磷素营养的效率，为植物提供更多的磷素营养，另外还可以吸收Zn、Cu、B、Mo、Fe、Mn等微量元素，并输送给寄主植物，促进了植物的生长。提高寄主植物的抗病能力 丛枝菌根还可以促进根圈范围的其他细菌的生长繁殖，并且菌根形成后某些氨基酸(如精氨酸、苯丙氨酸、丝氨酸)、类异黄酮(植保素)、儿茶酚、还原糖和酶(如几丁质酶)在植物体内的含量增高，这些物质具有抑制病原菌的作用，从而表现出防病效果，尤其对土传病害效果更为明显。,（3）研究现状 通过研究认为：丛枝菌根与农业生产的关系非常密切。目前，对它的生理学、生物化学、分类学、生态学的研究已比较深入，但是人工纯培养技术问题尚未突破。在人工纯培养技术尚末突破的情况下，国内外的研究者利用接种寄主扩大培养等方法，人为大量培养接种丛枝菌根菌的植物根，然后以这些侵染了丛枝菌根菌的植物根段和有大量孢子的根际土为接种剂去接种作物，可以获得较好的增产效果。丛枝菌根接种剂的这种生产方式在生产中已得到初步应用，一方而是小规模的田间应用；另一方面应用于名贵花卉、苗木、药材和经济作物。,（三）固氮菌接种剂 这里所说的固氮菌接种剂是特指用自生固氮菌或联合固氮菌为菌种生产的固氮菌剂。经研究，目前已发现具有固氮活性的细菌至少有14个科200多种，但并不是具有固氮酶活性的细菌就可以作为菌种生产固氮菌菌剂。已用于生产或将来可能被用于生产的固氮菌菌种有：1、自生固氮属 主要有：贝氏固氮菌、圆褐固氮菌、棕色固氮菌、雀稗固氮菌。,2、氮单胞菌属 标记氮单胞菌。3、贝氏固氮菌属 印度贝氏固氮菌，德氏拜叶林克氏菌4、芽孢杆菌属 多粘芽孢杆菌。5、克雷伯氏菌属 肺炎克氏杆菌、产气克氏杆菌、产酸克氏杆菌6、肠杆菌属 阴沟肠杆菌。7、欧文氏菌属 草生欧文氏菌。8、固氮螺菌属 生脂固氮螺菌，巴西固氮螺菌,（1）作用固氮 据(1979)在多品种上测定的结果表明联合固氮95 107d，每公顷固氮量为0.02 0.026kg。(1985)报道，水稻根际固氮测量6672d，每公顷为0.0130.025kg。自生固氮和联合固氮的固氮效率比较低，不如根瘤菌与豆科植物共生的固氮效率。虽然它们的固氮效率比较低，但这类微生物在生产中确实得到了应用和发展。,产生多种代谢产物 它们生长繁殖过程中能够产生多种代谢产物，促进植物的生长。这些代谢产物包括激素类物质(如：吲哚乙酸、赤霉素、激动素等)、维生素、氨基酸和多糖等物质。,（2）固氮菌剂的剂型 目前，国内生产的这类产品有瓶装的液体剂型和用草炭等载体作为吸附剂吸附而成的固体剂型。液体菌剂 瓶装的液体菌剂多是从发酵罐发酵结束后分装而成，由于发酵结束后培养液内的营养基本耗尽，同时分装后条件改变，因此液体菌剂保存时间较短，在温度较高的情况下菌数下降更快。但液体菌剂生产方便，使用方便，在距离工厂较近的地区可在播种前购买。,固体剂型 固体剂型多用载体吸附。所用的载体大多是由有机质含量丰富、易透气的物质组成，发酵结束时的液体菌吸附在载体上虽然死亡一部分，但在合适的条件下，细菌还能再繁殖，其数量还能继续增加。所以，固体剂型运输方便，贮存方便，对于距离工厂远的地方较液体剂型更为合适。冻干制剂 现在有的工厂还开发生产出了冻干制剂。冻干制剂就是将发酵好的菌液浓缩或不浓缩，加适量,的保护剂，用低温真空干燥技术冷冻而成，每小瓶含活菌200亿1000亿个。这种剂型体积小，易于运输和保存，保质期较长，使用也方便，只要事先用适量水化开即可使用。但成本较高。,（四）根瘤菌接种剂 1896年欧洲就有了根瘤菌接种剂，后来它的应用一直在发展。初期是根据豆科植物与根瘤菌的互接种族的特点，选用相应的优良根瘤菌菌株，并得到了不同程度的增产效果，特别是对于从未栽培过该种豆科植物的土壤，根瘤菌接种剂的增产效果尤为明显。,大豆和花生根瘤菌剂是许多国家一直研究和应用的主要根瘤菌剂。随着科学的发展，人们对根瘤菌的认识早巳打破了传统的互接种族的概念，使根瘤菌菌株的筛选范围更大，应用前景更广阔。1、施用 根瘤菌的田间应用传统上有两种基本方法：即种子拌菌和土壤混菌。（1）种子拌菌 是最常用的方法，它简单易行，用少量菌剂就能使每粒种子上都黏附一定数量的根瘤菌。,（2）土壤混菌 土壤混菌是将根瘤菌剂混合到植物根圈的主要部位。土壤混菌比种子拌菌更能提高接种菌的固氮效率，在土著根瘤菌多的情况下尤为明显，但土壤混菌法的缺点是菌剂用量多，大面积混菌也不方便。,2、影响根瘤菌固氮的因素（1）土壤中的化合氮含量 土壤中的化合氮含量多时妨碍根瘤菌进入根毛，影响根瘤增大、降低根瘤的固氮活性。抑制作用的大小随化合氮的种类、植物品种、菌株特性、植物的营养状况等不同而异。,在田间条件下，少量化合态氮对固氮有促进作用，只有达到一定浓度时才产生抑制作用。施用磷、钾肥和微量元素肥料，能提高根瘤菌的共生固氯效率。施用磷肥能促进结瘤作用而且使土壤中根瘤菌的数量显著增加。施磷后，根瘤菌从播种时每克土壤几十个，一年后上升到几十万个至几百万个；而不施磷的土壤中菌数一直很低，一年后才达到每克土壤几千个，相差近1000倍。,六、微生物肥料的作用 微生物肥料的功效主要是与营养元素的来源和有效性有关，或与作物吸收营养、水分和抗病(虫)有关，有的还不十分清楚，需要进一步研究。概括起来有以下几方面；（一）增进土壤肥力 这是微生物肥料的主要功效之一。1、增加土壤中的氮素来源2、提高磷、钾的有效性3、增加土壤中的有机质，提高土壤的肥力。,（二）提高和协助农作物对水分和养分的吸收能力1、菌根菌2、根瘤菌（三）增强植物抗病(虫)害的能力（四）减少化肥的使用量和提高作物品质（五）对土壤环境的净化作用、对城市垃圾和作物秸秆的腐熟、用于秸秆还田和培肥地力的作用。,第二节 微生物农药,生物防治(biological control)是一门研究利用天敌控制植物病害、虫害和农田杂草的理论和实践的学科，微生物农药是利用微生物活体或其代谢产物对有害生物进行防治的一类制剂，是生物防治的主要手段之一。根据微生物农药的防治对象，将其分为杀虫剂、杀菌剂和除草剂三类。,化学农药在植物病虫害防治中的广泛应用，为农业的高产丰收发挥了巨大的作用，同时也带来了一系列的问题，如农药的残留、对天敌的杀害、抗药性及对生态体系的影响等。所以，发展高效、安全的新农药是十分必要和迫切的，这其中就包括微生物农药。微生物农药对人畜和天敌安全，选择性强，病虫菌和杂草不易产生抗药性，易于分解和不污染环境。是公认的无公害农药，防治对象不易产生抗药性，不伤害天敌。,一、微生物杀虫剂,(一)细菌杀虫剂 已知昆虫病原细菌达100多种，主要有：苏云金芽孢杆菌、球型芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、侧芽孢杆菌、金龟子芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、穿刺芽孢杆菌、变短梭状芽孢杆菌、幼虫芽孢杆菌、恶臭假单胞菌、致金色假单胞菌、荧光假单胞菌、铜绿假单胞菌、绿针假单胞菌、黏质沙雷氏菌、粪链球菌。,1、苏云金芽孢杆菌 昆虫病原细菌中研究最深入、应用最广泛的是苏云金芽孢杆菌(B,thuringicnsis,简称Bt)，它是从自然界分离出来的一种昆虫病原菌，对鳞翅目、双翅目、膜翅目、鞘翅目、直翅目和毛翅目等的600余种昆虫有不同程度的致病性。（1）感染途径及机理 Bt通过口腔感染昆虫，它杀死昆虫可以由细菌本身的活动引起，更重要的是菌体产生的毒素的作用。毒素不仅能帮助细菌入侵，而且可使害虫在短时间内中毒死亡。,（2）产生的毒素 Bt产生多种具杀虫活性的毒素，如-内毒素、-外毒素、-外毒素、-外毒素、不稳定外毒素、水溶性外毒素等。Bt不同亚种的菌株产生的毒素种类和性质不同，其杀虫谱也不同。Bt产生的毒素中-内毒素是最主要的杀虫毒素，它伴随着芽孢的形成而产生，所以也叫伴孢晶体，是一种由蛋白质构成的晶体结构，其形状分为菱形和非菱形两类。,菱形伴孢晶体的大小为：（0.711.75）m（0.44 1.00）m；非菱形伴孢晶体的形状为方形、球形、近圆形、近六角形等，其大小为：（0.79 1.24)）m（0.63 0.99）m。完整的伴孢晶体并不具毒性，只有在被昆虫肠道消化或碱溶后才释放出有毒成分，它对人、畜无毒性。,（3）苏云金杆菌制剂的生产 是在人工条件下大量培养，获取杀虫有效成分芽孢及伴孢晶体等毒素，然后调制成不同的剂型品种。目前，有液体深层通气发酵法和固体发酵法两种方法生产Bt制剂。液体发酵法是主要的方法，产品有悬乳剂、粉剂和颗粒剂等。固体发酵法适用于中小规模的生产，产品为粉剂。（4）Bt制剂的质量标准：测定其毒效的大小,目前生产Bt的主要国家都使用昆虫生物测定来检定产品毒效，并采用由法国巴斯德研究所制备的“E-61”标准品。这个标准品指定的毒力效价为1000IUmg(国际毒力单位mg)，测定的昆虫是地中海粉螟。美国制定的标准品“HD-1-S-1980”，通过与E-61比较测定，毒力效价为16000IUmg，测定的昆虫是粉纹夜蛾。,我国于1989年由农业部主持制定了“苏云金杆菌制剂毒效检测标准化技术”，提出了由我国制备的两个参考标准品：一个是H3ab型菌株；另一个是H5ab型菌株生产的样品.用美国标准品HD-1-S-1980进行比较测定来标定它们的毒力效价，供测昆虫确定为小菜蛾和棉铃虫，并建立了毒力生物测定的程序和方法。,（4）对苏云金杆菌制剂敏感的害虫 已知对苏云金杆菌制剂敏感的害虫有：莱青虫、小菜蛾、稻苞虫、稻纵卷叶螟、棉造桥虫、玉米螟、茶毛虫、烟青虫、松毛虫、避债蛾、米蛾和蚊等。不是任何苏云金杆菌亚种的制剂对它们都有效，不同亚种的杀虫对象都有一定的局限性，要针对目标害虫选择不同亚种的制剂。值得注意的是：在养蚕地区不能使用Bt制剂，因为蚕对Bt是非常敏感的。,2、球形芽孢杆菌 球形芽孢杆菌的杀虫谱较窄，但它们对某些蚊子幼虫的毒力和特效明显优于苏云金杆菌。因此，世界卫生组织将球形芽孢杆菌列为最有希望的生物防治因子之一，进行研究和开发。球形芽孢杆菌适于发酵罐大规模培养和制备。,3、金龟子芽孢杆菌 金龟子芽孢杆菌是多种金龟子幼虫蛴螬的专性病原菌，当蛴螬吞食了这种芽孢杆菌后，芽孢萌发侵入血腔，并大量繁殖，在幼虫患病后期，血淋巴中形成大量的芽孢，因芽孢有较强的折光性，使血淋巴呈现不透明的白垩色，患病和死亡幼虫外观变为乳白色，又称为乳状病。金龟子芽孢杆菌在人工培养基中不生长或微弱生长，目前都是采用幼虫活体培养的方法制备菌剂。,(二)杀虫抗生素（放线菌杀虫剂）阿维菌素是由阿维链霉菌产生的一族结构相似的大环内酯类杀虫抗生素，共有：A1a、A1b、A2a、A2b、B1a、B1b、B2a、B2b、8个组分，其中A1a，A2aB1a和B2a是4个大量组分，含量占80以上，其余4个组分为少量组分，含量在20以下。该组化合物被统称为阿维菌素。阿维菌素B1的杀虫活性最强，但毒性较大，如在B1的22，23-C之间的双链加氢还原为22，23-C双氢阿维菌素B1，毒性可降低1倍，称为伊维菌素。,1、阿维菌素和伊维菌素的作用（1）用于兽药（杀寄生虫）阿维菌素和伊维菌素除具有杀体内寄生虫的活性外，对体外寄生虫也有很高的杀虫活性。虽然阿维菌素和伊维菌素的杀虫活性是一致的，但由于阿维菌素的毒性较高，所以目前用于兽药的只有伊维菌素。,（2）毒杀农业害虫 阿维菌素儿乎抗所有与农业有关的线虫和节肢动物，特别是对螨类有很高的毒性，施用有效浓度低于目前商用杀螨剂的50200倍；对多种危害农作物的害虫都有杀虫活性，杀虫范围包括鳞翅目、鞘翅目、半翅目、双翅目、膜翅目和同翅目的害虫。,（3）阿维菌素的杀虫机理 阿维菌素的杀虫机理主要是由于在它的作用下，虫体内的-氨基丁酸增多，这种氨基酸对昆虫或螨的神经系统能产生抑制作用，使它们麻痹而死亡。(三)真菌杀虫剂 昆虫病原真菌是昆虫病原微生物中的一个主要类群，共约750种，寄主范围广泛，达5个目24个科的200余种昆虫。在自然界，它们是害虫的天敌，如冬虫夏草是子囊菌的虫草菌属寄生在寄主昆虫幼虫中形成的。虫草菌属有100多种，寄生于多种昆虫的幼虫。例如，中华虫草菌寄生于虫草蝙蝠,蛾幼虫，杀死寄主并从寄主头部长出子囊果，形成冬虫夏草，是一种名贵的中草药。1、真菌杀虫剂的种类 在真菌杀虫剂中，研究最多的是白僵菌和绿僵菌（1）白僵菌 白僵菌的特性 白僵菌是指白僵菌属的真菌，该属有2个种：球孢白僵菌，球形孢子占50；卵孢白僵菌，卵形孢子占98。这两种真菌在培养基上可存活12年，低温干燥条件下存活5年，在虫体上存活6个月，阳光直射下则很快失活。,白僵菌的侵染途径 作为昆虫病原菌，白僵菌是以分生孢子完成侵染循环的。昆虫的感染始于分生孢子在寄主体壁上的附着，在湿度较高的环境条件下，孢子萌发长出芽管，穿透体壁进入血腔，利用寄主营养而生长繁殖，而后在血腔中以芽殖的方式产生大量芽生孢子。寄主的死亡，是因其血液养分被病菌耗尽，或因病菌有毒代谢产物引起的毒血症。在高湿条件下，菌丝自虫尸表面长出，产生分生孢子，开始新的侵染。,有报道表明，白僵菌也可通过寄主取食被摄入后经肠壁感染，经此途径被感染的均为咀嚼式口器昆虫。白僵菌的寄主范围 白僵菌的寄主范围广泛，最常见的寄主是鞘翅目、鳞翅目、膜翅目、同翅目和半翅目的昆虫。白僵菌菌剂主要用于防治松毛虫和玉米螟，尤其是防治松毛虫，白僵菌可作为环境因子，持续多年控制松毛虫的危害。,白僵菌的生产 白僵菌易于培养，在以麦麸、黄豆饼粉或玉米粉为主要原料的半固体培养基中生长良好，并形成分生孢子，培养物干燥后制成白僵菌粉剂。双相法生产充分利用了液体培养与固体培养的长处，白僵菌在发酵罐中生长直到形成最大菌丝生物量，然后转移到固体营养基质上使其产生气生分生孢子。双相法虽然简单，但成本偏高，劳动强度也较大。液体深层发酵，必须谨慎控制通气、PH、温度和泡沫等能显著影响真菌产物品质和产量的因素，,此外，深层发酵的产物常常是芽生孢子或芽生孢子与分生孢子的混合物。在菌剂生产中，除孢子萌发可能引起操作人员的过敏反应外，未发现其他对人体有害的作用。另外，在养蚕地区禁止使用白僵菌菌剂。,(四)病毒杀虫剂 1、种类 目前已知的昆虫病毒有1600多种，分布广，专性强。常见的昆虫病毒有：核多角体病毒、质多角体病毒、颗粒体病毒和无包含体病毒。核多角体病毒(nuclear polyhcdrosis virus，简称NPV)属于杆状病毒科、核多角体病毒属，是最主要的昆虫病毒。在我国已发现的290多种昆虫病毒中NPV有 212种，占71.3；对农林害虫具有85以上杀虫效果的67种杆状病毒中，NPV占50种。,2、昆虫病毒杀虫剂存在的问题 主要是只能通过寄主昆虫繁殖、杀虫谱窄及使昆虫致死的时间较长。当前国际上注册或商品化的NPV杀虫剂有7种，其中防治农作物害虫的有4种，防治森林害虫的有3种，我国仅防治棉铃虫的NPV杀虫剂实行了商品化生产并已注册。,二、微生物杀菌剂,（一）植物细菌病害的微生物防治 在细菌病害生态系中，各种生物因子间的关系错综复杂，每一种病原细菌都可以找到一种或几种对它有拮抗作用的微生物种类。冠瘿病的生物防治就是一个成功的范例。冠瘿病是一种世界性分布的土传病害，在我国北方桃树和葡萄等植物上已严重危害生产，其病原菌是土壤杆菌。这一细菌性病害的生物防治是成功引用拮抗细菌的典型。,1、冠瘿病的发生 在植物病理学上，细菌性冠瘿被认为是一种特殊类型的病害。冠瘿（肿瘤）的发生是由于病原细菌细胞内质粒DNA的一个片段转移到植物中引起的。这一与致病性有关的质粒称为肿瘤诱发质粒（Ti质粒）是一个转移性大质粒。病菌必须与植物受伤组织的细胞接触，质粒上的DNA 才能转移到寄主细胞，并随植物细胞DNA不断复制，引起组织膨大。,2、冠瘿病的拮抗菌 放射土壤杆菌K84菌株对冠瘿病有防治作用。其防治机制，开始认为是对侵染位点的竞争，但K84的防治作用主要是活细胞的作用，而且无论在接种病菌前后使用都有一定效果，并在培养基平板上产生抑菌圈，说明K84菌株的作用机制有细菌素的作用。防治效果显著。浸种、蘸根或浸种加蘸根3种处理的效果都比较理想。3、影响K84菌株防治效果的因素 防治效果由于地区和地点不同、寄主不同、原来土壤中病原菌的密度不同以及其他农业措施和农,药使用情况而有很大差别。在所有因素中，菌系的不同可能是影响防治效果最突出的因素，如K84对葡萄上的病原菌是无效的。,（二）植物真菌病害的微生物防治 细菌、真菌和病毒都可用来防治植物的真菌病害，不同的拮抗菌与不同的病原菌之间的作用机制也各不相同 放线菌主要是通过产生抗生素为主发挥作用 细菌和真菌可通过产生抗菌物质或与病原菌之间的竞争等形式发挥作用 而病毒只能通过寄生达到其防治目的。1、放线菌产生的抗生素井冈霉素 放线菌中的吸水链霉菌井冈变种产生的井冈霉素是葡萄糖苷类水溶性抗生素。,（1）井冈霉素的性质 井冈霉素，共有6个组分，其主要活性物质是井冈霉素A，其次是井冈霉素B，纯品为白色粉末，易溶于水，可溶于甲醇、二甲基甲酰胺，微溶于乙醇，不溶于丙酮、氯仿、苯、石油醚等有机溶剂。井冈霉素吸湿性强，在pH 45的水溶液中较稳定，能够被多种微生物分解而失去活性。按我国农药毒性分级标准，井冈霉素属于低毒农药，常用剂型为水剂和粉剂。（2）作用 用于防治水稻纹枯病、小麦纹枯病和稻曲病等。,（3）作用机理 井冈霉素是内吸作用很强的农用抗生素，当病菌的菌丝接触到井冈霉素后，能很快被菌体细胞吸收并在菌体内传导，干扰和抑制菌丝的正常生长发育，使其失去致病性而起到治疗作用。（4）优点 与其他农药相比，井冈霉素具有以下优点：药效高 每亩地施药折合有效成分35g，即可达到90以上的防治效果，其用量不足一般化学农药的1/10。,能耐雨水冲刷，喷药不受阴雨天气影响。使用安全，对作物不造成任何危害。增产效果明显，大面积试验证明，对水稻平均每亩可增产35 kg以上。药效周期长，一次用药能保持1428d的防治效果，是一般化学农药的几倍。由于井冈霉素在植物真菌病害的防治中具有上述优点，自20世纪70年代用于农业生产以来，其施用面积逐年扩大，尤其在防治水稻纹枯病方面，现已成为首选农药品种。井冈霉素是我国目前在农业上推广应用效果最好、使用面积最大的农用抗生素。,2、木霉 木霉作为植物病害的生防真菌研究得也较多。木霉的作用机制多种多样，包括：（1）产生抗生素 木霉菌产生抗真菌代谢产物至少在32种以上，多数种类产生的抗生素不止一种，如哈茨木霉可产生12种，绿色木霉产生10种，康氏木霉产生9种，钩状木霉产生7种，长枝木霉产生3种，多孢木霉产生2种。这些抗生素的化学结构各不相同，包括了戊酮、辛酮、类萜、多肽和氨基酸衍生物等几大类。,（2）重寄生作用 目前已发现木霉菌至少可寄生18个属的29种植物病原真菌。（3）溶菌作用 木霉菌有时不与寄主菌丝直接接触，同样可以引起它们的解体，这与木霉菌的-1，3-葡聚糖苷酶、几丁质酶和纤维素酶有关。（4）竞争作用 木霉菌的竞争在镰刀菌病害的防治中起着重要作用。,就特定的木霉菌菌株而言，对病原菌的作用机制则各有特点，防治效果也不同。目前，应用最多的是绿色木霉和哈茨木霉，主要用于防治蔬菜灰霉病、小麦纹枯病、红豆根腐病和棉花立枯病。其作用机制主要是通过重寄生发挥防病作用，菌丝体制剂和孢子制剂均可用于病害防治，但菌丝体制剂较孢子制剂更为有效，这是因为重寄生主要是菌丝体的重寄生。,三、微生物除草剂,杂草的微生物防治是指利用寄主范围较为专一的植物病原微生物或其代谢产物，将影响人类经济活动的杂草种群控制在危害水平以下。与利用杂草的天敌昆虫防治杂草现状相比，利用微生物开发除草剂的研究和应用目前还不多，主要研究集中在两个方面：一是用病原微生物直接作为除草剂；二是利用微生物产生的对杂草具有毒性的次生代谢产物防除杂草。,（一）用于除草剂的病原微生物 任何类型的植物病原菌，包括细菌、真菌或病毒，都可用于杂草的生物防治，以真菌作为杂草生防因子的研究居多。（二）利用植物病原菌直接作为杂草生防剂的现状 利用植物病原菌直接作为杂草生防剂有两种情况：,第一种情况是病原菌已在杂草的危害地域出现，但由于缺少可导致严重侵染的适宜条件而不能控制杂草危害，可通过筛选有强毒性或强致病力的菌株，提高其防治效果，使杂草种群被维持在一个不造成经济危害的群体水平上。,第二种情况是杂草本身是从外地引进或传入，如当地缺少针对该种杂草的天敌病原微生物，杂草种群可迅速上升到危害水平，在这种情况下，必须从杂草原产地寻找有效的病原微生物，经安全性测试后证明对作物安全，即可引入杂草成灾的地区防治杂草。,（三）已用的除草剂1、链霉菌产生的茴香霉素 链霉菌产生的茴香霉素是第一个促使除草剂商品化的微生物代谢产物，能强烈地抑制杂草，但不影响园艺作物。2、“鲁保1号”除草剂，感染兔丝子。,随着人们生活水平的提高和我国加入WTO后，对农业生产提出了更高的要求。在满足粮食供应的基础上，通过调整农业生产结构，应用现代生物技术，发展有机和生态农业，走可持续发展之路，生产无公害的绿色食品，以满足人类生活水平不断提高的需求，保护生态环境；同时应降低生产成本，提高产量和品质。在绿色农业的生产中，对肥料和农药提出了要求和限制。,微生物肥料是通过有效活菌的生命活动和其代谢产物的作用，改善作物养分供应，向农作物提供营养物质和植物生长素，促进和调控作物生长，达到增加产量和改善品质、提高土壤肥力、减少化肥使用量、降低某些病害特别是土传病害的发生和危害的目的，所以微生物肥料、微生物农药在现代农业生产中具有广阔的发展前景。但是要达到目的，产品质量必须达标，施用方法必须得当。,第三节 微生物饲料,一、概念：微生物饲料是利用微生物提高粗饲料的营养价值，其主要表现在：利用微生物对秸秆类物质进行分解与转化，使牲畜对秸秆中纤维类物质更易于消化；通过微生物的蛋白质提高饲料蛋白质的含量；从而起到以粗代精、节粮抵粮的作用。因此，微生物饲料的开发利用，拓宽了饲料资源，推动着饲料工业与畜牧业生产的迅速发展。微生物饲料主要有单细胞蛋白和菌体蛋白饲料；发酵糖化饲料；秸秆微生物发酵饲料等。,一、单细胞蛋白和菌体蛋白饲料,单细胞蛋白（Singe Cell Protein,SCP）和菌体蛋白都是指大量生长的微生物菌体或其蛋白提取物。但前者多指用酵母或细菌等单细胞菌类生产的产品，后者则包括多细胞的丝状真菌类菌体产品。两者都可作为人或动物的蛋白补充剂。,（一）单细胞蛋白和菌体蛋白的特点1、生长速度快，蛋白含量高 如：细菌在20min至2h增殖1倍；酵母在13h增殖1倍；每一大型发酵容器在24h内可生产数吨蛋白质。2、原料来源丰富 如可用工农业生产的下脚料、废水、废糖蜜、秸秆类等再生资源，也可利用甲烷、石油及甲醇等。,3、生产可因地制宜，生产过程易控制 由于是工业化生产，故不受气候、土壤和自然灾害等影响，可连续生产，成功率高。4、营养成分多 除含有蛋白质、糖等物质外，还含有丰富的维生素类成分。同豆粉比较，它的可利用氮比豆粉高20，在有蛋氨酸添加时，可利用氮高达95以上。,（二）生产SCP菌株的选择标准 用于生产SCP的微生物种类很多，包括：细菌、放线菌、酵母菌、霉菌、某些原生生物、藻类等。各有优缺点，但必须符合以下标准：1、能够很好的同化基质碳源和无机碳源；2、繁殖速度快，菌体蛋白含量高；3、无毒性和致病性；4、菌种性能稳定；5、最好能混菌培养。采用多菌株混菌培养，要求菌株间存在共生或偏离生关系。,丝状真菌：有利于收获，生长效率高，要求pH值低，易于控制杂菌污染，大多能分泌淀粉酶，很适于农林副产品废弃物发酵；放线菌：有很多耐高温菌株，高温放线菌有很高的分解纤维素和木质素的能力，应用于禽畜粪便发酵制备蛋白饲料有较好的效果。但是放线菌大都能产生抗生素，其孢子吸入肺中易引起过敏，应引起注意。酵母菌：它们中的一些菌株除能利用己糖外还利用甲基戊糖、有机酸等。常用的有圆酵母属、假丝酵母属，其它还有丛梗孢霉和卵孢霉的一些种。它们用于可再生资源的SCP生产。,（三）SCP生产的种类和工艺1、种类：（1）按生产原料不同可分为：石油蛋白、甲醇蛋白、甲烷蛋白等。（2）按产生菌的种类不同又可分为：细菌蛋白、真菌蛋白等。2、工艺：SCP生产可采用搅拌式发酵罐、通气式发酵罐、空气提升式发酵罐等进行发酵。投入发酵罐中的物料有：生长良好的菌种、水、营养基质、氨等。培养过程中要注意控制培养液的pH值及温度。生产SCP的一般工艺过程如下：,斜面菌种,种子扩大培养,发酵罐培养,水、营养基质、氨等,培养液,分离,上清液,菌体,水解,分离,蛋白质抽取,纯化,干燥,食品,洗涤或水解,干燥,动物饲料,二、秸秆饲料,（一）秸秆微贮饲料1、概念：农作物秸秆经过微生物发酵处理后提高饲料转化效率并将其贮存在一定设施内的技术，称秸秆微生物发酵贮存技术，简称微贮或微贮技术。,2、微生物处理秸秆的原理：微贮饲料的发酵 过程是利用各种高活性微生物复合菌剂，在厌氧和一定温湿度及营养水平的条件下，进行秸秆难利用成分的降解和物质转化，从而提高秸秆的营养价值，把粗饲料加工成养分较高、适口性较好的饲料，以增加禽畜的采食量和营养吸收。在发酵过程中，首先是曲霉将一部分木质素、纤维素等物质降解为各种易发酵的糖类；,其次是酵母和乳酸类细菌将糖类经有机酸转化成乳酸和挥发性脂肪酸，使贮料pH值降到4.55.0，抑制丁酸菌、腐败菌等有害微生物的繁殖，并将饲料中的某些成分进一步合成营养价值较高的物质，如：蛋白质、氨基酸、维生素，有机酸、醇等，所以质量好的微贮饲料有甜、酸、香味；还能使秸秆中的半纤维素、木聚糖链和木质素聚合物的酯键发生酶解，增加秸秆的柔软性和膨胀度，使瘤胃微生物直接与纤维接触，提高秸秆的消化率。微贮饲料主要是用来饲喂牛、羊等反刍家畜。,3、微贮饲料的特点：（1）成本低、效益高 一袋微贮活干菌净重3克，可处理1吨干秸秆，每吨成本10元左右，而相同数量的秸秆氨化需尿素3050kg。饲喂实验表明：在同等饲养条件下，秸秆微贮饲料对牛、羊的作用效果（增重、产奶量）优于或相当于氨化处理。故与秸秆氨化处理相比，微贮可降低成本（微贮成本仅为氨化成本的20），提高效益。,（2）提高消化率 微贮过程中有益微生物繁殖发酵可加快秸秆木质素、纤维素类物质的降解，加之微生物产生的酶和代谢活性物质的作用，提高了牛、羊瘤胃微生物区系的纤维素酶和解酯酶活性，从而提高了秸秆消化率。（3）适口性好、采食量高 秸秆微贮后，不仅软化，且酸、甜、香可口，适口性好采食速度提高，刺激了家畜的食欲，提高了采食量。实验证明：牛、羊对微贮饲料的采食速度可提高40 43，采食量可增加20 40。,（4）制作季节长、易推广 微贮饲料用的是干秸秆和无毒的干草干植物，室外气温10 40都可以制作，北方地区春夏秋三季均可进行，南方一年四季都可操作，而且制作技术简单，易推广。（5）原料来源广、无毒无害、饲料保存期长、制作方便等特点。,4、秸秆微贮生产工艺及技术要点：（1）生产工艺 秸秆微贮过程主要包括秸秆铡切、入窖、封窖、发酵等，其过程如下：,菌剂复活,配制菌液,切碎作物秸秆,装窖压紧,封窖,发酵,出窖饲喂,（二）青贮秸秆饲料 秸秆青贮是把新鲜的作物秸秆切碎后填入和压紧在青贮窖或青贮塔中密封，经微生物的发酵作用而调制成多汁、耐贮藏的青绿饲料的方法。,1、青贮秸秆饲料的发酵原理及其过程（1）原理：秸秆的青贮主要是利用青贮原料上所附着或人工添加的乳酸菌等微生物的