德国小蠊（Blattella germanica）是一种全球性分布的害虫，公寓、居家和食物加工场所是其主要藏匿地点^{[1, 2]}。德国小蠊会造成人们的过敏反应，外出觅食时传播可引起过敏的物质^[3]。同时，它们在动物粪便和食物之间活动时，会将病原菌携带并传播给人类^[4]。随着德国小蠊对化学杀虫剂的抗药性越来越高^{[5, 6, 7, 8]}，用于杀蟑的杀虫剂浓度和剂量也相应提高，而大剂量、高浓度的杀虫剂将严重地影响到生态环境。利用生物农药（如含有昆虫病原真菌的生物农药）及其代谢产物替代化学农药防治害虫，是一种极具潜力的方法^{[9, 10, 11]}。国内外已有一些关于利用病原真菌防制德国小蠊的报道^{[12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]}。本文针对德国小蠊病原真菌种类、传播、侵染及致病机制做一综述，探讨昆虫病原菌防制德国小蠊的未来研究方向，旨在为德国小蠊生物防治研究提供参考。 1 德国小蠊病原真菌的种类

德国小蠊的病原菌种类较少，目前发现对德国小蠊有较强侵染力和毒力的是绿僵菌（Metarrhizium anisopliae）和球孢白僵菌（Beauveria bassiana）。在实验室生物测试中发现，绿僵菌SH小孢变种菌株能使德国小蠊试虫全部变为僵虫，并且体表全部产生孢子堆；复壮5代后的SH菌株对德国小蠊成虫有较高的毒力；同时还发现，德国小蠊雌成虫对SH菌株的敏感性明显高于雄成虫^[20]。而美国生态科学公司则将绿僵菌ESC-1菌株制成生物杀虫剂，德国小蠊接触该杀虫剂后，ESC-1菌株孢子粉可黏在其身上，在环境条件适合时孢子萌发，最终将其杀死^[17]。通过实验室实验表明，ESC-1菌株能在7和13 d内分别杀死所有德国小蠊雄虫和雌虫，而在模拟现场防制实验中发现，ESC-1在30 d内对德国小蠊达到100%防制效果，并且雌虫的死亡速度仍然较雄虫慢^[18]。此外，分离自红火蚁（Solenopsis invicta）的绿僵菌ESALQ1037菌株对德国小蠊也有较强的侵染力，其用腻子粉为助剂做成的粉剂，通过德国小蠊接触传染，在6.5×10⁶/cm²的孢子浓度下，15 d后德国小蠊成虫和幼虫的死亡率分别达到100%和76.1%^[19]。

农向群等^[21]用10个球孢白僵菌菌株对德国小蠊的毒力测定表明，10个菌株均有一定的毒力，其中有若干菌株毒力较强，能在6～7 d内产生僵虫，并具备一定的传染能力，但侵染过程较长，达到50%死亡率需要20 d左右。由于具备较强毒力和侵染能力，白僵菌也被制成毒饵商品，中国科学院植物保护所廊坊农药试产的50亿孢子/g白僵菌饵剂在实验室生物测试中能在6 d内感染并杀死所有供试德国小蠊，而在现场试验中50亿孢子/g白僵菌饵剂能使德国小蠊密度指数（RPI）在2个月内均维持在10%以下，可见已经取得明显的控制效果^[22]。 2 病原真菌在德国小蠊种群的传播

病原真菌可在德国小蠊种群中进行纵向和横向传播。用亚致死剂量（LD₆₀）的绿僵菌注射带卵荚的德国小蠊（雌雄同时做喷雾处理），结果卵荚出现率降低了46%左右，而卵荚中幼虫的孵化率降低了22%左右^[1]，表明病原真菌能在德国小蠊种群中纵向传播。研究还发现，沙蝇（Lutzomyia longipalpis）体内的病原微生物Ascogregarina chagasi能将其配子囊密封，并以胶囊形式通过寄主的免疫反应，而且胶囊随着体液接触到卵壳并黏附其上，随后侵入^[23]。由于德国小蠊产卵方式的特异性，使病原真菌孢子在幼虫还未孵化离开母体之前有足够时间侵染卵荚，这种病原菌在母体中侵染后代的现象也可能存在于德国小蠊中，表明昆虫病原菌通过母体侵染胚胎，进行纵向传播。

此外，昆虫病原菌在德国小蠊个体间亦存在横向传播，在处理感染病原菌虫口与健康虫口比例为1∶10的实验中，观察到德国小蠊平均死亡率达到87.5%，LT₅₀值为12.2 d，表明病原菌能在德国小蠊个体间迅速传播^[24]。活动性差的德国小蠊1龄幼虫在巢穴中以成虫的粪便为食。Kopanic和Schal^[24]发现取食了氟蚁腙毒饵的德国小蠊成虫不会当场死亡，它们将粪便排放到巢穴中，1龄和2龄幼虫取食该粪便后也会出现中毒死亡现象。因此，活动性差的德国小蠊1龄幼虫可能通过取食感染病原菌的成虫粪便而感染病原真菌。 3 昆虫病原真菌对德国小蠊的侵染机制及致病机制

3.1 侵染机制

昆虫病原真菌对德国小蠊的侵染，可通过穿透表皮、消化道和呼吸道来完成，其中通过穿透表皮是最主要的侵染方式，该途径可分为附着、穿透和穿透后的发展过程^[25]。

通过表皮的侵染方式是最普遍的。昆虫病原真菌侵染寄主昆虫的第一步就是黏附和识别。分生孢子在昆虫体表的黏附比例最大，因为体表密布刚毛，即使是对昆虫进行脱脂处理，孢子在体表的黏附依然不受影响^[26]。此外，昆虫体表附着一层疏水的油脂，而这通常被认为是病原真菌黏附的良好基础^{[26, 27]}。人们进一步研究发现，Mad1和MaMK1是病原真菌识别寄主和黏附的关键基因。Wang和 St Leger^[28]发现绿僵菌的Mad1基因在酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中表达后，变异的酿酒酵母能够黏附在蝗虫体壁，还发现Mad1基因对孢子的生长和绿僵菌的毒力均有一定影响。此外，MaMK1基因也被发现与病原真菌穿透体壁有关，从该基因表达模式分析发现，MaMK1调节Mad1基因。昆虫病原真菌分生孢子在黏附德国小蠊体壁时，通过寄主体壁诱导产生Mad1基因，随后该基因调控分生孢子产生一系列的黏附行为^[29]。

侵染的第二个步骤是穿透，穿透过程中病原菌分生孢子会分泌大量的酶（包括几丁质酶、蛋白酶和脂酶），用于溶解表皮，同时还需要一定的机械作用来最终完成穿透^{[30, 31, 32]}。附着后的病原菌分生孢子在一定的条件下萌发，虫体自身的活动可能是形成分生孢子萌发的微生态环境条件的因素^[33]。有些形成附着胞进行穿透，有些直接以芽管穿透^[34]。在芽管的穿透过程中，分生孢子聚集在一起，形成环状附着于体表节间膜，使节间膜形成微小缝隙，从缝隙进入昆虫体腔，从而完成穿透^[33]。

附着胞是由分生孢子分化出的一种特化的侵染结构，普遍存在于植物病原菌、虫生真菌和线虫真菌等^[35]。芽管极性伸长，直到接触到寄主表皮为止，末端膨胀形成特异结构，也就是附着胞^[36]。附着胞一般形成于芽管顶端，也有部分着生于顶点下端，一般每个芽管分化出一个附着胞，但也有少数着生多个（复合附着胞）的情况，但不是所有种类的虫生菌均能产生附着胞^{[36, 37, 38, 39]}。附着胞能在体表的各个位置生成，即使是头部和胸部这样的坚硬部位^[39]。附着胞能分泌黏液（有些虫生菌附着胞不分泌黏液）和蛋白酶，有些种类黏液的作用很明显是用来黏附在寄主体表，而这些蛋白酶的作用是溶解寄主表皮^{[31, 37, 39, 40]}。有些病原菌孢子即使能够在昆虫体表正常萌发，但是无法形成侵染结构（附着胞）。绿僵菌菌株孢子在沙漠蝗（Schistocerca gregaria）体表能够完整地完成从发芽到形成附着胞及侵染的过程，而在德国小蠊体表则无法分化形成附着胞，在十七年蝉（Magicicada septendecim）体表虽然能萌发，但仅有少量形成附着胞^[41]，这种寄主的专化型选择可能与德国小蠊表皮结构、表皮上的抗菌肽以及表皮的共生微生物有关。附着胞穿透表皮的过程需要两种机制的组合，其一是机械力，附着胞会产生侵染钉，牢牢固定在昆虫体表，而侵染钉的机械力来源于胞内甘油所产生的膨压^[42]。另一方面，附着胞会分泌黏性物质和酶，黏性物质协助侵染钉将附着胞固定在昆虫体表，并维持这样的状态；而酶则用于降解昆虫体壁，一方面能使体壁与附着胞接触位置平滑化，这就更有利于附着^[39]，另一方面则是溶解和破开体壁，使芽管能顺利进入体腔^{[43, 44]}。特别值得一提的是，壳溶解酶（pr1）在附着胞形成阶段就在胞内产生，一直到侵染钉之后都保持着较高的水平^{[31, 45]}。

在研究病原菌的穿透相关基因时，Jin等^[29]发现MaMK1基因起到至关重要的作用，他们对绿僵菌MaMK1进行基因干扰，发现变种的绿僵菌无法在蝗翅上形成附着胞，同时菌丝也无法穿透蝗虫体壁进行侵染，但菌丝却可以正常生长。说明MaMK1基因可能与寄主识别和附着胞的形成有关，同时还调控菌丝毒性物质（溶解酶等）的释放。昆虫病原菌分生孢子芽管成功穿透表皮后，在昆虫体内生长为菌丝，菌丝利用寄主体内营养物质迅速增殖，进而布满体腔和各个器官，以及寄主体内的卵块^[46]。

另外，病原菌分生孢子也能通过昆虫的取食作用进入其体内，进而感染寄主消化道。分生孢子进入昆虫消化道后大量繁殖，大量菌丝体缠绕肠壁组织，并将其作为增殖营养而消化掉^[47]。对于一般昆虫来说，病原菌体壁侵染方式远比消化道侵染重要得多，但对于德国小蠊来说却恰好相反。德国小蠊生活在居室、餐馆和酒店等有人类活动的地方，并且藏匿于隐蔽位置，这些位置一般禁止使用药剂喷洒，即使能够使用，也很难接触其体表。因而，目前用于防治德国小蠊的药剂多为毒饵，即通过消化道毒杀。虽然目前病原真菌对消化道侵染方面的研究较少，但却值得探讨。Lopes和Alves^[19]用奶粉、酵母膏和绿僵菌分生孢子做成的毒饵，经德国小蠊口服后，15 d后发现德国小蠊成虫和幼虫死亡率较低（＜30%）。解剖发现一部分孢子在消化道内失活；而用云英粉和绿僵菌分生孢子配制成的粉剂，将其涂抹在瓷砖上，德国小蠊通过在瓷砖上活动感染绿僵菌，15 d后发现德国小蠊的死亡率较高，成虫最高可达100%。可能的原因，其一是口服的方法，在相同浓度下，德国小蠊接触到绿僵菌孢子的数量较少，其二是有部分绿僵菌孢子在德国小蠊消化道内失活（受到寄主体内抗菌肽的影响）。 3.2 致病机制

病原菌对德国小蠊的致病机制方面可归为两类：物理伤害和化学毒害。病原真菌通过一系列的附着、穿入、穿出的过程，对昆虫体壁和内部器官造成致命的伤害，同时病原菌也从寄主体内摄取营养用于生长，这些统称为物理伤害。而化学伤害方面，则是病原菌在侵染寄主过程中释放出来的毒性物质，可抑制寄主先天免疫，也可对寄主的发育产生一定影响。

昆虫病原真菌毒素种类较多，目前研究比较多的有黑僵菌素、白僵菌素、玫烟色拟青霉毒素、恩镰孢菌素和环孢菌素等。感染德国小蠊的绿僵菌能产生绿僵菌素的环肽毒素，目前已知有39种，均由5个氨基酸和1个羟基酸构成^{[48, 49, 50]}。昆虫注射绿僵菌素后肌肉麻痹，随后肌肉松弛乏力，低剂量注射试虫能复苏，而高剂量则直接导致试虫死亡^{[51, 52, 53]}。由于德国小蠊体内有大量共生菌，并且能产生活性较高的抗菌肽，这些都对病原真菌感染该虫造成了麻烦，毒素作为真菌的分泌物伴随侵染过程产生，如果能够更好地加以利用，则能够增强病原真菌的致病能力。 4 结 论

目前报道用于防治德国小蠊的昆虫病原菌并不多。和其他昆虫一样，虽然德国小蠊不具获得性免疫，但其具备有效的先天免疫以保护自身免受病原菌侵染^[54]。可能是由于德国小蠊长期生活在潮湿、阴暗和多菌的环境中，使其体内存在数量较大的抗菌肽，进而使其自身免疫能力较强，削弱病原真菌对寄主的侵染^{[55, 56, 57]}。通过对台湾高雄地区德国小蠊携带的细菌研究发现，其携带的多种细菌对抗生素有抗性^[58]，这也从侧面说明德国小蠊对病原菌具有较强的免疫力，可能与德国小蠊体内存在的抑制病原真菌的肠道菌群有关^[59]。研究发现德国小蠊肠道菌群中的BGI-1对白僵菌有明显的抑制作用，能显著削弱其对寄主的侵染^{[60, 61]}。然而，随着转基因技术的日渐成熟，可以将德国小蠊寄生蜂的某些毒素表达基因转入病原真菌，提高其侵染力和毒力。此外，考虑到德国小蠊的粪食性，受病原菌感染的德国小蠊，其排泄物是否存在侵染能力也值得探究。