荧光增白剂在昆虫病毒领域的新用途(二)

2006-06-20

3   作为昆虫病毒杀虫剂的增效剂

1992Shapiro等在研究应用荧光增白剂作为舞毒蛾核型多角体病毒(lymantria dispar nuclear polyhedrosis virus, LdNPV)紫外线保护剂时,意外的发现加入荧光增白剂后,能极大增强核型多角体病毒对宿主舞毒蛾的感染性,迅速致死宿主,由此推测荧光增白剂对舞毒蛾核型多角体病毒有增强其毒力的作用。分别用五种荧光增白剂进行验证发现均有不同程度的效果,特别是加入荧光增白剂Tinopal LPW效果更显著。Shapiro等对此项发现已申请了专利(专利号NO.5,123,149。此后许多的研究相继发现荧光增白剂在秋粘虫、棉铃虫、大豆夜蛾、芹菜夜蛾、云杉卷叶蛾、小地老虎和甜菜夜蛾等多种害虫中对核型多角体病毒、质型多角体病毒、昆虫痘病毒等均有不同程度的增效作用⑵⑷。这些研究试验得出的一致的结论是荧光增白剂可作为昆虫病毒杀虫剂的增效剂。

通过许多研究和试验,发现荧光增白剂作为昆虫病毒杀虫剂的增效剂具有选择性,与使用浓度的相关性、扩展性、个别品种的特异性。

3.1   选择性

和作为昆虫病毒紫外线保护剂的荧光增白剂一样,在荧光增白剂这个大家族中不是所有品种的荧光增白剂都对昆虫病毒有增效作用,只有通过试验才能选择出某个品种的荧光增白剂能提高昆虫病毒的毒力,提高虫体对病毒的敏感性。1992Shapior等人选择了23个品种的荧光增白剂在对舞毒蛾核型多角体病毒的增效试验中,仅有8个品种的荧光增白剂表现有增强作用,其余15个品种的增强作用很弱或根本就没有增强作用。1999Li等人试验了9个品种的荧光增白剂,只有5个品种对云杉色卷蛾核型多角体病毒增效。1999年中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所严东辉等人选用了国产的13个品种的荧光增白剂对舞毒蛾核型多角体病毒和棉铃虫核型多角体病毒进行试验,只有2个品种有增强作用

通过试验和选择能使昆虫病毒产生增效作用的这些荧光增白剂品种中,按母体的化学结构类型分类,绝大部分属DSD酸――三嗪类型。这类荧光增白剂是由1molDSD酸和2mol的三聚氯氰反应物为母体结构,三聚氯氰上另2个氯原子分别被芳香胺、脂肪胺、环胺、烷氧基等基团所取代,可生成许多不同品种的DSD酸――三嗪类型荧光增白剂。根据《染料索引》公布的化学结构,几十年来该类型荧光增白剂先后已有近百个品种面世,而且现在还有一些新的品种不断研究出来。该类型荧光增白剂在各种荧光增白剂中品种数量多、应用领域最宽广、产量最大、原料易得、合成也相对容易,大多数品种的价格在荧光增白剂诸多品种中是最便宜的。由于各种取代基团中原材料来源、价格、合成工艺、综合性价比等多种因素,其中商业价值较高,产量较大的品种约20余个。这里要特别指出的不是所有的化学结构属DSD酸――三嗪类型的荧光增白剂对昆虫病毒均有同等效力的增效作用,有的品种增效作用很强,有的品种增效作用很弱,甚至对某些宿主――病毒系统没有增效作用。2003年华中师范大学昆虫研究所郭君慧、彭建新等人以棉铃虫3龄幼虫为供试虫,测试了母体化学结构类型属DSD酸――三嗪类型的三种荧光增白剂,即Tinopal LPWVBLJD-3和母体化学结构类型属碳环类中的44’一二苯乙烯联苯类型的一种荧光增白剂,即CBS-X对芹菜夜蛾核型多角体病毒、多角体来源病毒粒子毒力的增效作用。结果是荧光增白剂JD-3没有明显增效作用,而荧光增白剂VBL,Tinopal LPWCBS-X均具有显著的增效作用。还有资料报导,母体化学结构类型属DSD酸――三嗪类型的荧光增白剂Blankophor DMLBlankophor LPG在云杉叶蛾核型多角体病毒、舞毒蛾核型多角体病毒、甜菜夜蛾核型多角体中均无增效活性。总之必须通过试验才能选择出合适的荧光增白剂品种。

选择性的另一个方面是同一个品种的荧光增白剂用于不同的宿主――病毒系统,其增效的效果有差异。如荧光增白剂Blankophor HRS在甜菜夜蛾核型多角体病毒中活性最高,而在舞毒蛾核型多角体病毒中,其活性低于其他的一些品种的荧光增白剂,如Blankophor BBHTinopal LPMBlankophor P167Blankophor RKH。只有通过试验才能优选出针对某种宿主――病毒系统增效活性最优的荧光增白剂品种。

3.2   与使用浓度的相关性

荧光增白剂对昆虫病毒毒力增强的效果与所选用的荧光增白剂在一定的使用浓度范围内存在相关关系,而且这种相关关系的强弱是随荧光增白剂品种的不同有一定的差异。一般讲1%浓度的荧光增白剂发挥最佳的增强作用,浓度在1%以下,增强作用随浓度递减而递减。大多数品种的荧光增白剂在0.1%以下浓度时,其增强作用将消失。但2001Morales等人的研究试验报导有4个品种的荧光增白剂:Blankophor RKHTinopal LPWBlankophor BBHBlankophor HRS,在0.05%浓度下,对黎豆夜蛾核型多角体病毒感染黎豆夜蛾仍有明显的增强作用。更有甚之的是有个别品种的荧光增白剂,如Tinopal LPW0.01%时仍有一定的增强效果。这里要特别指出的是所使用的荧光增白剂浓度也不可太高,过高的浓度将对昆虫的取食有明显的抑制作用。当荧光增白剂浓度在1%以上时,其对昆虫病毒的增强效果作用要减弱至消失。

3.3   扩展性

荧光增白剂对昆虫病毒的扩展性表现在二个方面,其一是扩大昆虫病毒的宿主域。1994Shapiro通过试验发现在正常情况下苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒和缘灯蛾昆虫痘病毒不感染舞毒蛾,但用荧光增白剂Phorwit AR增强下,它们能使舞毒蛾受到感染。其二是有些昆虫病毒在荧光增白剂的作用下能改变感染途径。1994Dougherty通过试验发现舞毒蛾核型多角体病毒的细胞外类型病毒口服不会感染舞毒蛾,但在荧光增白剂Calcofluor white M2R的增强下,口服也能被感染

4         个别品种的特异性

许多的研究和试验发现DSD酸――三嗪类型荧光增白剂的个别品种具有特异性,典型的品种是荧光增白剂Tinopal LPW。这种特异性表现在以下几个方面:

4.1         应用范围广

荧光增白剂Tinopal LPW对许多种供试的昆虫核型多角体病毒都有增强作用,并在舞毒蛾质型多角体病毒、舞毒蛾颗粒体病毒、松毛虫质型多角体病毒等都体现出良好的增强作用。表1列出了能被荧光增白剂Tinopal LPW增强的部分昆虫病毒及受作用的昆虫宿主

1Tinopal LPW增强的昆虫病毒及受作用的昆虫宿主

昆虫病毒

宿主昆虫

舞毒蛾多粒包埋核型多角体病毒(LdMNPV

舞毒蛾

粉纹夜蛾

云杉色卷蛾多粒包埋核型多角体病毒(cfMNPV

西部云杉色卷蛾

草地贪夜蛾多粒包埋核型多角体病毒(sfMNPV

草地贪夜蛾

芹菜夜蛾多粒包埋核型多角体病毒(AfMNPV

烟芽夜蛾

美洲棉铃虫

甜菜夜蛾

粉纹夜蛾

小菜蛾

美洲棉铃虫单粒包埋核型多角体病毒(H2SNPV

美洲棉铃虫

芹菜银纹夜蛾多粒包埋核型多角体病毒(AfMNPV

美洲棉铃虫

棉铃虫多粒包埋核型多角体病毒(HaMNPV

美洲棉铃虫

大蜡螟多粒包埋核型多角体病毒(CmMNPV

西部云杉色卷蛾

苜银纹夜蛾多粒包埋核型多角体病毒(AcMNPV

烟芽夜蛾

粉纹夜蛾

黎豆夜蛾多粒包埋核型大块头病毒(AgMNPV

黎豆夜蛾

4.2  增强效果好

通过试验发现,荧光增白剂Tinopal LPW和其他一些品种的荧光增白剂相比用同样的浓度在同等条件下添加到某些昆虫病毒中感染宿主,其感染活性好、增效比值高、杀虫速度快。华中师范大学昆虫研究所郭君慧、彭建新等人,以棉铃虫3龄幼虫为供试虫选择了荧光增白剂Tinopal LPW和荧光增白剂VBL、荧光增白剂CBS-X三个品种,都配制成1%浓度,测试它们对芹菜夜蛾核性多角体病毒的增效作用,发现与不添加荧光增白剂的病毒相比,增效比值分别为21832.126.26倍,杀虫速度分别提高了了28%;17.313.1

其他试验也证实荧光增白剂Tinopal LPW对多种昆虫病毒与昆虫作用体系表现有极其显著和稳定的增强作用,被视为研究荧光增白剂(二苯乙烯类)对昆虫病毒增强作用的标准样本

4.3 使用浓度低

如前所述,该品在0.01%时仍有较强的增强效果。有研究表明其增效活性最适浓度为0.25%~1

5         国内研究动态

目前国内关于荧光增白剂作为昆虫病毒的紫外线保护剂和增效剂的研究工作始于上个世纪九十年代末期,关注这项工作的全部都是农、林、生物系统的科研院所和大专院校,主要有中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所、华中师范大学昆虫研究所、江苏省农业科学院植物保护研究所、南京农业大学植物保护学院、华南农业大学昆虫毒理研究室等。主要试验的昆虫病毒有:舞毒蛾核型多角体病毒、棉铃虫核型多角体病毒、芹菜夜蛾核型多角体病毒、苏云金芽孢杆菌、重组苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒等。主要宿主是棉铃虫,甜菜夜蛾等。选用的荧光增白剂品种主要有:Tinopal LPWVBLCBSXJD3等。研究的重点是选择适合的荧光增白剂品种,优选出最佳浓度,测试其防紫外线的能力和增强病毒毒力的效果并初步研究其机理⑶~⑼。这些工作仅限于在试验室内进行,还未见有在田间或林间进行一定规模的较大面积试验的报导。至于研究和生产荧光增白剂的化工系统的单位,未见有参与此项课题研究的报导。

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