《Neotropical Entomology》：Isolation, Identification, and Pathogenicity of Entomopathogenic Fungal Strains and Their Secondary Metabolites Against Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae)
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为解决草地贪夜蛾(S. frugiperda)全球蔓延导致玉米严重减产及化学农药滥用引发的抗性与环境问题，本研究从埃及吉萨土壤中分离鉴定出Botryotrichum domesticum、Albifimbria verrucaria和Purpureocillium lilacinum三种内生虫生真菌，评估其分生孢子及粗提次级代谢物对S. frugiperda幼虫和蛹的致病性。结果表明A. verrucaria毒力最强，其分生孢子(1×109conidia mL-1)在处理14天后可导致84.44%幼虫累积死亡率，且LC50最低。此外，真菌感染还引起宿主幼虫过氧化氢酶(CAT)活性显著升高，表明诱导了氧化应激。本研究为开发环境友好的微生物杀虫剂提供了重要的本土菌株资源。
在当今全球农业面临的诸多挑战中，一种名为草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)的入侵性害虫正成为威胁粮食安全的“隐形杀手”。这种原产于美洲的夜蛾科昆虫，以其惊人的繁殖力、广泛的寄主范围（尤其嗜好玉米）和贪婪的取食行为而臭名昭著。自2016年入侵非洲以来，它已迅速扩散至全球109个国家，在埃及也于2019年被首次正式报告。它所造成的玉米产量损失高达20%至50%，对以玉米为主粮地区的农民生计和粮食供应链构成了严重冲击。
传统的防控手段严重依赖化学杀虫剂，如有机磷类、拟除虫菊酯类和新烟碱类农药。尽管这些化学品能快速见效，但长期过量使用已带来一系列恶果：环境污染、害虫抗药性增强、土壤健康恶化以及对非靶标生物（包括传粉昆虫和天敌）的伤害。因此，寻找可持续、环境友好的替代防控策略迫在眉睫。其中，利用微生物进行生物防治，尤其是虫生真菌(Entomopathogenic Fungi, EPF)，因其独特的作用机制——通过直接穿透昆虫体表感染，并在体内分泌有毒的次级代谢产物——而备受关注。这些真菌好比自然界中的“微型刺客”，为害虫综合治理(IPM)提供了极具潜力的新武器。
那么，在埃及本地的土壤中，是否存在能够高效对抗草地贪夜蛾的“本土刺客”呢？它们的效果如何？其杀虫的“秘密武器”（次级代谢产物）又是什么？为了回答这些问题，一支研究团队开展了一项系统性研究，相关成果发表在《Neotropical Entomology》期刊上。他们从埃及吉萨省的土壤样本中搜寻、鉴定潜在的虫生真菌，并全面评估了这些真菌及其代谢产物对草地贪夜蛾的致命效果及其引发的昆虫生理反应。
为了开展这项研究，研究人员运用了几个关键的技术方法。首先，他们采用 大蜡螟诱饵法 (Galleria Bait Method) 从土壤中分离潜在的虫生真菌。其次，通过形态学观察和基于内部转录间隔区(ITS)的分子鉴定与系统发育分析，对分离得到的真菌菌株进行准确分类。接着，通过致病性生物测定，用不同浓度的真菌分生孢子悬浮液处理草地贪夜蛾的幼虫和蛹，记录死亡率并计算半数致死浓度(LC50)和半数致死时间(LT50)。然后，利用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS) 分析了真菌次级代谢产物的化学组成。最后，通过生化酶活测定，检测了受感染幼虫体内过氧化氢酶(CAT)的活性变化，以评估真菌感染诱导的氧化应激水平。研究所用的草地贪夜蛾虫源来自开罗大学农学院昆虫学系。
研究结果
1. 形态学表征
研究人员成功从土壤中分离出三株本土真菌菌株。通过培养特征和显微形态观察，它们被初步鉴定为属于子囊菌门(Ascomycota)的三个不同属。
2. 分子鉴定
对三株潜力菌株的ITS rDNA区域进行PCR扩增和测序，并通过NCBI BLAST比对及系统发育树构建，最终将其精确鉴定为：Botryotrichum domesticum分离株MP3H-5 (GenBank: PP348706.1)、Albifimbria verrucaria分离株E16 (GenBank: PP348707.1) 和 Purpureocillium lilacinum分离株WARSO2 6 8 (GenBank: PP348781.1)。
3. 真菌分离株对草地贪夜蛾幼虫的影响
致病性测试显示，三株真菌对草地贪夜蛾二龄幼虫均有显著杀虫效果。其中，A. verrucaria(分离株2)毒力最强。当使用高浓度(1×109conidia mL-1)分生孢子悬浮液处理时，其在处理后第3天就造成75.55%的死亡率，第14天累积死亡率达84.44%。B. domesticum和 P. lilacinum在同一浓度下第14天的累积死亡率均为60%。A. verrucaria的半数致死浓度(LC50)最低，为2×107conidia mL-1，半数致死时间(LT50)也最短，在高浓度下仅需0.46天，表明其起效迅速且高效。
4. 真菌分离株对草地贪夜蛾蛹的影响
在蛹期致病性测试中，P. lilacinum表现出独特优势。在较低浓度(1×107conidia mL-1)下处理7天后，它能引起高达80%的蛹死亡率，而 B. domesticum为46.66%，A. verrucaria则未在此浓度下对蛹造成显著死亡。这表明不同真菌可能针对害虫的不同发育阶段具有特异性毒力。
5. 真菌代谢产物的影响
仅使用三株真菌的粗提次级代谢产物处理幼虫，也表现出杀虫活性。处理14天后，B. domesticum的代謝产物导致最高50%的幼虫死亡率，其次是 P. lilacinum(43.33%) 和 A. verrucaria(13.33%)。这说明除了菌体本身的感染，其分泌的化学物质直接具有毒杀作用。
6. 次级代谢产物的化学组成
GC-MS分析揭示了这些“化学武器”的构成。在三株真菌的提取物中，油酸(n-oleic acid) 均是主要的化合物，在 B. domesticum中相对含量高达25.99%。其他共同存在的主要成分包括棕榈酸(n-hexadecanoic acid)、亚油酸(9,12-octadecadienoic acid)等。这些脂肪酸类物质已知对多种昆虫具有触杀毒性。
7. 对氧化应激酶的影响
研究发现，用真菌分生孢子或其代谢产物处理幼虫后，虫体内的过氧化氢酶(Catalase, CAT)活性显著升高。例如，用 P. lilacinum分生孢子处理5天后，幼虫CAT活性升至109.45 U/mg蛋白，是对照组的近两倍。CAT是昆虫抗氧化防御系统的关键酶，负责清除过氧化氢(H2O2)。其活性急剧升高表明真菌感染在昆虫体内引发了强烈的氧化应激，过量的活性氧(ROS)可能导致了细胞损伤和免疫毒性，这可能是真菌致死的机制之一。
研究结论与讨论
本研究表明，从埃及本地土壤中分离到的三株子囊菌门虫生真菌——Botryotrichum domesticum、Albifimbria verrucaria和 Purpureocillium lilacinum，对入侵性害虫草地贪夜蛾表现出显著的生物防治潜力。这是首次在埃及评估这些特定本土真菌对该害虫的杀虫活性。
Albifimbria verrucaria脱颖而出，成为对抗幼虫阶段最有效的“刺客”，其毒力最强、起效最快。这与它能够产生几丁质酶等降解昆虫体表的酶类有关。而 Purpureocillium lilacinum则显示出对蛹阶段的高效杀伤力，拓宽了生物防治的靶标范围。Botryotrichum domesticum虽在直接感染上稍逊，但其代谢产物的杀虫活性最高，提示其代谢物可作为开发新型杀虫剂的宝贵资源。
研究进一步揭示了这些真菌的作用不仅在于物理入侵和营养掠夺，其分泌的次级代谢产物（尤其是含量丰富的油酸等脂肪酸）本身就是有效的杀虫毒素。同时，真菌感染成功扰乱了害虫的生理平衡，引发了剧烈的氧化应激反应，过氧化氢酶活性的飙升便是昆虫免疫系统崩溃和细胞受损的体现，这一机制为理解EPF的致病机理提供了新的视角。
综上所述，这项研究为草地贪夜蛾的可持续治理提供了重要的科学依据和实用的微生物资源。这三种埃及本土真菌，特别是 A. verrucaria，展现出作为环境友好型微生物杀虫剂核心菌株的强大潜力。它们的作用模式多样，既能直接感染，又能通过毒素起作用，并可诱导害虫自身的生理紊乱。当然，实验室的成功仅是第一步，未来需要开展田间试验，以验证这些真菌在真实农业环境中的稳定性、持久性以及对非靶标生物的安全性。这项研究为开发下一代基于本土微生物的绿色防控产品奠定了坚实基础，对于减少化学农药依赖、保护生态环境、保障粮食安全具有重要的理论与实践意义。
