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第3节病毒农药病毒是非细胞形式的最小有机体，是一种最原始的生命形态。一个病毒由两部分构成：内部是核酸，外部是衣壳，成分是蛋白质。结构简单。只含有一种类型的核酸（RNA或DNA）。没有细胞器和细胞构造、不能独立生活，只能在活的寄主细胞内才能复制增殖。1、什么是病毒？一、病毒的主要特征2、病毒与其他生物的主要区别①病毒只含一种核酸，DNA或RNA，而其他生物一般同时含有DNA和RNA两种核酸；②病毒依靠自身的核酸通过复杂的生物合成过程进行复制，而不是通过二分裂或类似二分裂方式在特定的宿主活细胞中进行繁殖；③病毒缺乏完整的酶系统，不含核糖体，必须利用宿主细胞的核糖体合成自身蛋白质，脱离宿主不能进行任何形式的代谢活动；④病毒对抗菌素或其他对微生物代谢途径起作用的因子不敏感；⑤病毒对宿主DNA复制有一定指导性。昆虫病毒的主要组成成分是核酸和蛋白质，只有核酸能够繁殖和具有感染能力。3、病毒的复制病毒在活细胞内，以其基因为模板，在酶的作用下，分别合成病毒基因及蛋白质，再组装成完整的病毒颗粒，这种方式称为复制（replication)。从病毒进入宿主细胞开始，经过基因组复制和病毒蛋白合成，至释放出子代病毒的全过程，称为一个复制周期。病毒复制周期：包括吸附、侵入、脱壳、大分子合成、装配与释放五个连续步骤。复制周期4、昆虫病毒分类与性状病毒分类主要依据：1、病毒粒子特性（1）病毒的形态特征（囊膜、粒子的大小、形状以及亚显微结构）；（2）生理生化和物理性质；（3）病毒基因组（核酸的类型、特性）；（4）病毒蛋白（数量、大小、功能、活性）；（5）病毒脂类和碳水化合物的含量及特性；（6）病毒基因组组成和复制特性。2、病毒抗原性质3、病毒生物学特性天然寄主范围、传播特性、分布、致病机理、引发的病理和组织病理学特点。属于13个病毒科，2个病毒亚科，21个病毒属1、根据病毒核酸的类型分为：（1）双链DNA病毒（有囊膜）：①杆状病毒科；②多分DNA病毒科；③痘病毒科；④泡囊病毒科；（2）双链DNA病毒（无囊膜）：①虹彩病毒科；②细尾病毒科（3）单链DNA病毒（无囊膜）：细小病毒科二、昆虫病毒分类：（4）双链RNA病毒：①呼肠孤病毒科；②二分RNA病毒科（5）单链RNA病毒：①微RNA病毒科；②野田村病毒科；③T4病毒科（6）DNA和RNA反转录病毒，包括：①前病毒科；②变位病毒科2、根据包含体在寄主细胞中的部位，分为：（1）核型多角体病毒(NPV)寄生在寄主细胞核内，包含体内含有多个杆状病毒粒子。（2）质型多角体病毒(CPV)寄生在寄主细胞质中，包含体内含有多个球状病毒粒子。（3）颗粒体病毒(GV)在感染的细胞核里和细胞质里均可发育形成。多为椭圆形，也有肾形，每个包含体一般仅含一个杆状病毒粒子。（4）无包含体病毒如昆虫浓核病毒、感染病毒的寄主细胞核膨胀、核内物质呈浓密、丰盈现象。（5）昆虫痘病毒(EPV)于细胞质内，但纺锤形包涵体是不包埋病毒粒子的。昆虫病毒包括两类昆虫病原病毒虫媒病毒昆虫病原病毒昆虫病原病毒：是指以昆虫为宿主并对昆虫有致病性的病毒，超显微没有细胞结构，在活细胞里专性寄生的大分子微生物。在活体外具有一般大分子的特征，进入宿主细胞又具有生命特征80%的昆虫病毒都是农林业中常见的鳞翅目害虫的病原体，国此是害虫生物防治的巨大资源库。三、昆虫病毒研究历史和现状家蚕和蜜蜂黄疸病。中国陈旉所著《农书》(1149)中即有关于家蚕“高节”、“脚肿”病的记载，即中国农民俗称的“脓病”。20世纪初才证明“脓病”病原是核型多角体病毒1949年加拿大引进欧洲云杉叶蜂NPV(核多角体病毒)控制害虫。1940-60年代主要应用细菌防治，70年代才利用病毒。1981年，对病毒病的描述，几乎遍及昆虫纲的各个目，记载了800多种寄主昆虫和螨类的1200种病毒病。1980年代，我国已经分离出200种以上的昆虫病毒。俄：黄叶蜂NPV、甘蓝夜盗蛾、舞毒蛾、美国白蛾、天幕毛虫等。捷：美国白蛾GV法：松带蛾CPV日：1974年注册了赤松毛虫CPV，直升飞机喷洒。还对茶小卷叶蛾、茶卷叶蛾GV进行研究利用。埃及、中：斜纹夜蛾NPV新西兰：牧草蝙蝠蛾WNPV斐济：独角仙病毒国际上已报道过的昆虫病毒有1600多种，分属于6个目的昆虫，60%为杆状病毒，能引起1100种昆虫和螨类发病，可控制近30%的粮食和纤维作物上的主要害虫。至少有60多株进入大田应用或示范，约20多株制成杀虫剂，仅就俄罗斯而言，1990年已有14种病毒杀虫剂，其中有7种年总产量为60多吨，防治面积150万公顷。1971年，棉铃虫NPV在美国成为第一个商品化制剂，1987年美国加强了对舞毒蛾、黄杉毒蛾、苜蓿尺蠖等NPV的研究。我国已报道220种，250株，绝大部分为杆状病毒，寄生在70多种寄主中。始于60年代，先是调查、收集，70年代后做了大量工作。1987年我国将棉铃虫NPV投入商品化生产。北京、广东(斜纹夜蛾NPV)、武汉、华东(棉铃虫NPV)都进行过卓有成效的工作。我国有20株进入大田应用或示范，7株制成制剂，先后建立5座工厂，一种新的生物农药产业。从防治对象来看，可分为二个阶段:40~60年代：食叶性森林害虫；70年代后：农业害虫。从病毒生产方式，二个阶段:40年代到60年代：野外采集；之后：人工饲养虫制成杀虫剂。四、病毒杀虫剂的优点1)选择性好：不损伤天敌，不易引起生态平衡的破坏。2)传播性强：很快扩散蔓延，造成流行病。3)持久性长：包涵体可抵抗不良环境，具有非常好的稳定性。4)经济效益高：剂量低，使用简便。5)安全无害：无残留。五、病毒杀虫剂的缺点1)防治效果慢：10天，潜伏期较长，往往降低其商业价值和实际效果。2)防治谱窄：不能成功地用来防治种植地区生长季节内繁衍的多种害虫。3)受到温度、阳光等环境条件影响较大。4)不易生产（活体生物培养）。存在的安全隐患昆虫病毒、其它的无脊椎动物、脊椎动物和植物病毒之间并无明确的界限。日本乙型脑炎病毒通过三带喙库蚊传染给人类。黄热病毒和登革热病毒通过伊蚊传染人类。呼肠孤病毒科环状病毒属的全体成员、朋扬病毒科的全体成员、弹状病毒科水疱病毒属和狂犬病毒属的部分成员，植物呼肠孤病毒等，都是既能使昆虫致死，又能寄生植物；野田村病毒既能使昆虫发病，又能使哺乳动物发病致死。六、DNA病毒杀虫剂一、核型多角体病毒（NPV）二、颗粒体病毒（GV）三、昆虫痘病毒（EPV）四、细小病毒（DNV）五、其他DNA杀病毒1、多分DNA病毒科2、虹彩病毒科3、泡囊病毒科4、细尾病毒科5、棕榈独角仙病毒(1)杆状病毒A亚组——核型多角体病毒(NPV)，如家蚕NPV，棉铃虫NPV，松毛虫NPV，春尺蠖NPV，舞毒蛾NPV，斜纹夜蛾NPV，粘虫NPV，中国刺蛾NPV等；B亚组——颗粒体病毒(GV)，如黄地老虎GV，菜粉蝶GV，茶小卷叶蛾GV等；C亚组——非包涵体核型杆状病毒，如印度棕榈独角仙病毒；D亚组——非包涵体多分体DNA基因组核型杆状病毒，如甜菜尺蠖姬蜂病毒。感染病毒的幼虫形成大量包含体，扩散、传播杆状病毒有宿主专一性，宿主仅限于节肢动物，对脊椎动物、植物完全不感染——应用安全主要见于昆虫体内，是已知昆虫病毒中类群最大、发现最早、研究最多，且实用意义最大的主要应用：1）作为载体，表达外源基因2）作为杀虫剂，有效地控制农业害虫的发生，并且对环境不造成污染杆状病毒杀虫剂的的特点1)研发现状二十世纪50年代，我国开始昆虫杆状病毒的基础性和应用性研究。有20种左右杆状病毒杀虫剂进入田间试验或实际应用，包括：棉铃虫、甜菜夜蛾、斜纹夜蛾、苜蓿银纹夜蛾、春尺蠖、舞毒蛾、木毒蛾、美国白蛾、甘蓝夜蛾、茶毛虫、灰茶尺蠖、茶尺蠖、大蓑蛾、油桐尺蠖等核型多角体病毒。小菜蛾、菜青虫、黄地老虎、杨扇舟蛾、玉米螟、茶蚕等颗粒体病毒。2)昆虫表现症状初期：行动迟缓，缺乏食欲，体躯肿胀，变黄或乳白色，皮肤变脆，组织液化，一触即破。后期：趋向最高处，如植株项端，头朝下倒挂。3)杀虫活性7个目，290多种害虫，主要为鳞翅目，其次为膜翅目、双翅目、鞘翅目和直翅目昆虫。LD50：50~100微克/头。害虫死亡高峰在施药后的4-5天。甜菜夜蛾核型多角体病毒只对甜菜夜蛾有效，药后4天达到死亡高峰；棉铃虫病毒只对夜蛾属的昆虫有效，死亡高峰在第5天广谱性的杆状病毒：苜蓿银纹夜蛾病毒对10多种害虫有效。克服防治谱窄的部分弱点但活性低1~2个数量级。研究最为深入重要品种：（1）核多角体病毒(nuclearpolyhedrosisviruses，简称NPV)是研究最早、最详细的一个类群，我国至少已发现60多种，已有比较成功的病毒制剂。包涵体的形态结构：NPV的包涵体称多角体(polyhedron)，简称IB或PIB，是在感染的细胞核中产生的包涵和保护病毒粒子的一团蛋白质，呈多边形，具梭角。常因寄主种类的不同而不同。常见的有三角形、四角形、五角形、六角形、立方形、近圆形和不规则形。不同多角体的形状同一品系或分离株病毒的多角体的形状是趋于稳定的，相同寄主而不同品系或分离株病毒的多角体的形状和平均大小就可能判别比较大。如从盗毒蛾幼虫体分离的NPV的两菌株，一个多角体是多形状的，另一个是立方形的，而用它们混合感染盗毒蛾幼虫时，在同一感染细胞内并未同时发现两个病毒株，因而多角体的形状可以作为辨别一个病毒品系或分离株的标志。多角体的表面有膜，若多角体被溶解，则会留下囊状空泡，再延长时间，也会被溶解，与核膜相似。病毒粒子的形态结构在NPV中，每个囊膜可以包封一个至多个核衣壳，一个囊膜内有多个排列成束的核衣壳的，常称为病毒束.获得囊膜的病毒粒子被随机的包埋在蛋白质构成的结晶状多角体之内，一个多角体可以包埋一个至多个病毒粒子。而未被包埋的病毒粒子则只有核衣壳。核型多角体病毒的包涵体呈多角形，有两种包埋形式：1、一种是多角体内包埋着许多单个的病毒粒（单粒包埋型），简称SEV2、另一种是1个包膜内包裹着多个核壳(一般称为病毒束)，成束地被包埋于多角体蛋白基质中(多粒包埋型)，简称MEV。包涵体的大小为0.5～15微米。C亚组与D亚组都不形成包涵体。棉铃虫NPV的病毒束可有2-6个核衣壳，最多达20多个；斜纹夜蛾为2-10个；盗毒蛾为6-10个。两种不同包埋型的病毒，与不同的病毒品系或分离株有关，是由遗传性决定的。同一种昆虫的两种不同包埋型的NPV，它们对寄主的感染力、专一性、对环境的抵抗力以及多角体蛋白的化学持性、血清学特征等方面都可能有较大的差异。扫描电子显微镜下的隐纹稻苞虫NPV的多角体1、对不同化学药剂具有高度抵抗力2、不溶于水及多种有机溶剂3、不被细胞或细胞蛋白酶分解4、在pH值2~2.9时，可被胰蛋白酶破坏5、溶于强酸和强碱溶液6、比重大于水，对低温有较强的抗力，抗高温能力差7、不溶于昆虫血淋巴，所以将其接种于昆虫的血腔，幼虫不会感染。8、必须通过幼虫食入，经消化液消化后，才能释放出有感染力的病毒粒子。核多角体的理化性质9、经干燥后，可以保存多年性质不变，如家蚕多角体在无水氯化钙中保存37年，其在碳酸钠中的溶解性不变。10、可以抵抗细菌的腐败作用，在提纯或死虫尸为细菌污染时，多角体一般不受收破坏。11、在昆虫幼虫消化认中的溶解性不受寄主范围的限制，对非敏感昆虫也是如此。12、有较强的折光性，成熟的多角体不易被一般染料着色，但经酸碱处理一可为一些染料所强染。侵染途径：通过幼虫口服侵入。多角体在易感虫体中肠内迅速溶解，侵入上皮细胞，并出现最初的复制。在侵染昆虫细胞核内充满大量的多角体。体内组织液化。专化性强，一般只感染同种昆虫。中毒症状：初期无明显变化，渐而行动迟缓，食欲减退，体色变淡或油光色，血淋巴变乳白色。体内组织液化，躯体前端膨大，皮肤易裂，破后流出乳白色或褐色浓绸液体，无特殊臭味。棉铃虫幼虫的环节处被核型多角体病毒感染1987年建成我国第一座棉铃虫病毒杀虫剂实验工厂，开始步入商品化生产1993年，由中国科学院武汉病毒所同湖北蒋湖农场登记了我国第一个昆虫病毒杀虫剂产品——棉铃虫核型多角体病毒杀虫剂。随后共有12个昆虫病毒制剂品