《农业微生物学》课程授课教案（讲义）第十一章 微生物在农业及环保上的应用

第十一章微生物在农业及环保上的应用 第一节微生物肥料 近十年来，化肥总用量与粮食单产的增加己不成正比例，这不仅造成大量能 源被浪费，更导致大片环境被污染，这种严峻的现实给发展微生物肥料提供了 个良好的发展契机。 一、徽生物肥料的概念和作用 微生物肥料实际上是一种含有活性微生物的特定产品，产品中活性微生物起 关键性作用。这类微生物菌剂能够提供一种或多种、对作物生长有益的微生物群 落。由于农业上应用的微生物菌剂常常和草炭、泥炭、有机肥料等有机质含量较 高的基质混合在一起，所以习惯上把微生物菌剂称为微生物肥料。 微生物肥料的作用主要是提供对作物生长有益的微生物群落，而不是营养 元素。这些有益的微生物施到土壤中后，根据微生物种类的不同而起不同的作用。 徽生物肥的施用能促进土壤提高肥力（有些产品中有解磷、解钾微生物、 固氮徽生物)，同时，微生物在土壤中的生活、活动，产生一些分泌物，这些分 泌物对作物的生长有刺激作用。微生物肥的施用能制定和协调农作物吸收营养， 刺激和调控作物生长，减少或降低作物病虫害，影响作物品质。同时还可以减 少化肥用量，利于保护环境。 概括来讲，微生物肥料的作用就是细菌的固定、分解、分泌作用，影响到 土裹中的营养养分的变化。士壤中营养养分变化了，生长在土壤中的作物的生长 情况当然也要变化。所以，微生物的作用是作用于土壤中、反应在作物上。如果 土壤养分本身不足，微生物肥料（菌剂）是无能为力的。 定义：微生物肥料是根据微生物在自然界物质循环中分解和合成作用，所 产生的促进植物生长和减少植物危害的作用，精心选育菌种，通过一定工艺过 程而成的生物肥料。 二、徽生物肥料的类型 能够提供一种微生物群落的叫单一微生物肥料或专一微生物菌剂（肥料）： 能够提供两种以上多种微生物群落的叫复合徽生物菌剂（肥料）。 (一)根际促生菌

1 第十一章 微生物在农业及环保上的应用 第一节 微生物肥料 近十年来，化肥总用量与粮食单产的增加已不成正比例，这不仅造成大量能 源被浪费，更导致大片环境被污染，这种严峻的现实给发展微生物肥料提供了一 个良好的发展契机。 一、 微生物肥料的概念和作用 微生物肥料实际上是一种含有活性微生物的特定产品，产品中活性微生物起 关键性作用。这类微生物菌剂能够提供一种或多种、对作物生长有益的微生物群 落。由于农业上应用的微生物菌剂常常和草炭、泥炭、有机肥料等有机质含量较 高的基质混合在一起，所以习惯上把微生物菌剂称为微生物肥料。 微生物肥料的作用主要是提供对作物生长有益的微生物群落，而不是营养 元素。这些有益的微生物施到土壤中后，根据微生物种类的不同而起不同的作用。 微生物肥的施用能促进土壤提高肥力（有些产品中有解磷、解钾微生物、 固氮微生物），同时，微生物在土壤中的生活、活动，产生一些分泌物，这些分 泌物对作物的生长有刺激作用。微生物肥的施用能制定和协调农作物吸收营养， 刺激和调控作物生长，减少或降低作物病虫害，影响作物品质。同时还可以减 少化肥用量，利于保护环境。 概括来讲，微生物肥料的作用就是细菌的固定、分解、分泌作用，影响到 土壤中的营养养分的变化。土壤中营养养分变化了，生长在土壤中的作物的生长 情况当然也要变化。所以，微生物的作用是作用于土壤中、反应在作物上。如果 土壤养分本身不足，微生物肥料（菌剂）是无能为力的。 定义：微生物肥料是根据微生物在自然界物质循环中分解和合成作用，所 产生的促进植物生长和减少植物危害的作用，精心选育菌种，通过一定工艺过 程而成的生物肥料。 二、微生物肥料的类型 能够提供一种微生物群落的叫单一微生物肥料或专一微生物菌剂（肥料）； 能够提供两种以上多种微生物群落的叫复合微生物菌剂（肥料）。 （一）根际促生菌

PGPR是指自由生活在土壤或附生于植物根的一类可促进植物生长及其对矿 质营养的吸收和利用，并能抑制有害徽生物的有益菌类。 1978年，Burr和Schroth首先报道了马铃薯上的PGPR,此后，大量的研究 证实PGPR广泛存在于多种植物的根围。鉴定的菌株主要包括假单胞菌属和芽孢 杆菌属。 而荧光假单胞菌在很多植物的根围都占绝对优势，可达60%-93%的比例。 PGPR之所以能够促进植物生长，其作用主要有： (1)分泌植物促生物质（植物生长激素，维生素》 (2)促进接瘤。这类微生物被称为接瘤促生根细菌，在印度，加拿大将NPR 与根瘤菌联合使用，开发，利用第二带豆科植物接种剂 (3)促进植物出芽 (4)对病害的生物调控（铁载体，抗生素） 另外也有研究表明PGPR能产生胞外溶解酶和氢化氰，或是促进根部木质素 增加，以诚轻病害：研究还发现能抑制植物病原线虫的生长、繁殖和危害。许多 属的PGPR对除草剂“敌稗”及其他除草剂具有高降解能力，表明这些细菌还具 有生物降解有毒有机物的潜力。 目前研究的PGPR宿主植物主要是一些农作物和树木。 应用方面最早成功应用的是枯草芽孢杆菌A13,能抑制病原菌生长和促进植 物的生长。1988年在美国注册，主要应用在花生上，90年应用在棉花和豌豆上。 最新研究表明，不仅在根围分离到PGPR,在叶区也有类似PGPR微生物存在，因 此，PGPR的概念需要进一步拓展和完善。 此外，新型PGPR的组成和生产工艺复合菌剂的研制、开发和应用是目前微 生物制剂一个热点方向，如几种不同PGPR与其他有益菌群组合，但微生物的复 合也不是越多越好，应该是在深入了解有关微生物特性的基础上，恰当，巧妙组 合。 (二)菌根菌剂 菌根是一些真菌和植物的根形成具有特定形态结构和功能的共生体。菌根 分为外生菌根和内生菌根。研究最多的是外生菌根和丛枝菌根。 1、外生菌根

2 PGPR 是指自由生活在土壤或附生于植物根的一类可促进植物生长及其对矿 质营养的吸收和利用，并能抑制有害微生物的有益菌类。 1978 年，Burr 和 Schroth 首先报道了马铃薯上的 PGPR，此后，大量的研究 证实 PGPR 广泛存在于多种植物的根围。鉴定的菌株主要包括假单胞菌属和芽孢 杆菌属。 而荧光假单胞菌在很多植物的根围都占绝对优势，可达 60%-93%的比例。 PGPR 之所以能够促进植物生长，其作用主要有： （1）分泌植物促生物质（植物生长激素，维生素） （2）促进接瘤。这类微生物被称为接瘤促生根细菌，在印度，加拿大将 NPR 与根瘤菌联合使用，开发，利用第二带豆科植物接种剂 （3）促进植物出芽 （4）对病害的生物调控（铁载体，抗生素） 另外也有研究表明 PGPR 能产生胞外溶解酶和氢化氰，或是促进根部木质素 增加，以减轻病害；研究还发现能抑制植物病原线虫的生长、繁殖和危害。许多 属的 PGPR 对除草剂“敌稗”及其他除草剂具有高降解能力，表明这些细菌还具 有生物降解有毒有机物的潜力。 目前研究的 PGPR 宿主植物主要是一些农作物和树木。 应用方面最早成功应用的是枯草芽孢杆菌 A13，能抑制病原菌生长和促进植 物的生长。1988 年在美国注册，主要应用在花生上，90 年应用在棉花和豌豆上。 最新研究表明，不仅在根围分离到 PGPR，在叶区也有类似 PGPR 微生物存在，因 此，PGPR 的概念需要进一步拓展和完善。 此外，新型 PGPR 的组成和生产工艺复合菌剂的研制、开发和应用是目前微 生物制剂一个热点方向，如几种不同 PGPR 与其他有益菌群组合，但微生物的复 合也不是越多越好，应该是在深入了解有关微生物特性的基础上，恰当，巧妙组 合。 （二）菌根菌剂 菌根是一些真菌和植物的根形成具有特定形态结构和功能的共生体。菌根 分为外生菌根和内生菌根。研究最多的是外生菌根和丛枝菌根。 1、外生菌根

外生菌根存在于30多科植物的许多属种中，主要是乔木和灌木树种。真闲 主要是担子菌其次是子囊菌，个别为接合菌和半知菌。 主要特征是形成菌套和哈蒂氏网 作用是对植物具有促进生长和预防病害的作用 2、丛枝茵根 内囊莓科的部分真菌和植物形成的共生体系。普遍存在，最普遍的是豆科和 禾本科植物。 主要特征是丛枝和无隔菌丝 作用是促进营养吸收和防病。 (三)固氮菌接种剂和根瘤菌接种剂 主要指自生固氮菌和联合固氮菌， 常见的菌株P277 固氮效率低，不如共生固氮。 土壤中没有特异的士著根瘤菌群或者士著菌群的数量极少的情况下，有必要 给豆科作物接种菌剂。例如法国和西班牙的豆科作物常常接种菌剂。 目前常用的菌剂主要分成干性产品（粉尘、颗粒和煤饼）和悬着液（油悬浮 或水悬浮以及乳剂悬浮)两种类型。此外，还有一些特殊类型的菌剂如冻干培养 物和微囊制剂。泥炭基质菌剂（粉末型）是最常用的类型，可以制成种子包衣或 直接施用于土壤(Roughley和Vincent,1967)。 液体菌剂这种类型的微生物菌剂就是菌体在液体中形成的悬浮液，最常用 的液体是水，无机油、有机油或凝固状态的油也可以。播种前，可以将种子沾到 菌剂中或者人工均匀地向种子上喷洒液体菌剂。烘干后，再播种。目前，液体菌 剂在美国、加拿大、阿根廷和巴西都被普遍使用，主要用于接种大豆，也用于小 扁豆、豌豆和花生。 胶囊制剂不同类型的多聚物如明胶、淀粉、纤维素或海藻酸盐已用来生产 菌剂胶囊。胶囊能够很好的保护菌剂不受光照和农化药品等环境因子的影响。其 它的复合物（如阿拉伯胶或蔗糖）可以用来提高菌剂与种子表面的黏附能力。但 是，价格大大高于比泥炭基质菌剂： 3

3 外生菌根存在于 30 多科植物的许多属种中，主要是乔木和灌木树种。真菌 主要是担子菌其次是子囊菌，个别为接合菌和半知菌。 主要特征是形成菌套和哈蒂氏网 作用是对植物具有促进生长和预防病害的作用 2、丛枝菌根 内囊霉科的部分真菌和植物形成的共生体系。普遍存在，最普遍的是豆科和 禾本科植物。 主要特征是丛枝和无隔菌丝。 作用是促进营养吸收和防病。 （三）固氮菌接种剂和根瘤菌接种剂 主要指自生固氮菌和联合固氮菌， 常见的菌株 P277 固氮效率低，不如共生固氮。 土壤中没有特异的土著根瘤菌群或者土著菌群的数量极少的情况下，有必要 给豆科作物接种菌剂。例如法国和西班牙的豆科作物常常接种菌剂。 目前常用的菌剂主要分成干性产品（粉尘、颗粒和煤饼）和悬着液（油悬浮 或水悬浮以及乳剂悬浮）两种类型。此外，还有一些特殊类型的菌剂如冻干培养 物和微囊制剂。泥炭基质菌剂（粉末型）是最常用的类型，可以制成种子包衣或 直接施用于土壤(Roughley 和 Vincent， 1967)。 液体菌剂 这种类型的微生物菌剂就是菌体在液体中形成的悬浮液，最常用 的液体是水，无机油、有机油或凝固状态的油也可以。播种前，可以将种子沾到 菌剂中或者人工均匀地向种子上喷洒液体菌剂。烘干后，再播种。目前，液体菌 剂在美国、加拿大、阿根廷和巴西都被普遍使用，主要用于接种大豆，也用于小 扁豆、豌豆和花生。 胶囊制剂 不同类型的多聚物如明胶、淀粉、纤维素或海藻酸盐已用来生产 菌剂胶囊。胶囊能够很好的保护菌剂不受光照和农化药品等环境因子的影响。其 它的复合物（如阿拉伯胶或蔗糖）可以用来提高菌剂与种子表面的黏附能力。但 是，价格大大高于比泥炭基质菌剂;

固体基质菌剂.固体基质根瘤菌菌剂有两个基本组分：细菌培养物和固体 载体。前一组分是所选菌株的高浓度纯培养物。后一组分常用泥炭土。 泥炭土基质菌剂由研磨的泥炭土(200目筛)和饱和的根瘤菌液体培养物 (◇10°个/毫升)按一定的质量体积比混合(~)，混匀的混合物按重量百分比 计最终湿度在35-50%，以免过稀形成泥浆。肉汤培养基和泥炭土的比例取决于 载体的性质和保湿能力(F)。或者，菌剂可由稀释的细菌培养物制备（稀释 1000倍)，可以减少肉汤培养基体积用量，降低成本。以上情况，都要用灭菌 的载体，因为接种后要继续培养，保证根擅菌进一步繁殖（固相发酵）达到质量 标准，即形成高浓度的根瘤菌纯培养物。如果是混合菌剂，则要分离每个菌株 的纯培养物，而后，再按所需的比例混合。 载体灭菌、湿度和存储温度是影响菌株存活的关键因子。蒸气灭菌会改变 泥炭土的组成，产生对根瘤菌有毒的复合物。因此，现在生产者趋向于采用Y 射线照射灭菌。 菌剂在农业生产使用前通常低温储存。大多数研究报道菌剂在低温条件下 储藏存活率更高。 产品质量控制包括菌剂生产开始前菌株效力（共生能力）的预检测。 生产流程： 微生物肥料在我国使用己有近半个世纪的历史，但由于生产和应用情况存在 问题较多，如基础和应用研究菱缩，产品质量不稳定，普及工作不力导致这个产 品出现波浪式的发展。尽管微生物肥料与化肥相比有价格便宜、不污染环境的优 势，且由于它是活菌制剂，从生产到使用都受到一定环境影响，不注意就会影响 效果甚至可能完全失败，这也是这不易推广的客观原因。 微生物肥料的缺点和推广的局限性 微生物肥料的生产和使用均需要一定适宜的条件，其次是微生物肥料有效 期非常严格，刚生产出来的活菌量很高，随保存的时间增长和运输，保存条件的 变化，产品中有效微生物就会逐步减少，当少到一定数量时就等于失效。最后还 要注意到适用作物和地区，这就是目前微生物肥料应用的最大难题。现在有 些不切合实际的宜传产品的功效，似乎使用其微生物产品就能包揽一切，实际上 这种“广谱”性的微生物是非常少，结果却造成其产品不利于推广和发展

4 固体基质菌剂. 固体基质根瘤菌菌剂有两个基本组分：细菌培养物和固体 载体。前一组分是所选菌株的高浓度纯培养物。后一组分常用泥炭土。 泥炭土基质菌剂由研磨的泥炭土（200 目筛）和饱和的根瘤菌液体培养物 （>109个 / 毫升）按一定的质量体积比混合(w/v)，混匀的混合物按重量百分比 计最终湿度在 35-50%，以免过稀形成泥浆。肉汤培养基和泥炭土的比例取决于 载体的性质和保湿能力（pF）。或者，菌剂可由稀释的细菌培养物制备（稀释 1000 倍），可以减少肉汤培养基体积用量，降低成本。以上情况，都要用灭菌 的载体，因为接种后要继续培养，保证根瘤菌进一步繁殖（固相发酵）达到质量 标准，即形成高浓度的根瘤菌纯培养物 。如果是混合菌剂，则要分离每个菌株 的纯培养物，而后，再按所需的比例混合。 载体灭菌、湿度和存储温度是影响菌株存活的关键因子。蒸气灭菌会改变 泥炭土的组成，产生对根瘤菌有毒的复合物。因此，现在生产者趋向于采用γ- 射线照射灭菌。 菌剂在农业生产使用前通常低温储存。大多数研究报道菌剂在低温条件下 储藏存活率更高。 产品质量控制包括菌剂生产开始前菌株效力（共生能力）的预检测。 生产流程： 微生物肥料在我国使用已有近半个世纪的历史，但由于生产和应用情况存在 问题较多，如基础和应用研究萎缩，产品质量不稳定，普及工作不力导致这个产 品出现波浪式的发展。尽管微生物肥料与化肥相比有价格便宜、不污染环境的优 势，且由于它是活菌制剂，从生产到使用都受到一定环境影响，不注意就会影响 效果甚至可能完全失败，这也是这不易推广的客观原因。 微生物肥料的缺点和推广的局限性 微生物肥料的生产和使用均需要一定适宜的条件，其次是微生物肥料有效 期非常严格，刚生产出来的活菌量很高，随保存的时间增长和运输，保存条件的 变化，产品中有效微生物就会逐步减少，当少到一定数量时就等于失效。最后还 要注意到适用作物和地区，这就是目前微生物肥料应用的最大难题。现在有一 些不切合实际的宣传产品的功效，似乎使用其微生物产品就能包揽一切，实际上 这种“广谱”性的微生物是非常少，结果却造成其产品不利于推广和发展

第二节微生物农药 生物防治是利用有益生物或其他生物来抑制或消灭有害生物的一种防治 方法。 内容包括：(1)利用微生物防治。常见的有应用真菌、细菌、病毒和能分 泌抗生物质的抗生菌，如应用白僵菌防治马尾松毛虫（真菌），苏云金杆 菌各种变种制剂防治多种林业害虫（细菌），病毒粗提液防治蜀柏毒蛾、 松毛虫、泡桐大袋蛾等（病毒），5406防治苗木立枯病（放线菌）微孢子 虫防治舞毒蛾等的幼虫（原生动物），泰山1号防治天牛（线虫）。(2) 利用寄生性天敌防治。主要有寄生蜂和寄生蝇，最常见有赤眼蜂、寄生蝇 防治松毛虫等多种害虫，肿腿蜂防治天牛，花角蚜小蜂防治松突圆蚧。(3) 利用捕食性天敌防治。这类天敌很多，主要为食虫、食鼠的脊椎动物和捕 食性节肢动物两大类。鸟类有山雀、灰喜雀、啄木鸟等捕食害虫的不同虫 态。鼠类天敌如黄鼬、猫头鹰、蛇等，节肢动物中捕食性天敌有瓢虫、螳 螂、蚂蚁等昆虫外，还有蜘蛛和螨类。 微生物防治是生物防治中的主要手段之一。 一、徽生物杀虫剂 1、细菌杀虫剂 B.t是一种广谱性细菌杀虫剂，能防治上百种害虫，对鳞翅目害虫特别有 效。并且对人畜安全，对植物无药害，不伤害天敌。目前国外生产应用B 逐年稳步增加，北美防治舞毒蛾的面积达130多万公顷，占实际防治面积 的48%，东欧国家也都注重发展Bt杀虫剂防治森林害虫。我国在“八五” 期间通过攻关研究，实现了产品标准化，在总体上已达到国际先进水平， 杀虫机制主要是靠芽孢和毒素。在菌体的一端形成芽孢，另一段形成菱形 的蛋白质晶体，不同的Bt所含的蛋白晶体数量和种类有很大的不同，这些 蛋白晶体本身并不能杀虫，它只是毒素的前体。当昆虫吞食后，肠道中碱 性条件下，伴胞晶体被分解出毒素的前体，或称为原毒素，在肠道中特异

5 第二节 微生物农药 生物防治是利用有益生物或其他生物来抑制或消灭有害生物的一种防治 方法。 内容包括：（1）利用微生物防治。常见的有应用真菌、细菌、病毒和能分 泌抗生物质的抗生菌，如应用白僵菌防治马尾松毛虫（真菌），苏云金杆 菌各种变种制剂防治多种林业害虫（细菌），病毒粗提液防治蜀柏毒蛾、 松毛虫、泡桐大袋蛾等（病毒），5406 防治苗木立枯病（放线菌）微孢子 虫防治舞毒蛾等的幼虫（原生动物），泰山 1 号防治天牛（线虫）。（2） 利用寄生性天敌防治。主要有寄生蜂和寄生蝇，最常见有赤眼蜂、寄生蝇 防治松毛虫等多种害虫，肿腿蜂防治天牛，花角蚜小蜂防治松突圆蚧。（3） 利用捕食性天敌防治。这类天敌很多，主要为食虫、食鼠的脊椎动物和捕 食性节肢动物两大类。鸟类有山雀、灰喜雀、啄木鸟等捕食害虫的不同虫 态。鼠类天敌如黄鼬、猫头鹰、蛇等，节肢动物中捕食性天敌有瓢虫、螳 螂、蚂蚁等昆虫外，还有蜘蛛和螨类。 微生物防治是生物防治中的主要手段之一。 一、 微生物杀虫剂 1、 细菌杀虫剂 B.t 是一种广谱性细菌杀虫剂，能防治上百种害虫，对鳞翅目害虫特别有 效。并且对人畜安全，对植物无药害，不伤害天敌。目前国外生产应用 Bt 逐年稳步增加，北美防治舞毒蛾的面积达 130 多万公顷，占实际防治面积 的 48%，东欧国家也都注重发展 Bt 杀虫剂防治森林害虫。我国在“八五” 期间通过攻关研究，实现了产品标准化，在总体上已达到国际先进水平， 杀虫机制主要是靠芽孢和毒素。在菌体的一端形成芽孢，另一段形成菱形 的蛋白质晶体，不同的 Bt 所含的蛋白晶体数量和种类有很大的不同，这些 蛋白晶体本身并不能杀虫，它只是毒素的前体。当昆虫吞食后，肠道中碱 性条件下，伴胞晶体被分解出毒素的前体，或称为原毒素，在肠道中特异

性碱性蛋白酶的作用下，水解出有活性的毒性多肽，可结合在肠道的上皮 细胞的糖蛋白受体上，在细胞膜上形成病灶，造成钠离子和钾离子的调节 泵失去作用，钾运输和ATP的合成停止，代谢终止，昆虫死亡。或者有的 可产生出非特异性的小分子腺嘌吟核苷酸衍生物，是RN聚合酶的竞争性 抑制剂，干扰与昆虫发育有关的激素的合成，导致幼虫发育畸形和不能正 常的化蛹。 芽孢进入血液中后，可进行繁殖，使昆虫成为败血病而死亡。 菌剂的生产用深层，液体，好氧发酵等，农村在家庭中也可推广室内地面 法固体发酵Bt杀虫剂。 不足之处：杀虫效果受环境影响大，15度以下不适合：紫外线能使伴胞晶 体失效：适用范围有效：昆虫也在后代中产生遗传性的抗性：需要经过吞 食的过程进入体内发挥作用 基因工程改造： 加入保护剂，防紫外线：加入蔗糖，提高嗜食性：转移Bt基因到荧光假单 胞菌中，灭活菌体后，细胞膜和壁形成微囊，提高对紫外线的抵抗能力， 转入植物，形成抗虫植物。 2、真菌杀虫剂 冬虫夏草是一种学术名为子囊菌虫草菌属寄生在昆虫幼虫中形成的 蝙蝠蛾为繁衍后代，产卵于土壤中，卵之后转变成幼虫，在此时的前后， 不同种别的冬虫夏草菌中的一种在特殊条件下，侵入蛰居于土壤中的一部 分蝙蝠科幼虫体内，之后，冬虫夏草菌吸收幼虫体内的物质作为生存的营 养条件，并在幼虫体内不断繁殖，致使幼虫体内充满菌丝而死。并在特殊条 件下，转变成为初期的冬虫夏草新物种.在新一年的5至7月份左右时间， 天气转暖时，自幼虫头部生出子座，生长后冒出地面，被人们发现后采挖 出，之后晾干，变成我们平时见到的样子。 子座象草茎（俗称：“草头”），子座生长时，渐渐变地膨大呈椭圆形，基 部留在土中与幼虫头顶相连， 青海省、西藏自治区、四川省、甘肃省、云南省等出产地的海拔高度不同， 海拔越高，天气转暖就越晚，冬虫夏草的采挖期同样就越晚

6 性碱性蛋白酶的作用下，水解出有活性的毒性多肽，可结合在肠道的上皮 细胞的糖蛋白受体上，在细胞膜上形成病灶，造成钠离子和钾离子的调节 泵失去作用，钾运输和 ATP 的合成停止，代谢终止，昆虫死亡。或者有的 可产生出非特异性的小分子腺嘌呤核苷酸衍生物，是 RNA 聚合酶的竞争性 抑制剂，干扰与昆虫发育有关的激素的合成，导致幼虫发育畸形和不能正 常的化蛹。 芽孢进入血液中后，可进行繁殖，使昆虫成为败血病而死亡。 菌剂的生产用深层，液体，好氧发酵等，农村在家庭中也可推广室内地面 法固体发酵 Bt 杀虫剂。 不足之处：杀虫效果受环境影响大，15 度以下不适合；紫外线能使伴胞晶 体失效；适用范围有效；昆虫也在后代中产生遗传性的抗性；需要经过吞 食的过程进入体内发挥作用 基因工程改造： 加入保护剂，防紫外线；加入蔗糖，提高嗜食性；转移 Bt 基因到荧光假单 胞菌中，灭活菌体后，细胞膜和壁形成微囊，提高对紫外线的抵抗能力， 转入植物，形成抗虫植物。 2、 真菌杀虫剂 冬虫夏草是一种学术名为子囊菌虫草菌属寄生在昆虫幼虫中形成的 蝙蝠蛾为繁衍后代，产卵于土壤中，卵之后转变成幼虫，在此时的前后， 不同种别的冬虫夏草菌中的一种在特殊条件下，侵入蛰居于土壤中的一部 分蝙蝠科幼虫体内，之后，冬虫夏草菌吸收幼虫体内的物质作为生存的营 养条件，并在幼虫体内不断繁殖,致使幼虫体内充满菌丝而死。并在特殊条 件下,转变成为初期的冬虫夏草新物种.在新一年的 5 至 7 月份左右时间， 天气转暖时，自幼虫头部生出子座，生长后冒出地面，被人们发现后采挖 出，之后晾干，变成我们平时见到的样子。 子座象草茎（俗称：“草头”），子座生长时,渐渐变地膨大呈椭圆形，基 部留在土中与幼虫头顶相连， 青海省、西藏自治区、四川省、甘肃省、云南省等出产地的海拔高度不同， 海拔越高，天气转暖就越晚，冬虫夏草的采挖期同样就越晚

目前，在自然界，蝙蝠蛾自产卵到幼虫期感染冬虫夏草菌至转变成真正的冬 虫夏草，前后大概需要时间6年以上。这里要明确指出的是，通过人工发酵 培养得到的冬虫夏草菌丝体实际上是一种新的物品，而不是真正的冬虫夏 草。目前，真正意义上的冬虫夏草只有天然野生的。 白僵菌防治 白僵菌是一种半知菌类的虫生真菌，半知菌亚门，菌丝有横隔有分枝的真菌。 具有营养器官-一菌丝和繁殖器官-一分生孢子，白僵菌的分布范围很广，从海拔几 米至2000多米的高山均发现过白僵菌的存在，世界上已在200多种昆虫体上发 现了白僵菌的感染寄生，利用白僵菌防治农林害虫已扩大到60多个虫种。白僵 菌杀虫剂用于防治多种作物上的磷翅目害虫，如菜青虫、小菜蛾、棉铃虫、玉米 螟等，对松毛虫有特效。林业上主要用于防治松毛虫等害虫。 白僵菌可以侵入6个目15科200多种昆虫、螨类的虫体内大量繁殖，所谓 白僵虫就是白僵菌的分生孢子落在昆虫体上，在高温条件下，即可发芽直接侵入 昆虫体内，以昆虫体内的血细胞及其他组织细胞作为营养，大量增殖，同时不断 产生白僵素（大环脂类毒素）和草酸钙结品，这些物质可引起昆虫中毒，使体液 发现机能发生变化，打乱新陈代谢以致死亡。以后菌丝穿出体表，产生白粉状分 生孢子，从而使害虫呈白色僵死状，称为白僵虫。目前在生产防治上，主要采取 地面或飞机喷洒白僵菌制剂的方式进行施药。也可在雨季从林间采集森林叶部害 虫活幼虫集中撒上白僵菌原菌粉，或配成含量为5亿孢子/ml的菌液，采活虫 在菌液中沾一下再放回树上任其自由爬行。这些带菌虫死后，长出很多分生孢子， 即形成许多白僵菌流行点，逐步促成林间害虫白僵病流行。 中药僵蚕是利用白僵菌寄生在家蚕上形成的。白僵菌产生卵孢霉素 (osporin,C14H1003),是抗真菌的抗生素。还可产生一种白僵菌毒素 (beauvericin)。《神农本草经》把僵蚕列为中品，治小儿惊、中风、喉痹，外 用治野火丹毒、痤疮等症。另记载祛风热，镇惊、化痰。治急慢性惊风、痉李抽 搐、头痛、急性咳炎、扁桃体炎、失音、皮肤骚痒、丹毒等症

7 目前,在自然界,蝙蝠蛾自产卵到幼虫期感染冬虫夏草菌至转变成真正的冬 虫夏草,前后大概需要时间 6 年以上。这里要明确指出的是，通过人工发酵 培养得到的冬虫夏草菌丝体实际上是一种新的物品，而不是真正的冬虫夏 草。目前，真正意义上的冬虫夏草只有天然野生的。 白僵菌防治 白僵菌是一种半知菌类的虫生真菌，半知菌亚门，菌丝有横隔有分枝的真菌。 具有营养器官-菌丝和繁殖器官-分生孢子，白僵菌的分布范围很广，从海拔几 米至 2000 多米的高山均发现过白僵菌的存在，世界上已在 200 多种昆虫体上发 现了白僵菌的感染寄生，利用白僵菌防治农林害虫已扩大到 60 多个虫种。白僵 菌杀虫剂用于防治多种作物上的磷翅目害虫，如菜青虫、小菜蛾、棉铃虫、玉米 螟等，对松毛虫有特效。林业上主要用于防治松毛虫等害虫。 白僵菌可以侵入 6 个目 15 科 200 多种昆虫、螨类的虫体内大量繁殖，所谓 白僵虫就是白僵菌的分生孢子落在昆虫体上，在高温条件下，即可发芽直接侵入 昆虫体内，以昆虫体内的血细胞及其他组织细胞作为营养，大量增殖，同时不断 产生白僵素（大环脂类毒素）和草酸钙结晶，这些物质可引起昆虫中毒，使体液 发现机能发生变化，打乱新陈代谢以致死亡。以后菌丝穿出体表，产生白粉状分 生孢子，从而使害虫呈白色僵死状，称为白僵虫。目前在生产防治上，主要采取 地面或飞机喷洒白僵菌制剂的方式进行施药。也可在雨季从林间采集森林叶部害 虫活幼虫集中撒上白僵菌原菌粉，或配成含量为 5 亿孢子／ml 的菌液，采活虫 在菌液中沾一下再放回树上任其自由爬行。这些带菌虫死后，长出很多分生孢子， 即形成许多白僵菌流行点，逐步促成林间害虫白僵病流行。 中药僵蚕是利用白僵菌寄生在家蚕上形成的。白僵菌产生卵孢霉素 (osporin，Ｃ14Ｈ10Ｏ3)，是抗真菌的抗生素。还可产生一种白僵菌毒素 (beauvericin)。《神农本草经》把僵蚕列为中品，治小儿惊、中风、喉痹，外 用治野火丹毒、痤疮等症。另记载祛风热，镇惊、化痰。治急慢性惊风、痉挛抽 搐、头痛、急性咳炎、扁桃体炎、失音、皮肤骚痒、丹毒等症

夏天，假如你注意一下有些生长茂密的水稻叶子上，常常会有些蝗虫一动不动地停留在水稻叶子上， 你仔细一瞧，会发现它已经僵死了.周围还有许多白色的小点。這些白色的小点就是蝗虫莓的孢子囊，在 囊里面装有许多孢子，正是這些肉跟看不见的小孢子帮助我們叮死了蝗虫。 遍些小东西到底有什么秘武器，能杀死比它們大得多的蝗虫呢？原来，蝗虫霉的孢子离开孢 子囊后使在空中随风飘荡，辅捉目标。当它落到蝗虫的身上之后，就不走了，如果有足够的水分、合适的 温度，它就会在蝗虫的身上发芽生长。孢子的发芽小管能够字过蝗虫厚厚的表皮而进到蝗虫的体内。在蝗 虫的体内，小芽碰到了许多好吃的，长得藏更快了，很快就形成了许多菌丝。菌丝钻到蝗虫的血液里，产 生了一种很短的、一段一段的虫菌体，這种虫菌体又可以增殖，长出小枝，产生了第二代虫菌体.這些虫 菌体在血管里随着血液一起流动，很快就分布到蝗虫的全身。它們走到哪里，就在哪里吃，就這样把蝗虫 的肌肉、脂肪都吃得差不多了，蝗虫也就慢慢地死亡了.染上造种病的蝗虫，行动迟缓。菱糜不振，临死 前，它要使劲地爬到植物的项端。紧紧抱住植物的茎或叶而僵死。人管這种病叫“抱瘟病”。蝗虫死后 仍然保持着原来的外形和位置。直到风吹雨林把它吹到地面上为止。有趣的是，患病死亡的蝗虫尸体一般 都变硬，不腐烂，所以這种病又叫“硬化病·蝗虫还有一个主要的对手，那就是大名轴恭的白僵菌。 白僵菌虽然如此厉害，但它却不会对人和牲畜造成伤害.白僵菌除了对 付松毛虫外，还能使家蚕得病，所以在养蚕业发达的地方如何使用白僵菌还有 待於去研究. 3、病毒杀虫剂 核多角体病毒为昆虫病毒的一群。病毒体(virion)为长250一350毫微米、 宽40一60毫微米的杆状物，具有由内膜与外膜构成的包膜(enveloPe)。核酸 为DNA。通常，多数病毒粒子被包埋在多角体中。在血球气管的被膜、脂肪组织、 真皮等细胞核中进行增殖，在核内形成多角体。随着感染的进展，多角体在体液 中游离，体液则变成脓汁状。野外的昆虫，有时爬到树木的顶端，在树上以垂挂 状态而死亡，因而也称为“梢头病”。此外，这类病毒与细胞质多角病病毒群只 在有限的昆虫身上才能发现。由于对其他生物的影响很大，而且有巨大的杀虫力， 所以也有把它作为生物农药而用于防治森林害虫（例如松柏叶蛾）的。 4、杀虫抗生素 阿维菌素又称阿佛曼茵素，是经微生物发酵、提取的新型抗生素类杀虫、杀 螨剂，其中B1ā为主要活性成分，对各种作物害螨、害虫有很高的杀灭作 用，具有广谱、高效、低残留和使用安全等特点，是当前农业害虫综合防 8

8 夏天, 假如你注意一下有些生长茂密的水稻叶子上, 常常会有些蝗虫一动不动地停留在水稻叶子上, 你仔细一瞧, 会发现它已经僵死了．周围还有许多白色的小点．這些白色的小点就是蝗虫霉的孢子囊, 在 囊里面装有许多孢子, 正是這些肉眼看不见的小孢子帮助我們叮死了蝗虫． 這些小东西到底有什么秘密武器, 能杀死比它們大得多的蝗虫呢? 原來, 蝗虫霉的孢子离开孢 子囊后便在空中随风飘荡, 捕捉目标．当它落到蝗虫的身上之后, 就不走了．如果有足够的水分、合适的 温度, 它就会在蝗虫的身上发芽生长．孢子的发芽小管能够穿过蝗虫厚厚的表皮而进到蝗虫的体内．在蝗 虫的体内, 小芽碰到了许多好吃的, 长得就更快了, 很快就形成了许多菌丝．菌丝钻到蝗虫的血液里, 产 生了一种很短的、一段一段的虫菌体．這种虫菌体又可以增殖, 长出小枝, 产生了第二代虫菌体．這些虫 菌体在血管里随着血液一起流动, 很快就分布到蝗虫的全身．它們走到哪里, 就在哪里吃, 就這样把蝗虫 的肌肉、脂肪都吃得差不多了, 蝗虫也就慢慢地死亡了．染上這种病的蝗虫, 行动迟缓, 萎糜不振, 临死 前, 它要使劲地爬到植物的顶端, 紧紧抱住植物的茎或叶而僵死．人們管這种病叫＂抱瘟病＂．蝗虫死后 仍然保持着原來的外形和位置．直到风吹雨林把它吹到地面上为止．有趣的是, 患病死亡的蝗虫尸体一般 都变硬, 不腐烂, 所以這种病又叫＂硬化病＂．蝗虫还有一个主要的对手, 那就是大名鼎鼎的白僵菌． 白僵菌虽然如此厉害, 但它却不会对人和牲畜造成伤害．白僵菌除了对 付松毛虫外, 还能使家蚕得病, 所以在养蚕业发达的地方如何使用白僵菌还有 待於去研究． 3、 病毒杀虫剂 核多角体病毒为昆虫病毒的一群。病毒体（virion）为长 250—350 毫微米、 宽 40—60 毫微米的杆状物，具有由内膜与外膜构成的包膜（enveloPe）。核酸 为 DNA。通常，多数病毒粒子被包埋在多角体中。在血球气管的被膜、脂肪组织、 真皮等细胞核中进行增殖，在核内形成多角体。随着感染的进展，多角体在体液 中游离，体液则变成脓汁状。野外的昆虫，有时爬到树木的顶端，在树上以垂挂 状态而死亡，因而也称为“梢头病”。此外，这类病毒与细胞质多角病病毒群只 在有限的昆虫身上才能发现。由于对其他生物的影响很大，而且有巨大的杀虫力， 所以也有把它作为生物农药而用于防治森林害虫（例如松柏叶蛾）的。 4、 杀虫抗生素 阿维菌素又称阿佛曼菌素,是经微生物发酵、提取的新型抗生素类杀虫、杀 螨剂，其中 B1a 为主要活性成分，对各种作物害螨、害虫有很高的杀灭作 用，具有广谱、高效、低残留和使用安全等特点，是当前农业害虫综合防

治中理想的生物农药。由链毒闲中灰色链毒菌Streptomyces avermitilis 发酵产生。阿维菌素主要通过胃毒（咀嚼式和刺吸式昆虫）和触杀作用（可 以通过昆虫的气孔或爪垫进入体内)，其作用方式是阻断昆虫的神经传导 系统，使其产生麻痹现象，造成死亡。阿维菌素在环境中能被光解，在士 壤中能被微生物代谢分解，不能被植物根系吸收进入植物体内，对环境安 全，是世界粮农组织(FAO)大力提倡和发展的产品。 第三节微生物在环境废物处理中的应用 环境保护涉及范围很广，主要是消除污染和保护生态环境，微生物在这二个 方面都有重要作用。 一、 微生物对污染物的降解与转化 1、生物降解 生物降解(biodegradation)是微生物（也包括其他生物）对物质（特别是环境 污染物)的分解作用。生物降解和传统的分解在本质上是一样的，但又有分解作 用所没有的新的特征（如共代谢，降解质粒等），因此可视为分解作用的扩展和延 伸。生物降解是生态系统物质循环过程中的重要一环。研究难降解污染物的降解 是当前生物降解的主要课题。 2、降解性质粒 污染物的生物降解反应和其他生物反应本质上都是酶促反应，降解过程中大 部分降解酶是由染色体编码的，但其中有些酶，特别是降解难降解化合物的酶类 是由质粒控制的，这类质粒被称为降解性质粒(catabolic plasmids)。细菌中的 降解性质粒和分离的细菌所处环境污染程度密切相关，从污染地分离到的细菌 50%以上含有降解性质粒，与从清洁区分离的细菌质粒相比，不但数量多，其分 子也大（信息量大），被广泛深入研究的质粒列于表11-4（沈萍，微生物学p305)。 3、降解反应和生物降解性 发生在自然界的有机物的氧化分解过程也见于污染物的降解，主要包括氧化 反应、还原反应、水解反应和聚合反应。化学结构是决定化合物生物降解性的主 要因素，一般一种有机物其结构与自然物质越相似，就越易降解，结构差别越大

9 治中理想的生物农药。由链霉菌中灰色链霉菌 Streptomyces avermitilis 发酵产生。 阿维菌素主要通过胃毒（咀嚼式和刺吸式昆虫）和触杀作用（可 以通过昆虫的气孔或爪垫进入体内），其作用方式是阻断昆虫的神经传导 系统，使其产生麻痹现象，造成死亡。阿维菌素在环境中能被光解，在土 壤中能被微生物代谢分解，不能被植物根系吸收进入植物体内，对环境安 全，是世界粮农组织（FAO）大力提倡和发展的产品。 第三节 微生物在环境废物处理中的应用 环境保护涉及范围很广，主要是消除污染和保护生态环境，微生物在这二个 方面都有重要作用。 一、 微生物对污染物的降解与转化 1、 生物降解 生物降解(biodegradation)是微生物(也包括其他生物)对物质(特别是环境 污染物)的分解作用。生物降解和传统的分解在本质上是一样的，但又有分解作 用所没有的新的特征(如共代谢，降解质粒等)，因此可视为分解作用的扩展和延 伸。生物降解是生态系统物质循环过程中的重要一环。研究难降解污染物的降解 是当前生物降解的主要课题。 2、 降解性质粒 污染物的生物降解反应和其他生物反应本质上都是酶促反应，降解过程中大 部分降解酶是由染色体编码的，但其中有些酶，特别是降解难降解化合物的酶类 是由质粒控制的，这类质粒被称为降解性质粒(catabolic plasmids)。细菌中的 降解性质粒和分离的细菌所处环境污染程度密切相关，从污染地分离到的细菌 50%以上含有降解性质粒，与从清洁区分离的细菌质粒相比，不但数量多，其分 子也大(信息量大)，被广泛深入研究的质粒列于表 11-4(沈萍，微生物学 p305)。 3、 降解反应和生物降解性 发生在自然界的有机物的氧化分解过程也见于污染物的降解，主要包括氧化 反应、还原反应、水解反应和聚合反应。化学结构是决定化合物生物降解性的主 要因素，一般一种有机物其结构与自然物质越相似，就越易降解，结构差别越大

就越难降解。具有不常见取代基和化学结构使部分化学农药难于生物降解而残 留。塑料薄膜因分子体积过大而抗降解，造成白色污染。 评价化合物的降解性有两种基本的试验方法，微生物学方法和环境学方法。 前者通常使用纯培养在最适条件下研究化合物的降解，然而其条件是自然环境所 没有的，因此其结果不能直接预测它们在环境中的实际行为，降解性通常被高估， 但对进行生物处理仍有重要参考价值。环境学方法着眼于化学物在受污染水体和 土壤中的降解性，通常使用取自污染区域或废水处理厂的混合微生物源或模拟自 然条件培养于实验室的混合微生物培养物来进行实验研究，对所得结果的评价更 接近于野外的实际情况。 走出化学农药污染的“国坡” 瑞士化学家默勒(Poul Mu1er1939年发明D0T(仁氧二苯三氯乙烷)并用作杀虫剂，从而开创了以DD 为代表的有机氯农药新时代。在第二次世界大战期间及以后DT被广泛用于防治疟疾、脑炎、斑疹伤寒等 传染病，挽救了数百万人的生命，印度在1952年疤疾的发病率达7500万病例，使用DT控制后，到1964 年诚少到10万。DD把人类从传染病的“围城”中解救出来，由此默物获得1948年度的诺贝尔奖。此后 0T被广泛使用，据估算全世界使用了500万吨。成功中蕴含着风险，T具有脂溶性、致性和难于被降 解的特点，DT对益虫的杀害以及沿食物链言集造成不良的生态效应，鱼类、蛀类、鸟类及其他高营养级 生物繁殖能力下降以至灭绝，对人类健康也构成严重咸胁.美国从1973年起，我田从1983年起禁用0T、 其他有机氯农药也相继退出历史舞台，但残存有机氯农药仍像幽灵一样在生态环境中相，而且其他化学 农药污染（似有机磷农药为主）的“围城”仍然存在，生物农业，尤其是微生物杀虫剂和带抗病虫害基因的 转基因植物、动物，可以帮助我们走出这个“用城”，那我们又会走入一个什么样的“围城”呢。 二、重金属的转化 环境污染中所说的重金属一般指汞、镉、铬、铅、砷、银、硒、锡等。微生 物特别是细菌、真菌在重金属的生物转化中起重要作用。微生物可以改变重金属 在环境中的存在状态，会使化学物毒性增强，引起严重环境问题，还可以浓缩重 金属，并通过食物链积累。另一方面微生物直接和间接的作用也可以去除环境中 的重金属，有助于改善环境。 汞所造成的环境污染最早受到关注，汞的微生物转化及其环境意义具有代表 性。汞的微生物转化包括三个方面：无机汞（仙g2+)的甲基化：无机汞(g2+)还原 成Hg0:甲基汞和其他有机汞化合物裂解并还原成HgO。包括梭菌、脉抱菌，假

10 就越难降解。具有不常见取代基和化学结构使部分化学农药难于生物降解而残 留。塑料薄膜因分子体积过大而抗降解，造成白色污染。 评价化合物的降解性有两种基本的试验方法，微生物学方法和环境学方法。 前者通常使用纯培养在最适条件下研究化合物的降解，然而其条件是自然环境所 没有的，因此其结果不能直接预测它们在环境中的实际行为，降解性通常被高估， 但对进行生物处理仍有重要参考价值。环境学方法着眼于化学物在受污染水体和 土壤中的降解性，通常使用取自污染区域或废水处理厂的混合微生物源或模拟自 然条件培养于实验室的混合微生物培养物来进行实验研究，对所得结果的评价更 接近于野外的实际情况。 走出化学农药污染的“围城” 瑞士化学家默勒(Poul Muller)1939 年发明 DDT(二氯二苯三氯乙烷)并用作杀虫剂，从而开创了以 DDT 为代表的有机氯农药新时代。在第二次世界大战期间及以后 DDT 被广泛用于防治疟疾、脑炎、斑疹伤寒等 传染病，挽救了数百万人的生命，印度在 1952 年疟疾的发病率达 7500 万病例，使用 DTT 控制后，到 1964 年减少到 10 万。DDT 把人类从传染病的“围城”中解救出来，由此默勒获得 1948 年度的诺贝尔奖。此后 DDT 被广泛使用，据估算全世界使用了 500 万吨。成功中蕴含着风险，DDT 具有脂溶性、致癌性和难于被降 解的特点，DDT 对益虫的杀害以及沿食物链富集造成不良的生态效应，鱼类、蛙类、鸟类及其他高营养级 生物繁殖能力下降以至灭绝，对人类健康也构成严重威胁。美国从 1973 年起，我国从 1983 年起禁用 DDT、， 其他有机氯农药也相继退出历史舞台。但残存有机氯农药仍像幽灵一样在生态环境中徘徊，而且其他化学 农药污染(以有机磷农药为主)的“围城”仍然存在，生物农业，尤其是微生物杀虫剂和带抗病虫害基因的 转基因植物、动物，可以帮助我们走出这个“围城”，那我们又会走入一个什么样的“围城”呢。 二、 重金属的转化 环境污染中所说的重金属一般指汞、镉、铬、铅、砷、银、硒、锡等。微生 物特别是细菌、真菌在重金属的生物转化中起重要作用。微生物可以改变重金属 在环境中的存在状态，会使化学物毒性增强，引起严重环境问题，还可以浓缩重 金属，并通过食物链积累。另一方面微生物直接和间接的作用也可以去除环境中 的重金属，有助于改善环境。 汞所造成的环境污染最早受到关注，汞的微生物转化及其环境意义具有代表 性。汞的微生物转化包括三个方面：无机汞(Hg2+)的甲基化；无机汞(Hg2+)还原 成 Hg0；甲基汞和其他有机汞化合物裂解并还原成 Hg0。包括梭菌、脉抱菌，假