CN1047608A - 昆虫的生物防治方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种方便、经济、无害且有效的昆虫防治方法和装置，把昆虫吸引到高浓度的昆虫致病菌，使昆虫被感染而死。真菌被放置在一装置中，与昆虫接触感染。在防治蟑螂时，蟑螂进入感染室内与致病菌培养体接触。其孢子附着在蟑螂上，萌芽并穿入蟑螂体内，使其感染后两至三周内死亡。在这段时期内，受感染的蟑螂把致病菌的孢子传播至整个区域，感染其他蟑螂。在适当的环境条件下，真菌在蟑螂尸体上形成孢子，分生孢子再传染给其他蟑螂。

Description

本发明一般属于有害昆虫的生物防治这一领域，特别是属于用昆虫致病真菌来防治蟑螂及其他昆虫这一领域。

德国小蠊（德国蟑螂）及美洲大蠊（美洲蟑螂）遍布于全世界。它们是住宅、餐馆、医院、卧房及仓库中的主要害虫。蟑螂形态丑陋，且是几种人类疾病病原体的携带者。

防治蟑螂最通常的手段是定期喷洒化学杀虫剂。这些杀虫剂不仅成本高，而且对于使用地区的居民及周围环境的长期效果，在大多数情况下是未知的，并具有潜在的危险。再则，在被其处理过的昆虫中，有发展出具有抵抗力的品系的趋势。这就需要用加大用量及改用不同的化学制品来对付。

昆虫致病原有可能取代通常使用的高毒性化学杀虫剂来防治有害昆虫。真菌是大有使用前途的各种昆虫致病原组中的一组，它们适于用作昆虫防治的生物手段。

人们发现真菌或者是单细胞机体，或者是多细胞的菌落。真菌是真核细胞，因而与细菌区别较大，而与更高等的植物区别较小。真菌不能利用光作为能源，因而被限制在由腐烂产生的或寄生的存在状态。

真菌生长和繁殖的最通常方式是无性繁殖。这种无性繁殖包括通过孢子出芽而随之形成孢子。无性孢子或分生孢子在菌丝的顶部并沿菌丝的侧面形成多细胞菌落的分枝丝状结构。在适当的环境下，分生孢子发芽，变长并生成芽管。芽管渐渐发育成菌丝，再形成菌落。

真菌类的绿僵菌是一例可传播病菌于某些类昆虫的真菌类。这类真菌已经使用多种方法施加于有害昆虫。这些方法包括直接喷洒、注射和将这类真菌施加于昆虫栖息或食用的植物原料上。已经示出某些类的昆虫被真菌感染可导致死亡。在一个类群中，被感染的个体可以将真菌传播给它们的群体中那些未被感染的成员。

到现在，评估有害昆虫的生物防治的昆虫致病真菌的主要工作，已经集中在包括农业上重要有害昆虫和蚊子的应用上。绿僵菌是在昆虫的生物防治方面，进行了最广泛研究的真菌之一。但是，只有很少量的报告讲述绿僵菌感染蟑螂的能力。Gunnarsson，S.G.S.在“无脊椎动物病理学杂志”（46）3，312-319，（1985）上，例如已经提出美洲大蠊对注射绿僵菌菌落显示出防御反应（形成小瘤）。但未提及这类真菌在防治蟑螂方面的潜力。事实上，从该资料可以看出，美洲蟑螂对注射绿僵菌孢子具有强的抵御能力。再则，有若干昆虫，在用昆虫致病真菌防治时，是不被感染的。

尚未研究出一种稳定的，在商业上可行的感染昆虫的方法，且该方法还能保证真菌能遍布其繁育种群。例如，对蟑螂来说，显然不能应用上述要求对各个昆虫群体接种真菌的方法。

目前尚无成功的证据表明，有其他实用、可靠且经济的应用昆虫致病真菌的方法，对被昆虫骚扰的房屋或建筑进行管理及生物防治。

因此本发明的目的在于用昆虫致病真菌，对蟑螂进行生物防治。

本发明的再一个目的在于提供一个装置，以便能方便、可靠且经济可行地用真菌对蟑螂进行生物防治。

本发明的又一个目的在于提供一种方法和手段，用于将蟑螂的致病真菌传播至蟑螂的繁殖群体，使全部蟑螂均受感染。

本发明的另一个目的在于提供一种方法和手段，采用多种真菌来感染和杀死蟑螂，以避免产生出具有抵御能力的品系。

一种用来防治和消灭蟑螂、蚂蚁、黄蜂、白蚁、跳蚤、苍蝇及其他昆虫的方法，将昆虫吸引至高密度的昆虫致病真菌，例如绿僵菌和球孢僵菌，使它们受真菌感染而致死亡。这些真菌的有效性，在于它们具有传染的组织，而这些组织具有适当的生化机制，可包括识别蟑螂的表皮及在蟑螂体内开始传染。真菌放置在使用一定手段处理过的环境中，以确保昆虫与真菌接触并受到感染。

在对蟑螂进行生物防治的最佳实施例中，使用一个沾染小室，用以对蟑螂投放真菌。该装置由一个设有蟑螂入口的封闭小室构成，其中装有使蟑螂致病的真菌的活的培养性。该装置的几何形状设计成蟑螂进入小室，即与致病真菌的培养体接触。

该沾染小室放置在蟑螂活动频繁的栖息处。在该最佳实施例中，真菌的培养基对蟑螂也有吸引力。因此，当蟑螂外出寻食时，它们进入小室寻找食物，在其寻食及随意食用真菌培养体时，即与真菌相摩擦。在这样做的过程中，蟑螂接触真菌分生孢子，真菌分生孢子即沾附在蟑螂的表面（外皮）上。在沾附后，分生孢子在外皮上发芽，且发芽的分生孢子的芽管穿入蟑螂的表皮。芽管继续穿透蟑螂的外皮直到昆虫的内部体腔（血腔），从而将蟑螂杀死。

图1是用昆虫致病真菌感染蟑螂的沾染小室的横剖视图。小室由顶蓬和地板构成。顶蓬是含有营养物的琼脂，而真菌的培养体作为覆盖物附着在所述琼脂上。地板带有无菌的聚苯乙烯垫，用以保持小室内的湿度。两个相对的表面彼此隔开2至3mm的间隔，使蟑螂可以从中穿过，并经受趋触反应。

图2是图1小室的放大横剖视图，其中含有50ml的真菌培养基，并接种了昆虫致病真菌，昆虫致病真菌形成菌丝和分生孢子（孢子）的覆盖物。

图3是图1小室顶部的横剖视图，其中示出了沿圆周等距分布的开口。

图4是一个表示蟑螂出现后的死亡率（生存者%）的图表，是时间（以天计）的函数。蟑螂死亡率的分析未施加致病真菌的用（-O-O-）表示，施加绿僵菌作为昆虫致病真菌，而不加引诱剂的用（-△-△-）表示，施加绿僵菌和（1）香蕉提出物引诱剂的用（-□-□-）表示，施加绿僵菌和（2）Purina^R实验室食料引诱剂的用（-◇-◇-）表示。

下述的装置提供了一种方便、无毒和可靠的施加昆虫致病真菌的方法，该方法经济且价格可行。小型重量轻的沾染小室，可不引人注目且方便地放置在昆虫严重骚扰的区段，从而增加了该装置的效力。因为该装置内提供了一种能使真菌在长时期内繁茂生长的环境，所以一个单独的装置可以在比其他方法更长的时期内保持其效力，例如与其媒质的效力在短期内即耗失的喷洒法相比，就是如此。该装置的耐久性也使其使用的数量减少，并减少有效处理所需的维护时间。该装置的另一个优点是，它们由容易得到的且相当价廉的材料构成。这就确保能大量提供价格可行的装置。

详细说明用来对付蟑螂骚扰的该方法，可以用于若干不同的昆虫种群，一旦鉴别出昆虫致病真菌，只要存在有能将该昆虫种群，吸引至高密度的昆虫致病真菌的引诱剂即可。该方法也已被成功地证明可用于苍蝇，其所使用的真菌菌株与下面例子中所述的某些是相同的。

杀灭蟑螂，特别是美国和德国种的，以及其他种的蟑螂的方法是基于对至少两个不同属的真菌（三个菌株），在蟑螂与活的培养体接触感染时，观察到的病的起源。这种活的培养体或者由用真菌接种的营养培养体组成，或者是由于真菌感染致死的其他蟑螂的尸体。

在一个最佳实施例中，蟑螂通过小室开口进入并呆在小室内，由与处在真菌之中而受到感染。蟑螂进入小室的原因，或者是通常的巡行，或者是由于蟑螂引诱剂（例如食物源或者外激素）的作用而被诱入该装置。一旦进入该室，蟑螂即与昆虫致病真菌接触，致病的分生孢子即附着在蟑螂的身体上。受感染的蟑螂离开小室，并返回到它的隐蔽处。当蟑螂从沾染小室到其他处所进行传播时，附着在蟑螂表层的分生孢子能脱落下来并沾染其栖息处，从而使另外的蟑螂面临感染。

在蟑螂死亡后，真菌菌丝在昆虫体上生成孢子，其他蟑螂由于与死亡的昆虫体上产生的分生孢子接触而被感染。真菌在受感染的蟑螂尸体上生成孢子后，受感染的蟑螂有效地把病原传递给其他未感染的蟑螂，导致其死亡或散播菌落的残余物。

如图1中概略示出的那样，沾染小室10可以有如下的结构：将50ml真菌14用的培养基12注入盘16中，例如一个100×15mm的硬塑料盘。一个实用的培养基例子是其组分为：葡萄糖1%，酵母提取物1%、米粉5%、琼脂1.5%和5×德布瓦（Dubois）孢子形成盐0.5%。该5×德布瓦孢子形成盐的组成为：15g（NH₄）₂SO₄/1000ml、0.30gMgSO₄·7H₂O/1000ml、0.15gMnSO₄·H₂O/1000ml、0.0375gCuSO₄·5H₂O/1000ml、0.0375gZnSO₄·7H₂O/1000ml和0.0038gFeSO₄·7H₂O/1000ml。每种盐在完全溶解后，再加入下一种盐，并将溶液进行压煮。其他有用的培养基是已知的，或者由本专业的技术人员从这些已知的培养基中进行选择。

培养基凝固后，接种适合真菌病原的孢子（接种借助于带有真菌孢子的接种环，在培养基表面上进行划痕而实现）。如图2所示，在75%的相对湿度及28℃的条件下，生长七天后的真菌14，将能产生覆盖培养基12表面的一厚层菌丝18和分生孢子20。然后将盘16翻转过来，使得带有真菌生长层14的培养基12变成了小室10的顶蓬。

在该例中，无菌的聚苯乙烯垫22放置在小室10的底部24。该翻转过来的小室10，在其顶蓬上的形成孢子的真菌26的表面与其聚苯乙烯地板22之间具有2～3mm的间隙。如图1中所描绘的那样，当蟑螂通过小室10时，这个间隙迫使其与真菌接触。

小室10的横截面如图3所示。开口28a至28f制作在小室10的圆周30上，每个开口为9mm的方形，并等距的分布在沾染小室的圆周上。开口的尺寸与昆虫的大小相称，例如较大的开口用于控制大型的蟑螂群体，如东方蟑螂（Oriental    cockroach）。当把小室放置在蟑螂出没的处所时，蟑螂通过开口进入小室，在小室被迫与真菌孢子接触。

下面的非限定性例子，将说明沾染小室在控制蟑螂方面的效果。在试验中，使用德国蟑螂（德国小蠊）和美洲蟑螂（美洲大蠊）。在所有的情况下，由于在沾小室中的真菌作用，蟑螂的数量显著地减少。

例1：德国小蠊在绿僵菌（菌株）PA-2的作用下感染并死亡。

该研究使用一个（6×12×4英寸）的盒形塑料容器来容纳蟑螂。盖子上有10个圆形的通气孔（直径为3/8英寸）。通气孔用捕虫网罩住，防止昆虫逃逸并维持湿度。研究了德国小蠊（德国蟑螂）发育的三个不同阶段：第三龄的未成熟蟑螂，第六龄的未成熟蟑螂和成虫。对每个盒子里的20只蟑螂（雄雌各10只）的每个发育阶段进行研究。对每个发育阶段进行完全一样的研究。对照研究的蟑螂置于无真菌的沾染小室中，用以确定其在每阶段的正常死亡率。

在每个盒子的一端放置一个沾染小室。该小室的放置情况是使真菌在小室的顶蓬上。小室的侧面开口敞开，使蟑螂能进入该装置。食品、Purina^R实验室食料和水，放在盒子的另一端供蟑螂食用。

当蟑螂进入沾染小室，真菌的分生孢子附着于蟑螂，分生孢子发芽并侵入蟑螂的身体，蟑螂即死亡。

在六周内每周记录下蟑螂的死亡率。这顶研究结果示于表1，并清楚地说明了该装置对德国蟑螂三个发育阶段的效力。

表1：感染绿僵菌菌株PA-2的蟑螂的死亡率%

蟑螂处于该沾    蟑螂存活百分率

染小室内后的周数    发育阶段

第三    第六    成虫

2    85    95    80

3    80    60    60

4    60    45    45

6    15    10    5

加以对照的蟑螂存活率大于90%。该真菌菌株，即绿僵菌菌株PA-2，是最初从暴露于绿僵菌中的蟑螂选出的，然后从死亡的蟑螂分离出该真菌，并在人造培养基中培养该真菌。

例2：用真菌沾染并感染蟑螂的长期杀灭法

这项研究证明本发明的装置，可在一段长时期内，有效地维持活的昆虫致病真菌的培养，以及在沾染小室中的真菌孢子，在许多周内依然对蟑螂进行感染。

从实践的展望来看，该项研究的重要性在于，证明这种小室在一段从商业上看可接受的时期内是有效的。

如先前研究的那样，沾染小室放置在容纳有处于不同发育阶段的蟑螂的塑料盒内。在第三和第六周，把沾染小室转移到容纳有相应发育阶段的20只不同的（未受感染的）德国蟑螂的新盒内。对每个放有小室的盒内的蟑螂死亡率，在六周内以周为间隔作出统计。该项研究的结果示于表2。

表2：沾染小室的有效使用期

小室使用周龄    处于小室后的周数    蟑螂存活率%

虫龄

Ⅲ    Ⅵ    成虫

0    2    95    90    98

3    80    23    73

4    60    10    50

6    58    10    3

3    2    95    80    83

3    90    30    58

4    85    18    40

6    58    3    18

6    2    88    65    55

3    88    45    45

4    60    10    10

6    13    5    0

在所有情况下对照蟑螂的存活率大于90%。

从这项研究中可以得出的结论是：当小室刚制成时（周龄为0）和在小室为3至6周龄，沾染小室减少蟑螂数量的能力是相同的。例如放置了6周龄的小室，六龄蟑螂显示的存活率基本上与蟑螂出现在新小室（0周龄）的存活率相同。这些结果证实小室的杀死能力可维持六周以上，这就表明小室至少在六周内，可用来显著地减少蟑螂数量。

例3：向沾染小室添加蟑螂引诱剂后的效果

该项研究在于确定通过向小室内置入蟑螂引诱剂，沾染小室杀灭蟑螂的能力能否得到提高。试验了两种引诱剂，即香蕉提取物及Purina^R实验室食料。引诱剂放置在沾染小室的地板上。

用于该项研究的下述一套方法，与在例1和例2中概括的一样，对德国蟑螂成虫研究的结果表示在图4中。该结果证实，向沾染小室添加蟑螂引诱剂，相对于未向小室添加引诱剂的情况，蟑螂的死亡率得到进一步提高。

例4：美洲大蠊接触绿僵菌菌株PA-2后的感染和死亡

用于该项研究的一套方法与用于例1、2和3的方法相类似，不过是改用美洲大蠊（美洲蟑螂）作为试验昆虫，且在盒内放置沾湿的孢子，以提供较高的相对湿度，从而增加蟑螂身上真菌的活性。

其结果示于表3。

表3：绿僵菌菌株PA-2在活的美国大蠊上感染的

结果

蟑螂出现在小室后的周数    蟑螂存活率（%）

1    70

2    25

3    15

对照的蟑螂存活率大于90%。

前面的研究证明，采用适合的装置，蟑螂能被绿僵菌菌株感染，而该菌株是从蟑螂通过通道后选择出的。下面的研究证明，其他的昆虫致病真菌亦可用于沾染小室，以杀灭蟑螂。

例5：德国小蠊（德国蟑螂）与其他绿僵菌菌株和球孢僵菌接触后的感染与死亡

该项研究采用另外的潜在致病真菌、球孢僵菌和粉质拟青霉（Paecilomyces    farinosus）菌株38F-6，以及绿僵菌的第二菌株放入沾染小室。该项研究的其他细节与上述用德国蟑螂的例1相同。

如在表4和表5内的结果所证实的那样，球孢僵菌和至少一种其他绿僵菌的菌株，在感染并杀死六龄和成虫阶段的德国和美洲蟑螂方面是有效的。但是，至少一种其他真菌菌株，即粉质拟青霉菌株38F-6，在此种条件下不是蟑螂的致病原。

表4：接触绿僵菌菌株PA-2及1958、球孢僵菌菌株252F-9及粉质拟青霉菌株38F-6的德国小蠊（德国蟑螂）的感染和死亡

蟑螂存活率%（六龄）

蟑螂出现在小室    真菌菌株

对照组    绿僵菌    绿僵菌    绿僵菌    球孢僵菌    粉质似青霉

后的天数    PA-2    RS-703    1958    252F-9    38F-6

1    100    100    100    100    100    100

4    100    100    100    100    100    100

13    95    90    75    75    80    90

20    95    40    65    40    75    90

26    95    25    50    25    45    90

29    95    50    15    15    40    85

从该项研究看出，显然上述绿僵菌PA-2、RS-703、1958以及球孢僵菌252F-9，能显著地降低在六龄阶段受感染的蟑螂的存活率。同样清楚的是另外的昆虫致病真菌粉质拟青霉，在杀死明显数量的未成年蟑螂方面是无效的。

某些感染六龄蟑螂的分离体也感染成年的蟑螂，如表5所示。

表5：接触绿僵菌菌株PA-2、1958及球孢僵菌252F-9的德国小蠊（德国蟑螂）的感染和死亡

                                      蟑螂存活率%（成虫）

蟑螂出现在小                                            真菌菌株

                                        绿僵菌                    球孢僵菌          粉质拟青霉

室后的天数    对照组  PA-2  RS-703  1958  252F-9  533-10    38F-6

      1                  100      100      100      100      100      100          100

      4                  100      100      100      100      100      100          100

    13                  100      100      100      100      95          95          100

20    100    90    100    85    95    100    95

26    100    45    100    35    65    100    90

29    100    30    90    30    60    100    90

由此可以得出结论：绿僵菌PA-2、1958及球孢僵菌252F-9可降低成年蟑螂的存活率。

通常可以认为本发明的方法对防治蟑螂产生的高效力，是由于使用了能使蟑螂接触大剂量昆虫致病真菌的小室的结果。而昆虫致病真菌是与从一组通常在土壤中的昆虫致病真菌中选出的真菌结合在一起使用。土壤中的这种真菌在正常情况下，蟑螂是接触不到的。

能被用于使蟑螂致病的各种真菌菌株，其致病力的不同，有如下几个原因：

a.真菌分生孢子在蟑螂表皮上附着并发芽的特性

昆虫致病真菌在昆虫表皮上，表现出不同的发芽能力。很可能上述高致病真菌，即绿僵菌菌株PA-2和1958以及球孢僵菌菌株252F-9，在蟑螂表皮上获得了其附着并发芽的独特的刺激因素。不致病的菌株，如粉质拟青霉38F-6，可能在蟑螂表皮上没有获得独特的附着和发芽的刺激因素。

b.蟑螂对侵入的真菌菌丝的防御反应

表现出毒性的那些真菌能克服寄主的体液和细胞的防御，而无剧毒的真菌则不能克服寄主的体液和细胞的防御。这两种情况择其一，或者兼而有之。

c.真菌的孢子形成结构之间的差异

另外的机制可能是靠最剧毒的真菌以下面的方式产生孢子，即当蟑螂进入小室的时候，很容易将这些孢子碰落，其结果是蟑螂与真菌的接种体大量接触，从而导致致使的感染。相反，无剧毒真菌的菌株可能以下面的方式形成孢子，即当蟑螂进入小室的时候，所说菌株的分生孢子不易由于蟑螂与其摩擦而碰落，所以只能导致不致使的感染。

其他剧毒真菌的菌株，可以通过它们对在蟑螂表皮或目标昆虫表皮上不同情况的反应，例如对可增加附着及分生孢子发芽能力的可溶物质的反应，进行筛选而分离出来。这种选择的筛选，提供一种研究有用的致病原/寄主系统的方法，因而增加了能用于沾染小室的昆虫防治的真菌的种数。类似地，也可筛选出各种引诱剂及小室的尺寸和形状，以便选定吸引力及目标昆虫感染情况的最佳条件。同样的引诱剂及真菌菌株，在某些情况下，对一种以上的昆虫而言具有同等的使用效果。因此，就抑制昆虫蔓延的无论哪个类型而论，该装置的安放地点成为决定的因素。例如上述蟑螂小室，在杀灭苍蝇时是同样有效的。所以把诱捕装置沿护壁板安放，可用来杀灭蟑螂，而将其安放在天花板上，则可更有效地防治苍蝇。

上面详述的本发明的实例，证明了在公开的沾染小室内，通过接触联系，把昆虫致病原加到蟑螂上的可行性。本发明提供了一种经济、实用、不影响环境且有效的蟑螂生物防治的装置。对本专业的技术人员而言，从前面的详细说明，即可明嘹本发明的改进和改型。这些改进和改型被规定在所附的权利要求的范围内。

Claims (16)

1、一种用于昆虫防治的装置包括：

一个小室，它具有至少一个昆虫入口，小室内有昆虫致病真菌的活培养体、培养该致病真菌的营养基、以及维持培养基含湿量的装置和昆虫引诱剂。

2、权利要求1的装置，其中致病真菌从绿僵菌、球孢僵菌及它们的混合物的群体中选出。

3、权利要求1的装置，其中致病真菌的分生孢子对来自蟑螂表皮的特殊刺激起反应，并对蟑螂的表皮具有亲和力。

4、权利要求3的装置，其中小室带有蟑螂引诱剂。

5、权利要求1的装置，其中引诱剂从对于特定类别的昆虫具有吸引力的食物组、形状、气味和外激素中选出。

6、权利要求5的装置，其中昆虫从由蚂蚁、黄蜂、白蚁、跳蚤、苍蝇和蟑螂组成的群体中选出。

7、权利要求1的装置，其中培养基是营养琼脂，且维持含湿量的装置被插入小室的壁内。

8、权利要求1的装置，其中小室的尺寸迫使昆虫与致病真菌培养体接触。

9、一种防治昆虫的方法，包括通过蟑螂在接触表面上，提供一种使被防治昆虫致病的高密度真菌。

10、权利要求9的方法，其中致病真菌从绿僵菌、球孢僵菌及它们的混合物的群体中选出。

11、权利要求9的方法，进一步包括根据致病真菌的分生孢子，对来自蟑螂表皮特殊刺激的反应能力和对蟑螂表皮的亲和力来选择致病真菌。

12、权利要求9的方法，其中在沾染小室内提供有致病真菌，该小室有开口可使昆虫进入其内并与真菌接触，该小室内还有培养致病真菌用的营养基，以及维持培养基含湿量的装置和昆虫引诱剂。

13、权利要求12的方法，其中引诱剂吸引蟑螂。

14、权利要求9的方法，其中引诱剂从对于特定类别的昆虫具有吸引力的食物组、形状、气味和外激素中选出。

15、权利要求9的方法，其中真菌以受到感染的昆虫的形式加以提供。

16、权利要求9的方法，进一步包括提供维持真菌处于一种湿潮环境的装置。

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