近年来随着生物农药的大热，微生物杀虫剂作为热门话题反复被提及。而苏云金芽孢杆菌的销量在整个生物杀虫剂中占95%，是微生物杀虫剂市场中绝对的“王者”。作为一种微生物杀虫剂，它对人、畜及害虫天敌极少或完全没有毒害作用，且不污染环境，在农业、林业、卫生害虫的生物防治中占有重要地位。那么到底何为苏云金芽孢杆菌呢？

1  生物学分类

　　苏云金芽孢杆菌属于原核生物界，细菌纲，芽孢杆菌科(Bacillaceae)，芽孢杆菌属(Bacillus)的一种，在《伯杰氏细菌鉴定手册》第九版中被列为第二类第十八群。它是一种革兰氏阳性、杆状的土壤细菌，通过内生芽孢进行增殖，形成芽孢的同时在细胞的另一端形成一个或多个不同形态、具蛋白性质的伴孢晶体。

　　苏云金芽孢杆菌广泛分布于世界各地，从热带雨林到北极冻土带，从土壤、昆虫尸体、植物体表面、贮藏物或仓库灰尘、污水等基质上均可分离到该菌，而土壤为微生物的大本营，是其分布最为丰富的生境。据估计，目前世界上约有60 000余个苏云金芽孢杆菌分离物。

2  发现

　　早在1901年，日本细菌学家石渡在患病的家蚕幼虫上得到了一种杆状芽孢菌，并在1905年发表的另一报告中称之为“碎倒芽孢杆菌”。后在1911年德国一个叫苏云金的小城镇上，一种叫地中海粉螟的仓储害虫危害频繁，一些离奇死亡的粉螟幼虫引起了生物学家贝尔内(Berliner)的注意，随后他从这些患病的地中海粉螟幼虫体内分离到另一株类似碎倒芽孢杆菌的细菌，并于1915年正式将此昆虫病原细菌命名为苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis，Bt）。

3  国外发展

　　1938年，第一个苏云金芽孢杆菌商品制剂Sporeine在法国问世，并在地中海粉螟的防治中得到了应用。科学家们最终证实苏云金芽孢杆菌对鳞翅目、膜翅目、直翅目、鞘翅目等130多种害虫都具有杀虫活性。美国最早的Bt杀虫剂商业化产品是1958年由实验室生产的可湿性粉剂。1960年，美国共有5家公司生产Bt杀虫剂，在整个60年代期间，两项重大的科研进展极大地推动了苏云金芽孢杆菌杀虫剂的商业化进程。第一个进展是1969年Dulmage分离出苏云金芽孢杆菌的一个新型菌株HD-1。其杀虫能力对不同的害虫为传统菌株的20～212倍，此后的几年间，所有的美国厂家转向生产HD-1菌株制剂，并使之成为农业及林业害虫防治的主要产品。第二个进展是对苏云金芽孢杆菌杀虫剂商品建立了国际性的毒力标准。原先的产品是以芽孢数为标准的，但芽孢数并不能完全代表毒性，于是行业提出了用生物测定的方法来标定产品毒力的标准。

4  国内发展

　　我国对苏云金芽孢杆菌的起步研究要晚于国外半个世纪，1955年曹骥先生等人用从法国的商品制剂中分离出的菌株，在实验室制备出可用于防治玉米螟的菌剂。1959年刘篙乐先生从当时的捷克斯洛伐克引进苏云金芽孢杆菌亚种，并用实验室制备的培养物防治杨天社蛾、菜粉蝶、松毛虫，均取得了显著的效果。1964年国家科委下达任务，建设了专门生产苏云金芽孢杆菌制剂的工厂——武汉染料厂青虫菌车间。到1965年底，武汉生产的“三五牌”和长沙生产的“424”牌苏云金芽孢杆菌商品在我国问世。中国林科院也进行了液体深层发酵的研究。全国产量一度达到1 500 t粉剂，但由于大多数厂家技术不过关，产品效价差，质量不可靠，导致国内苏云金芽孢杆菌杀虫剂一度走向低谷。

　　20世纪80年代以来，我国的苏云金芽孢杆菌杀虫剂开始进入一个稳定的发展阶段，武汉是我国主要的苏云金芽孢杆菌杀虫剂生产基地，湖北农科院率先研制和生产了苏云金芽孢杆菌的液剂、粉剂和原粉，切实解决了生产过程中的噬菌体污染问题和产品质量标准化问题，大幅度提高了发酵效价并降低了生产成本。

5  杀虫原理

　　苏云金芽孢杆菌杀虫作用的主要成分是孢子形成过程中产生的伴孢晶体(CIPS)，它是细菌单基因表达的产物。伴孢晶体经敏感昆虫口服后，在中肠碱性环境中，被降解为具备活性的多肽毒性片断，该片段包含3个不同的结构域：一般认为结构域I参与孔道的形成，结构域Ⅱ决定毒素与受体的特异性结合，结构域Ⅲ主要调节毒素的活性，三者共同作用与中肠受体蛋白结合，形成细胞膜通道，破坏渗透膜引起细胞溶解，最终导致虫体死亡。

　　目前，全世界共分离到50 000株苏云金芽孢杆菌，分为62种血清型和亚种。这些血清型和亚种分别具有不同的杀虫基因，加上每一种苏云金芽孢杆菌可同时含有多种杀虫基因，从而使苏云金芽孢杆菌的杀虫活性具有多样性。

6  主要登记的剂型

　　我国苏云金芽孢杆菌登记的主要为“苏云金芽孢杆菌”和“苏云金芽孢杆菌（以色列亚种）”两类。主流登记剂型为苏云金芽孢杆菌8 000 IU/μL悬浮剂、苏云金芽孢杆菌16 000 IU/mg可湿性粉剂和苏云金芽孢杆菌32 000 IU/mg可湿性粉剂。

　　据了解，由于悬浮剂在高温环境下易失活，运输不易，仅用于国内生产和使用。可湿性粉剂更易保存，为常规剂型，常用于出口。主流复配剂型是与阿维菌素、甲维盐、茚虫威、杀虫单等进行复配。

7  生产工艺

　　苏云金芽孢杆菌制剂的生产主要包括3个步骤，即发酵过程、有效成分的浓缩与回收、剂型化。发酵过程包括菌种的选育、发酵培养基及工艺选择与优化，主要目的是培养杀虫晶体蛋白与芽孢，是整个生产工艺的前提与关键。

　　苏云金芽孢杆菌对营养的要求不严，可在多种含有氮源、碳源和无机盐组成的营养基中生长增殖，同时对于液体培养基的含固量要求也不严格。在众多养分中，氨基酸对苏云金芽孢杆菌的细胞生长及芽孢、晶体的合成起着重要的作用。除此之外，苏云金芽孢杆菌还可以利用碳氮源丰富的工业废水进行繁殖，在变废为宝的同时起到节约能源、降低生产成本、治理环境的作用。

8  专利情况

　　以苏云金芽孢杆菌及Bacillus thuringiensis为关键词检索，目前全球共有相关专利473个，主要集中在苏云金芽孢杆菌的菌株、发酵技术以及使用方法等3方面。2019年全球共计申请苏云金芽孢杆菌相关专利16个，中国占了绝大多数，为14个。

9  出口情况

　　2018年我国共出口苏云金芽孢杆菌相关制剂产品共814.8万美元，出口的主要剂型为可湿性粉剂。其主要目的市场为东南亚国家：泰国、越南、缅甸等；及南美洲国家：秘鲁、哥伦比亚等国。另外东欧部分国家也从我国进口苏云金芽孢杆菌。其共同点是苏云金芽孢杆菌的主要使用市场是水果等农产品出口国。同时，该产品面对欧美国家的农产品出口国，可以有效降低产品农药残留的风险。

10  未来的发展趋势

　　苏云金芽孢杆菌的市场经历过短暂的停滞后（20世纪80年代技术难以突破，活性低），近年来持续增长，主要的增长点为：① 对环境友好。由苏云金芽孢杆菌源于昆虫病原细菌的活体，在环境中参与能量与物质循环，在对作物施药后对水体、土壤、大气都不会产生污染，也不会在作物中残留，更不会产生生物富集等现象。② 对非靶标生物无杀伤力。苏云金芽孢杆菌制剂是胃毒剂，是通过害虫进食后而达到杀死害虫的目的。不会对害虫的天敌，如捕食蜘蛛类、食虫蝽类、瓢虫类害虫和草蛉等产生影响。③ 杀虫机制独特。传统农药大多数都是神经毒剂，而苏云金芽孢杆菌为胃毒剂，因此在害虫综合治理中，对抗药性严重的害虫具备较高的防效。④ 生产过程对环境友好。可以用工业废水作为培养基，既可以处理废水，又可以大大降低其生产成本。

　　虽然苏云金芽孢杆菌优势明显，但也面临着剂型单一、活菌运输和储存条件受限等缺点，故与其相对应制剂和复配剂型的研发大大受限。但作为微生物农药“王者”，相对其他微生物农药来说其技术更加成熟。未来其各种不同活性的菌株开发以及与传统化学农药的复配将会成为主流。根据转基因苏云金芽孢杆菌（Bt）抗虫棉的推广来看，未来需要注意的是长期使用造成的主要害虫数量降低导致的次生害虫泛滥（如棉铃虫减少后绿盲蝽数量大幅增加）。        （来源：磊子侃农药）

农药快讯, 2020 (14): 47-48.