本文介绍了一种基于 黄粉虫(Tenebrio molitor)诱饵系统从土壤样品中分离和筛选昆虫病原真菌(EPF)的实验方案。通过有效分生孢子数(ECN)公式,结合生理特性筛选出具有高抗逆性的EPF,用于田间害虫的微生物防治。
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本文介绍了一种基于 黄粉虫(Tenebrio molitor)诱饵系统从土壤样品中分离和筛选昆虫病原真菌(EPF)的实验方案。通过有效分生孢子数(ECN)公式,结合生理特性筛选出具有高抗逆性的EPF,用于田间害虫的微生物防治。
昆虫病原真菌(EPF)是用于综合害虫管理的微生物防治剂之一。为了防控本地或入侵性害虫,分离和筛选本土来源的EPF至关重要。因此,本研究采用了一些改进的土壤诱饵法结合昆虫诱饵(黄粉虫,Tenebrio molitor)系统。分离得到的EPF随后进行了对农业害虫斜纹夜蛾(Spodoptera litura)的毒力测定。此外,对具有潜力的EPF菌株进行了形态学和分子生物学鉴定。同时,对有前景的EPF菌株开展了分生孢子产量和耐热性测定,并进行比较;这些数据进一步代入有效分生孢子数(ECN)公式中进行实验室等级排序。通过更换昆虫种类并整合更多胁迫因子,可进一步优化土壤诱饵-黄粉虫系统及ECN公式,以评估其商业化和田间应用潜力。本实验方案为EPF的筛选提供了一种快速高效的方法,将有助于推动生物防治剂的研究进展。
目前,昆虫病原真菌(EPF)已广泛应用于农林及园艺害虫的微生物防治。EPF具有宿主范围广、环境适应性强、生态友好等优点,并可与其他化学药剂联合使用,产生协同效应,助力有害生物综合治理1,2。作为害虫防治制剂的应用,有必要从感病昆虫或自然环境中分离获得大量EPF。
从宿主中采集这些生物有助于了解虫生真菌(EPF)在自然宿主中的地理分布和流行率3,4,5。然而,感染真菌的昆虫采集通常受限于野外的环境因素和昆虫种群数量4。考虑到昆虫宿主在感染虫生真菌后会死亡并落入土壤,因此从土壤样品中分离虫生真菌可能是一种稳定的资源3,6。例如,已知腐生真菌可利用死亡的宿主作为其生长的营养来源。土壤诱饵法和选择性培养基系统已被广泛用于从土壤中检测和分离虫生真菌3,4,7,8,9,10。
在选择性培养基方法中,将稀释的土壤溶液接种到含有广谱抗生素(如氯霉素、四环素或链霉素)的培养基上,以抑制细菌的生长2,3,9,11。然而,已有报道指出,该方法可能会扭曲菌株的多样性和密度,并导致对许多微生物群落的过高或过低估计6。此外,在分离过程中,所获得的菌株致病性较弱,并且会与腐生菌发生竞争。从稀释的土壤溶液中分离胞外致病真菌(EPF)较为困难3。相比之下,土壤诱饵法通过从被感染的死亡昆虫中分离EPF,可将诱饵样本保存2-3周,从而提供一种更为高效且标准化的EPF分离方法3,4,7,6。由于该方法操作简便,可在低成本条件下分离出多种致病菌株4,因此被众多研究人员广泛采用。
在比较不同类型的昆虫诱饵系统后发现,Beauveria bassiana 和 Metarhizium anisopliae 是在半翅目、鳞翅目、小蠊属和鞘翅目昆虫中发现的最常见虫生真菌(EPF)种类6,12,13,14。在这些昆虫诱饵中,与其它昆虫相比,大蜡螟(Galleria mellonella,鳞翅目)和黄粉虫(Tenebrio molitor,鞘翅目) 对 Beauveria 和 Metarhizium 属真菌的回收率更高。因此,G. mellonella 和 T. molitor 常被用于昆虫诱捕法。多年来,美国农业部(USDA)已建立了一个虫生真菌菌种库(农业研究服务局虫生真菌培养物收藏,ARSEF),其中包含多种真菌种类,包括 4081 株 Beauveria 属、18 株 Clonostachys 属、878 株 Cordyceps 属、2473 株 Metarhizium 属、226 株 Purpureocillium 属以及 13 株 Pochonia 属等15。另一个虫生真菌菌种库由美国佛蒙特大学的昆虫学研究实验室(ERL)历时约 30 年建立,包含来自美国、欧洲、亚洲、非洲和中东地区的 1345 株虫生真菌菌株16。
为了控制中国台湾地区的本地或入侵性害虫,需要分离和筛选本土的昆虫病原真菌(EPF)。因此,在本实验方案中,我们改进并描述了土壤诱捕法的操作流程,并将其与昆虫诱捕(黄粉虫,Tenebrio molitor)系统相结合17。基于该方案,建立了EPF菌株库。对初步获得的EPF分离株进行了两轮筛选(接种量定量),筛选出对昆虫具有致病性的EPF分离株。对有潜力的菌株进一步进行形态学和分子生物学鉴定,并通过耐热性及分生孢子产量测定进行深入分析。此外,本文还提出了有效分生孢子数(ECN)的概念。利用ECN公式和主成分分析(PCA),在模拟环境压力条件下对潜在菌株进行分析,从而完成EPF菌株库的构建与筛选流程。随后,对有前景的EPF菌株针对目标害虫(例如,Spodoptera litura)进行了致病性验证。本方案将耐热性和分生孢子产量数据整合至ECN公式与PCA分析中,可作为EPF相关研究的标准化排序体系。
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注意:整个流程图如图1所示。
1. 潜在昆虫病原真菌(EPF)的分离与筛选
2. EPF的分子鉴定
3. 染色体外小体(EPF)的形态学鉴定
4. 分生孢子产率与耐热性的研究
5. 有效分生孢子数(ECN)排序



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分离与 筛选潜在的昆虫病原真菌(EPF)
通过使用 Tenebrio molitor介导的昆虫病原真菌(EPF)文库构建方法可排除无杀虫活性的真菌数量,从而显著提高EPF的分离效率与筛选效果。在该方法应用过程中,记录了采样地点、土壤样品及真菌萌发率等信息。表2)。根据我们之前的数据,从172份土壤样本中总共获得101株真菌分离物,表明分离效率较高,达64%。在101株真菌分离物中,有26株对昆虫表现出杀虫活性 T. molitor (100% 死亡率)在第1天后st 致病性筛选导致真菌分离株被淘汰的数量为26/101 = 25.7%。在后续的2nd 毒力测试,26株真菌分离物对宿主的高毒力 T. molitor 进一步证明,其中12种对 T. molitor 幼虫(接种后5天100%死亡率)图2A)。这些用于评估对农业害虫...
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昆虫病原真菌(EPF)已被用于昆虫防治。目前已有多种方法用于分离、筛选和鉴定EPF30,31,32。在比较不同类型的昆虫诱饵方法时,Beauveria bassiana 和 Metarhizium anisopliae 常在昆虫诱饵中被发现6,12,13,14。在这些昆虫诱饵中,Galleria mellonella 和 Tenebrio molitor 对 Beauveria 和 Metarhizium 属真菌的回收率较高。事实上,利用黄粉虫(T. molitor)作为诱饵...
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作者声明本工作中不存在利益冲突。
本研究由台湾科技事务主管部门(MOST)资助,项目编号为109-2313-B-005 -048 -MY3。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 细菌学级琼脂 | BIOMAN SCIENTIFIC Co., Ltd. | AGR001 | 适用于大多数细胞培养/分子生物学应用。 |
| 琼脂糖,生物技术级 | BIOMAN SCIENTIFIC Co., Ltd. | AGA001 | 用于DNA电泳。 |
| BioGreen Safe DNA凝胶缓冲液 | BIOMAN | SDB001T | |
| 黄铜打孔器 | Dogger | D89A-44001 | |
| Canon kiss x2 | Canon | EOS 450D | 用于记录菌株菌落形态 |
| 恒温培养箱 | Yihder Co., Ltd. | LE-509RD | 真菌保藏。 |
| cubee迷你离心机 | GeneReach | MC-CUBEE | |
| DigiGel 10数字凝胶成像系统 | TOPBIO | DGIS-12S | |
| Finnpipette F2 0.2至2 µL移液器 | Thermo Scientific | 4642010 | |
| Finnpipette F2 1至10 µL移液器 | Thermo Scientific | 4642030 | |
| Finnpipette F2 10至100 µL移液器 | Thermo Scientific | 4642070 | |
| Finnpipette F2 100至1000 µL移液器 | Thermo Scientific | 4642090 | |
| Finnpipette F2 2至20 µL移液器 | Thermo Scientific | 4642060 | |
| Finnpipette F2 20至200 µL移液器 | Thermo Scientific | 4642080 | |
| GeneAmp PCR System 9700 | Applied Biosystems | 4342718 | |
| GenepHlow凝胶/PCR纯化试剂盒 | Geneaid | DFH100 | |
| Genius干浴恒温孵育器 | Major Science | MD-01N | |
| 定制A型量筒 100 mL | SIBATA | SABP-1195906 | 用于测量试剂体积。 |
| 手持计数器 | SDI | NO.1055 | |
| 血细胞计数板 | bioman | AP-0650010 | 用于计算孢子数量 |
| 接种环 | Dogger | D8GA-23000 | |
| 盖子 | IDEAHOUSE | RS92004 | |
| 显微盖玻片 | MUTO PURE CHEMICALS CO.,LTD | 24241 | |
| 显微成像系统 | SAGE VISION CO.,LTD | SGHD-3.6C | |
| 显微镜载玻片 | DOGGER | DG75001-07105 | |
| Mupid-2plus DNA凝胶电泳仪 | ADVANCE | AD110 | |
| 尼康光学显微镜 | SAGE VISION CO.,LTD | Eclipse CI-L | |
| 塑料杯 | IDEAHOUSE | CS60016 | |
| Presto Mini gDNA酵母基因组DNA提取试剂盒 | Geneaid | GYBY300 | 真菌基因组DNA提取试剂盒 |
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| 23号手术刀片 | Swann-Morton | 310 | |
| 4号手术刀柄 | AGARWAL SURGICALS | SSS -FOR-01-91 | |
| 铲子 | Save & Safe | A -1580242 -00 | |
| Silwet L-77 | bioman(phytotech) | S7777 | 表面活性剂 |
| Sorvall Legend Micro 17微量离心机 | Thermo Scientific | 75002403 | |
| 不锈钢镊子 | SIPEL ELECTRONIC SA | GG-SA | |
| 无菌培养皿 | BIOMAN SCIENTIFIC Co., Ltd. | 1621 | 带盖的浅圆柱形容器,专用于微生物学或细胞培养。 |
| ThermoCell MixingBlock | BIOER | MB-101 | |
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| Vortex Genie II涡旋振荡器 | Scientific | SIG560 | |
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