中国媒介生物学及控制杂志  2014, Vol. 25 Issue (6): 502-505

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魏继波, 李桂玲, 孟庆东, 刘丽娟, 代玉华, 王怀位
WEI Ji-bo, LI Gui-ling, MENG Qing-dong, LIU Li-juan, DAI Yu-hua, WANG Huai-wei
苏云金杆菌对媒介蚊虫的防治研究
Efficacy of Bacillus thuringiensis serotype H-14 in controlling vector mosquitoes
中国媒介生物学及控制杂志, 2014, 25(6): 502-505
Chin J Vector Biol & Control, 2014, 25(6): 502-505
10.11853/j.issn.1003.4692.2014.06.004

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收稿日期:2014-06-04
苏云金杆菌对媒介蚊虫的防治研究
魏继波, 李桂玲, 孟庆东, 刘丽娟, 代玉华, 王怀位    
山东省医学科学院, 山东省寄生虫病防治研究所, 山东 济宁 272033
摘要目的 研究苏云金杆菌对媒介蚊虫的防治效果以及菌液在室内的持效性。方法 选择对媒介蚊虫具有高致病力的血清型苏云金杆菌缓释悬浮剂(B.t. H-14)防治试验区蚊虫,分别利用勺捕法和人帐诱法调查蚊幼虫和成蚊密度,与对照区蚊虫密度比较,研究B.t. H-14的现场防治效果,并在实验室观察苏云金杆菌在不同水体内的持效性。结果 利用苏云金杆菌防治媒介蚊虫,在媒介蚊虫高峰季节,相关密度指数(RPI)<10,说明苏云金杆菌可以控制自然水体内媒介蚊虫的种群数量。试验区蚊虫密度维持在较低水平,幼虫密度<50条/勺,成蚊密度<20只/h,而对照区蚊虫密度随季节变化明显,幼虫密度>100条/勺,成蚊密度最高可达188只/h。在实验室内,苏云金杆菌持效期可达30 d,其中,在清水中苏云金杆菌的防治效果最好,污染水体苏云金杆菌对蚊幼虫的杀灭率在1周后达到最大值,以后逐渐降低。结论 在自然环境中可利用苏云金杆菌防治媒介蚊虫,并根据蚊虫密度,施用不同浓度的菌液和确定施药次数。
关键词苏云金杆菌     媒介蚊虫     生物防治     淡色库蚊    
Efficacy of Bacillus thuringiensis serotype H-14 in controlling vector mosquitoes
WEI Ji-bo, LI Gui-ling, MENG Qing-dong, LIU Li-juan, DAI Yu-hua, WANG Huai-wei     
Shandong Academy of Medical Sciences, Shandong Institute of Parasitic Diseases, Jining 272033, Shandong Province, China
Abstract:Objective To study the activity and efficacy of Bacillus thuringiensis serotype H-14 (B.t. H-14) against vector mosquitoes and the persistence of bacterial liquid preparation. Methods B.t. H-14 with high pathogenicity against mosquitoes was tested in the field sites. The densities of larval and adult mosquitoes were quantified by dippingand human-baited net trapping. The results were compared with the mosquito densities in an untreated control site to determine the field efficacy of B.t. H-14. The persistence of B. thuringiensis in different water bodies was observed in the laboratory. Results The relative population index (RPI) of vector mosquitoes was under 10 during peak periods, which indicated that B.t. H-14 lowered the populations of vector mosquitoes in natural habitats. The mosquito densities in the treated site remained at a relatively low level, with a larval density less than 50/dip and an adult density less than 20/hour. However, the density of mosquitoes in the untreated control site changed considerably with seasons, with a larval density more than 100/dip and an adult density up to 188/hour. In the laboratory, the activity of B.t. H-14 lasted 30 d. The larvicidal activity of B.t. H-14 was optimal in pure water; in polluted water, however, its activity reached the peakin one weekand then decreased gradually. Conclusion In the natural environment, B.t. H-14 can be used to control vector mosquitoes, and the concentration of bacterial liquid applied and the number of applications can be determined according to the mosquito population densities.
Key words: Bacillus thuringiensis     Vector mosquito     Biological control     Culex pipiens pallens    

媒介蚊虫是对人类危害最严重的医学昆虫之一,可传播多种蚊媒传染病。目前对媒介蚊虫的防治以化学方法为主,由于化学杀虫剂的长期大量使用,导致蚊虫抗药性的出现和扩散[1, 2],并严重污染环境、破坏生态平衡和伤害非靶标生物。因此,选择高效、安全的生物防治方法灭蚊势在必行。细菌性制剂在蚊虫生物防治中发展较快,研究取得了重要进展[3, 4],其中研究最为深入的是球形芽孢杆菌和苏云金杆菌。

苏云金杆菌又称苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,B.t.),是一种杆状的革兰阳性菌,能够在形成芽孢的同时形成伴孢晶体[5, 6],晶体内含物是原毒素,菌液被昆虫吞食后,在适当的宿主肠道内,在高pH值和适合的酶作用下,很快转化为有毒物质,是目前研究最深入,应用最广泛的微生物杀虫剂。苏云金杆菌具有多个变种,不同变种的杀虫效果存在很大差异,对蚊幼虫有毒性的血清型主要包括:H-14、PG-14和H-10,但大规模生产和推广应用的主要是苏云金杆菌缓释悬浮剂(B.t. H-14)[7, 8]B.t. H-14是一种广谱的生物杀虫剂,对多种蚊虫具有高致病力[9, 10, 11]。该血清型对人畜安全,可应用于饮用水体内蚊虫的防治。我国对B.t. H-14的培养、生产、毒效等方面已有大量研究,在农、林业害虫的防治中取得良好的经济和社会效益。苏云金杆菌对媒介蚊虫的田间防治试验研究较少。本研究选择自然环境条件类似、媒介蚊虫高发性地区作为试验场所,通过田间试验,研究苏云金杆菌对蚊虫的田间防治效果以及苏云金杆菌在不同水体内的持效性,为其在蚊虫的生物防治中推广应用提供数据支持。 1 材料与方法 1.1 试验材料

B.t. H-14为山东省寄生虫病防治研究所保存药剂。试验用淡色库蚊(Culex pipiens pallens)由山东省寄生虫病防治研究所医学昆虫科饲养。饲养条件:温度28 ℃,相对湿度为70%~80%,光周期为光照∶黑暗=12L∶12D,幼虫用猪肝粉和酵母粉的混合饲料喂养。试验用淡色库蚊2龄幼虫。 1.2 试验场所

选择济宁市城关镇的郭庄、杜庄和张庄作为试验区,相邻的兴隆庄作为对照区,试验地区为平原,主要农作物有小麦、玉米,蚊虫主要孳生地为家庭积肥坑、猪圈坑、小型积水沟,优势蚊种为淡色库蚊。 1.3 苏云金杆菌对蚊虫的现场试验

 试验区每5天用幼虫勺检查一次孳生地,详细记录孳生地面积、蚊幼虫密度,按积水面积施用不同量的菌液处理,24 h后观察蚊幼虫死亡情况。蚊幼虫未全部死亡地区继续用菌液处理,记录菌液用量。对照区不做任何处理。

幼虫密度:每村每5天调查一次密度,一次调查10处孳生地,用容量为500 ml的蚊幼虫勺于积水的四角和中心,分别用速捞法各捞1勺,记录蚊幼虫数量,以平均蚊幼虫数作为密度值。

成蚊密度:室外人饵帐诱捕法,从6月下旬到10月上旬,半个月调查1次,在村边僻静处,悬挂蚊帐1顶,于日落后15 min开始,用电动捕蚊器捕蚊1 h,计数,作为成蚊密度值。 1.4 苏云金杆菌的持效性研究

 分别在ϕ60 cm的塑料盆中放入不同孳生地采集的水体15 L,水质分为清水、轻度污染水、污水3种,分别加入等量的B.t. H-14菌液(10 mg/L),在水体放置的第1、2、4、6、8、10、12、14、18、20、30 天,分别加入淡色库蚊2龄幼虫100条,加入蚊幼虫前,搅拌菌液。每个处理设3个重复,另设与菌液等量的清水为对照。记录淡色库蚊幼虫24 h的死亡数。 1.5 效果评价

 相关密度指数(RPI)作为评价指标[12]

2 结 果 2.1 苏云金杆菌对蚊虫的现场试验

 试验开始时,对照区与试验区蚊幼虫的平均密度分别为27.0和40.1条/勺,成蚊平均密度分别为27.0和26.2只/h。从图 1可以看出,试验开始后,对照区蚊虫密度在流行季节均高于试验区。6月上旬至10月上旬,试验区蚊幼虫密度维持在一个稳定的水平,最高密度<50条/勺,而对照区蚊幼虫密度随季节的变化明显,从6月下旬至10月上旬,蚊幼虫密度先增加后减少,但均>100条/勺,8月下旬蚊幼虫密度达到最高值(350条/勺)。

图 1 蚊虫密度的季节变化 Figure 1 Seasonal changes in the densities of larval and adult mosquitoes

图 1可以看出,对照区成蚊在调查时间内,密度均>20只/h,且成蚊密度随季节变化浮动较大,最高密度达188只/h。成蚊密度分别在8月中旬和9月下旬出现2个峰值。试验区成蚊密度均<20只/h,在整个调查过程中变化不大。不同处理时间,媒介蚊虫的RPI见表 1。经苏云金杆菌处理后,媒介蚊虫的RPI值发生了很大变化,尤其在处理后1个月左右,媒介蚊虫的RPI值下降至20以下,最低降至1.0,而且在7月下旬到9月上旬,RPI值均<10。

表 1 不同时间媒介蚊虫的RPI Table 1 The RPI of vector mosquitoes at different times
2.2 苏云金杆菌在不同水体中的持效性

 由表 2可以看出,苏云金杆菌在清水中的杀蚊效果最好,其次是轻度污染水体,污水中的灭蚊效果最差。苏云金杆菌在清水中的杀灭率随放置时间延长,有逐渐降低的趋势,但放置10 d的菌液,杀蚊效果仍可达90%。在轻度污染水体和污染水体中,淡色库蚊幼虫的死亡率在菌液放置1周后达到最大值,其后随着菌液放置时间的增加,灭蚊效果呈逐渐降低趋势。不同水质的苏云金杆菌菌液在放置1个月后,对蚊幼虫仍有杀灭作用,但灭蚊效果降至最低值。

表 2 不同水体内苏云金杆菌对淡色库蚊的杀灭效果 Table 2 The larvicidal activity of B.t. H-14 against the larvae of Cx. pipiens pallens in different water bodies
3 讨 论

国内外学者对苏云金杆菌防治媒介蚊虫的研究已有多年,实验室证明有良好的杀灭效果,苏云金杆菌作为生物杀虫剂,因具有较好的杀灭效果和对环境无污染而得到推广应用,目前研究发现部分害虫对苏云金杆菌产生抗性,但这种抗性不同于化学杀虫剂,在蚊虫的种群繁殖中难以传代[13, 14, 15],可以通过与其他防治方法的交替使用得以解决,同时,与其他防治方法联合应用,可以提高防治效果[16]。在媒介蚊虫高峰季节,使用苏云金杆菌处理后,媒介蚊虫的RPI<20,最小值为1.0,说明在蚊虫流行季节,苏云金杆菌可将其种群密度控制在较低水平。有研究发现,苏云金杆菌B.t. H-14对不同蚊种、不同龄期蚊虫的致病性存在差异[17, 18, 19],致病效果受蚊虫龄期、孳生地环境等因素的影响,同龄期所需施药的浓度有差异,龄期越小,施用浓度越低。说明在利用苏云金杆菌防治淡色库蚊幼虫时,应尽早施药,最好是在蚊幼虫1、2龄期进行防治。此外,应做好施药后蚊虫密度的调查,根据施药后蚊虫密度,适当增加或减少用药量,既保证将媒介蚊虫种群密度控制在阈值之下,又尽可能阻止蚊虫对苏云金杆菌产生抗性及对环境的影响。

通过对苏云金杆菌持效性的研究,证实在实验室条件下,菌液的持效性可达1个月之久,不同水体的苏云金杆菌菌液放置2周,其防治效果可达50%以上,本试验结果与之前报道结果存在一定差异[20],一方面苏云金杆菌的持效性受菌液浓度的影响,浓度越高持效性相对越长[21];另一方面,苏云金杆菌生产成一定的剂型后,持效性增长[22, 23]。苏云金杆菌在清水中能够最大程度地发挥其致病效果,轻度污染水体和污染水体的菌液在放置1周后,对蚊幼虫的杀灭效果反而增加,其原因可能与水体内的某些微生物或化学物质组成有关。持效期短是导致苏云金杆菌应用成本较高的主要原因,严重影响了B.t.生物制剂在全球范围内的进一步推广应用。应进一步研究自然环境条件下,影响苏云金杆菌持效性的因素,通过对影响因素的分析,采取相应技术增加苏云金杆菌的持效性,为开发新型持效的B.t.产品提供理论依据。在生物防治的筛选和作用评价中,则需要充分理解实验室试验、现场考核和推广应用之间的明显区别。本研究结果可为蚊虫的生物防治提供确切的理论依据,对于蚊媒传染病的控制有重要意义。

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