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虫生真菌因具有安全、环境相容好,害虫不易产生抗药性等特点成为了重要的生防菌。虫生真菌在酯酶、几丁质酶、蛋白酶等表皮降解酶的作用下克服寄主体壁屏障穿透表皮侵入寄主昆虫。因此,本文对虫生真菌(玫烟色拟青霉和绿僵菌)胞外表皮降解酶的生产和影响因素,以及表皮降解酶作为蔬菜重要抗性小菜蛾生防因子的作用评价等方面开展了研究,其主要结果如下:
⑴培养基成分对玫烟色拟青霉和绿僵菌菌丝生长、表皮降解酶活性和致病力的影响。。添加不同含量几丁质、碳源和氮源的六种培养基,分别培养3株玫烟色拟青霉和3株绿僵菌,通过检测不同培养条件下菌落生长速率、产孢量、孢子萌发率、Pr1蛋白酶和脂酶的活性,结果表明含几丁质、碳源和氮源的培养基有利于菌丝的生长,但不利于产孢;然而,高渗透压不利于产孢和菌丝生长;高C/N比时,IF28.2菌株的Pr1蛋白酶和脂酶的活性达到最高(4.14μmol/mL/min,2.46μmol/mL/min),低C/N比、2%蛋白胨、高渗透压等培养条件下,IF28.2菌株的Pr1蛋白酶和脂酶的活性均较低。各种培养基的营养供应时间中值与Pr1蛋白酶和脂酶的活性成正相关。营养贫乏的培养基影响菌株对小菜蛾2龄幼虫的致病力。结果表明,玫烟色拟青霉IF28.2菌株和绿僵菌M460菌株均对小菜蛾2龄幼虫具有较高的致病力。
⑵玫烟色拟青霉和绿僵菌表皮降解酶的含量及其作为小菜蛾生防因子的作用评价。在以1%的几丁质和丙胺酸为唯一碳源的液体培养条件下,玫烟色拟青霉和绿僵菌菌丝的生物产量较高。当玫烟色拟青霉和绿僵菌菌株在含有1%几丁质的液体复合培养基上培养时,能产生一系列的表皮降解酶,如几丁质酶、壳糖酶、N—酰胺基葡萄糖苷酶、蛋白酶和脂酶等。不同菌种的不同株系间的产酶量差异显著,其中在所有酶中以蛋白酶的产量最高;各种酶相继出现,表现出独特的快速产酶时相。所有菌株产生酶的顺序基本相同,在24小时内,蛋白酶和脂酶首先出现,随后是N一酰胺基葡萄糖苷酶;在48小时后,几丁质酶、壳糖酶才出现,并含量增长迅速。含有表皮降解酶的培养过滤液对小菜蛾体重、化蛹率和羽化率均有较大的影响,而玫烟色拟青霉的影响程度大于绿僵菌。小菜蛾二龄幼虫的成活中时间(ST50)以IF28.2最短,为1.57±0.20天,IF32和M408居中,分别为1.80±0.14天和1.86±0.19天,而M460最长,为2.31±0.17天。
⑶玫烟色拟青霉和绿僵表皮脂酶的提取、纯化和致病力测定。脂酶是一种重要的表皮降解酶,主要用于降解昆虫表皮的脂质蛋白、脂肪、蜡质等表皮覆盖物。通过在基本培养基中加入不同不同种类、不同浓度的植物油来研究玫烟色拟青霉和绿僵菌脂酶的含量。当向基本培养基中加入2%(v/v)橄榄油后,脂酶的含量和活性达到最高。在表面活性的筛选中,当加入SDS和吐温—80后,脂酶的活性最强,SDS是保持脂酶活性最好的表面活性剂。二价金属离子对脂酶的活性有抑制作用,但镁离子对脂酶的活性有一定的增强作用。生产脂酶的最适温度和pH值分别32℃和5.7。从玫烟色拟青霉和绿僵菌提取出的脂酶经SDS-PAGE电泳后确定其分子量分别为63 KDa和50 KDa。以小菜蛾为对象,对纯化后的玫烟色拟青霉和绿僵菌两种脂酶进行生物测定,其结果表明当脂酶的浓度为50U/ml时小菜蛾幼虫的取率最低,其死亡率分别为57%和50%。脂酶可影响表皮的重量和几丁质的含量,表皮的重量和几丁质的含量与脂酶的剂量之间呈线性关系。
⑷玫烟色拟青霉和绿僵表皮几丁质酶的提取、纯化和致病力测定。几丁质酶足昆虫病原真菌毒力的重要因子之一,它在降解昆虫表皮的过程中起重要作用。通过在基本培养基中加入不同的化合物(如不同种类的碳源)来研究玫烟色拟青霉和绿僵菌几丁质酶的含量。当向基本培养基中加入1.5%葡萄糖和0.8%的几丁质后,几丁质酶的含量和活性达到最高(284.09±7.81 mU/mL,21.63±2.03 mg/mL)。二价金属离子(如CaCl2,MgCl2,ZnSo4,FeSO4和EDTA)的浓度为100 mM时对几丁质酶的活性有抑制作用。生产几丁质酶的最适温度和pH值分别为25℃和5.7。从玫烟色拟青霉和绿僵菌提取出的几丁质酶经SDS-PAGE电泳后确定其分子量分别为64和62KDa。以小菜蛾为对象,对纯化后的玫烟色拟青霉和绿僵菌两种几丁质酶进行生物测定,其结果表明当几丁质酶的浓度为600U/ml时小菜蛾幼虫的取取率最低,其死亡率分为67%和56%。几丁质酶可影响表皮的重量和几丁质的含量,表皮的重量和几丁质的含量与几丁质酶的剂量之间呈线性关系。
⑸玫烟色拟青霉和绿僵表皮蛋白酶的提取、纯化和致病力测定。昆虫病原真菌可产生各种明显不同的丝氨酸表皮蛋白酶,如类枯草杆菌蛋白酶(Pr1)、胰凝乳蛋白酶(Pr2)、metalloproteases和各种肽酶等降解表皮。通过调节碳源、pH值和温度等培养条件来调节玫烟色拟青霉和绿僵菌蛋白酶的合成。当向培养基中加入1.5%葡萄糖和1%的小菜蛾表皮后,在上清液中Pr1蛋白酶的活性达到最高;然而在以含有1%的几丁质作为碳源的培养上清液中,Pr2的产量最高。在不同的培养基上,菌丝的生物量对Pr1和Pr2含量影响显著。生产Pr1和Pr2蛋白酶的最适温度和pH值分别为35℃和7~8。从玫烟色拟青霉和绿僵菌提取出的蛋白酶经SDS-PAGE电泳后确定其分子量分别为38和33KDa。以小菜蛾为对象,对纯化后的玫烟色拟青霉和绿僵菌两种蛋白酶进行生物测定,其结果表明当蛋白酶的浓度为1000U/ml时小菜蛾幼虫的取取率最低,其死亡率别为68%和77%。蛋白酶可影响表皮的重量和几丁质的含量,表皮的重量和几丁质的含量与蛋白酶的剂量之间呈线性关系。