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害虫的无形杀手—— 核型多角体病毒

来源:科云公司 作者:hongling 日期:2013/04/11 浏览:

-----秦启联(中国科学院动物研究所农业虫害鼠害综合治理研究国家重点实验室北京100080)

  自然界中存在一类非常独特的微生物, 它们可能匿藏于田野、森林、河流、空气, 甚至混在我们的食物中, 对于我们人类以及大多数生物, 可能无法感受到它们的存在, 但是对于昆虫或者害虫来说, 却是无形的致命杀手, 它们就是受到科学家密切关注的核型多角病毒。 核型多角体病毒就象人类的艾滋病毒一样可以让感染的害虫罹患不治之症。这种病毒主要由两部分组成, 大量的多角体蛋白聚在一起构成实心的几微米大小的多面体, 叫做多角体, 多角体的里面包藏着许多可以致病的病毒粒子。多角体蛋白在自然界中非常稳定, 可以保护脆弱的病毒粒子免受阳光中紫外线的杀伤, 这样, 病毒粒子在多角体这层防护壳的保护下, 在自然界可以存活许多年。然而多角体蛋白还有另外一个特点, 一旦遇到碱性的环境, 非常容易溶解, 而害虫的消化液恰恰碱性非常强, 这正是核型多角体病毒杀虫的关键所在。当害虫将多角体连同食物吃进腹中, 多角体蛋白遇到强碱性的消化液立即溶解, 将病毒粒子释放出来, 病毒粒子很快侵入害虫的中肠细胞, 在细胞核中大量复制。当第1 轮复制完成后, 呈数量级扩增的新一代病毒从中肠细胞中释放到害虫的血液中, 随血液循环对害虫进行全身性感染, 几乎在害虫所有细胞的细胞核中大量复制, 这个过程将要进行3~ 4d。开始人们并不能从罹病害虫看出明显的变化, 但是到了感染的后期, 害虫的取食减少, 体色变淡, 不大爱动, 这是病入膏肓的前兆。正是在这一时期, 病毒繁衍后代的任务基本完成, 下一步将是形成防护“外套”, 以便进入严酷的外界环境, 等待感染另外的害虫个体。于是大量的多角体蛋白被迅速合成, 就象包包子一样, 由多角体蛋白做成的“ 皮”将病毒粒子做成的“馅”包成多角体“包子”。这时用显微镜观察, 几乎害虫身体的每一个细胞中都有成百个这样的“包子”, 此时可以看到害虫还是活的。下面是“包子”出笼的时刻, 是一个突然爆发式的事件, 病毒的DNA 使仍有功能的害虫细胞开始合成能够溶解细胞的蛋白质酶和能够溶解害虫坚硬表皮的几丁质酶, 这些酶的合成将导致整个害虫的彻底崩溃。一个轻微的震动会使看似完好的虫子在瞬间变为含有无数多角体病毒的液体。这是一种害虫致命的液体, 但是对于人类和人类生活的环境, 包括牲畜、野生动物、鸟类和鱼类等等都非常安全、友好。 亿万年来, 自然界一直重复着上述这样的循环过程, 核型多角体病毒成为制约昆虫种群的一个重要因子, 但是在农田或森林中, 大多数情况下并没有足够数量的核型多角体病毒控制害虫的危害, 人们不得不借助于化学农药, 在杀伤害虫的同时, 人类也成了直接和间接的受害者。长久以来科学家一直在致力于研制各种环境友好的控制害虫的措施和方法, 利用核型多角体病毒制成生物农药在农田和森林喷洒, 就是一种非常有效的途径。

几点说明: 已经研究或发现的核型多角体病毒有500 多种, 每种核型多角体病毒只对一种或几种昆虫有效。不是所有核型多角体病毒对人类都有益, 如家蚕核型多角体病毒可以对蚕桑业造成毁灭性的打击, 大规模流行的对虾病毒病也是由一种核型多角体病毒引起。 我国劳动人民最早描述了昆虫核型多角体病毒病的发病特征, 虽然当时并不知道其发病的病原。早在12 世纪中叶, 我国就有家蚕脓病发病特征的记载, 此病由家蚕核型多角体病毒引起。 可以杀灭害虫的昆虫病毒类群有许多, 核型多角体病毒只是其中研究较多, 应用技术比较成熟或较有应用前景的一类。