环境昆虫学报 2020, 42 (6)： 1394 -1400Joprnal p EcviropnePat Entopology
http ： "hjkcxb. alljournals. net
doi ： 10. 3969/j. imn. 1674 -0858. 2020. 06. 13
陈桂梅，冼继东，颜珂・昆虫病原线虫的耐寒性[J ].环境昆虫学报，2020, 42 (6)： 1394 - 1400-
昆虫病原线虫的耐寒性
陈桂梅1,2，冼继东1，颜殉2*
*基金项目：广东省自然科学基金(2017A030313157 )；广东省省级科技计划(2019B030316018 )；广东省科学院科技发展专项
(2018GDASCX-0107)
作者简介：陈桂梅，女，1994年生，硕士研究生，主要研究方向为农药学，E - mail : 1002940316@ qq. com
*通讯作者AuPier Os correspondence ：颜i ，女，博士，研究员，主要研究方向为昆虫病原线虫、害虫生物防治，E-mVl ： *************
收稿日期 Received ： 2020 -07 - 10 ；接受日期 Accepted ： 2020 —08 —17
(1-华南农业大学，广州510640* 2.广东省科学院动物研究所，广东省动物保护与资源利用重点实验室,
香菇鸡肉面东省野生动物保护与 公共实验室，广州510260)
摘要：昆虫病原线虫已开发成生物农药，广泛应用于多种地下及钻蛀害虫的安全防治。但昆虫病原线虫货架期较 短，对寒冷等极端环境的耐受 差，影响了其在生物 面的商业开发。本
绍了寒区的昆虫病原线虫资
源，总 了昆虫病原线虫耐寒性的测定 及 、耐寒性差异的研究进展，并对其耐寒的生理生化机制及
分子机理进行了综述。研究昆虫病原线虫的耐寒性，对于解释
，指导昆虫病原线虫的低温保存，以及拓
展其在生物
面的应 有
+
关键词：昆虫病原线虫；耐寒性；生理生化机制；分子机理中图分类号：Q968. 1 ； S476
文献标识码：A 文章编号：1674 -0858 (2020) 06 -1394 -07
Coll tolerancc of entomopathogenic nematodes
CHEN Gui-Mel 1，2， XINN J i-Dong 1， YAN Xun 2* (1. South China AgOculturai University ， Guangzhou 510640， China ； 2- Guangdong Keg LaboratoR of Animal ConsuvVion and Resource Utilization ，
Guangdong Public LVomtoR of Wild Animal ContVion and Utilization ， Institute of Z oo I ox
c ， Guangdong Acaduny of Science ， Guangzhou 510260， China )
Abstract : Entomopathogenic nematodes ( EPNs ) are biocontrol agents with high eUWacy against inct
pests and have been widely ud to control ddferent kinds of subtevanean and boOng pests. The shoe shelf
life and the week tolerance la extreme temperatures in the environment hindered the larav-scalv application of the beneficial nematodes in biological control- In the prent paper ， EPN resources in cold regions
were summaOzed. The methods to evaluate and increa the cold tolerance of EPNs ，and the diduence in
cold tolerance among ddferent spuWs and strains of EPNs are introduced - The rearch progres s in physWmgWal , chemical and molecular mechanism of cold tolerance is also reviewed- Rearch in cold
tolerance of EPNs is important as it will help to explain the population dynamics and provid
e basis for the
prervation of EPN germplasm resources ，so as to explore the commercial u of EPNs.
Key woris : Entomopathogenic nematodes ； cold tolerance ； physiomgical and chemical mechanism ； moecu aamechanism
昆虫病原线 虫 (Entomopathogenic nematodes ，
EPNs )主 括 线虫Steimrxepo 和异小杆线
虫HeterorfabdiPs 两个属，分 线虫科Steineanematidae 和异 杆线虫科 Heteaoahabditidae +昆虫病原线虫作为生物 在害虫防治中具有 的研究价值和应
力(Gaugler ，2002；
Shapiro-Ilan ci of ，2002)。昆虫病原线虫能主动搜
寻寄主害虫， ，在 壤中有较好的生存
6期陈桂梅等：昆虫病原线虫的耐寒性1395
能力和扩散能力，对环境安全，基本上适用于所有的地面或空中喷洒装置；昆虫病原线虫便于大量繁殖，可通过寄主昆虫活体培养、单菌固体培养基培养和发酵罐培养等方法生产(颜i和韩日畴，2016)；昆虫病原线虫还可以与化学农药合用，提高害虫防治效果(赵国玉等，2013)+温度是影响昆虫病原线虫防治害虫效果的重要因素(Beddiny&Millar，1982;Kuny ei eV，1991; Grewai ei at，1993)，在极端温度下，昆虫病原线虫的活力受到较大影响。研究发现昆虫病原线虫可以通过进入脱水休眠状态来抵抗外部的恶劣环境(颜i和韩日畴，2010)，但昆虫病原线虫耐寒性机理方面尚未研究清楚。本文综述了目前昆虫病原线虫耐寒性研究的进展，以期对昆虫病原线虫耐寒性的研究工作提供参考+
1寒区昆虫病原线虫资源
昆虫病原线虫种类繁多，资源丰富，遍及全球(Poinar，1990)，目前已鉴定的斯氏属线虫有87种，异小杆属线虫有24种(NCBI数据库)+昆虫病原线虫的自然栖息地是土壤，不同的昆虫病原线虫对栖息地的偏好不同，生态环境也各不相同(Hominick&Reid,1996)，从森林、牧场、农田、花园等不同的生态系统中均能分离到昆虫病原线虫(Hominick ei eV，1995;Hominick ei at，1996)，这与特定栖息地能够更好地满足其生态位要求相关。有些种类能耐受寒冷温度，如在冰岛附近火山土壤中发现的斯氏属线虫S-kousi可在4m下存活并且其毒力不受影响(SpieUonvv ei at，2004)；苏格兰牧场中发现的S-feltiav(Boay ei el-，1992)、南澳大利亚布雷肯地区采集的H bactePophom(Poinar，1975)及在苏联梁赞地区土壤中发现的S-euooetl(Kozodvi，1984)的最低致死温度分别为-22m、-19m和-14m(Bywn& G
auglar，1996)。
现已对黑龙江、辽宁、甘肃、新疆西北部等地区昆虫病原线虫资源进行调查，我国寒区的主要昆虫病原线虫种类见表1+S-felPee，H bectePopHore，S-ceretophooo，H oegOls等线虫是优势品种+我国寒区丰富的昆虫病原线虫资源，为在低温地区应用昆虫病原线虫防治农业重要害虫奠定了基础+
表1我国寒区昆虫病原线虫资源情况Table1Resources of entomopathogenic nematodes
in cold regions of China
种类Apecies地区Area Liteeatuee
H bactePophom-HBN江李春杰等，
H.bacte r iopho o-Z T Heilingjiany2011
辽宁JOn P at，
Liaoning1997
S.购扛必甘肃谷黎娜，
S.bicorautuo Gansu2008
S.affic
S.karit
S.kro甘肃钱秀娟等，
窑洞文化H.broicaudis Gansu2014
H.oapPi
S.Pobov凤城Fengcheny万航宇，
新疆伊犁詹发强等，
H.bacteriophoo-ZN
Xinjiang YUl2015
裂开头的四字成语
哈尔滨吕洋等，
S.Pmote
Haeebin2014
S.hebeiex
S.Oagdauduo
牡丹江Mudejey
大庆Daqing
锦州Jinzhou
Ma el at，
2013
2昆虫病原线虫的耐寒性差异
大多数昆虫病原线虫具有中等的耐寒性，当周围的环境开始慢慢结冰时，线虫会跟着结冰，对长时间的低温和冰冻有生理上的适应过程(Ma ei at，2013)。昆虫病原线虫耐寒性主要通过两种方法测定：(1)过冷却点法：一种是采用热电偶的方法，将线虫缚在热电偶上，然后以一定的速率开始降温，当线虫体液结冰时，由于潜热的释放，虫体的温度会有一个反弹，据此可得知线虫的过冷却点，用该方法测得S-cerpocepe的过冷却温度为-15°C(Smith ei at，2008)；另一种是运用统计学的方法，观察在低温显微镜下线虫结冰情况来获得过冷却点(戴素明等，2006)+(2)
1396环境昆虫学扌f Journal f Eyvirocuexlat Entomology42
手臂怎么练低温存活率测定法：将线虫低温处理后，常温恢复不小于24h，通过统计活线虫数来得到低温存活率(戴素明等，2006；王丽芳等，2011)。低温存活率的测定，可用于比较不同昆虫病原线虫的耐寒性差异。
昆虫病原线虫耐寒性的强弱与品种相关，不同品种的昆虫病原线虫表现出对低温不同程度的耐受性+
最伤感的一句话
在相同冷冻条件(6次冻融后25m恢复24h)下S-)POe、S-ecomeU、H.becteriophom 的存活率分别为92.78%'73.59%和55-33%,S. fePiee H.具有更髙的抗冷冻性(Bywn&Gauglar，1996)o对S-Uobmv、S-cerpocepc和S-felUee进行冷冻耐受性试验时发现，S-cerpocepe的耐冻性最好(Jagdaia& Grewai，2002)o不同昆虫病原线虫在-5m下冷冻8h后，H7megpdps线虫的耐寒S7
eelpae，S7hebepen，S7longpcaudum和S7 mon pcolum线虫，H7bacerpophora和S7 cerpocepe也表现出良好的耐寒性，H.OPda则不耐寒，这几种昆虫病原线虫耐寒性差异明显，其中耐寒性髙的H.opOe采自我国寒区吉林、黑龙江和辽宁三省(Mo el el.，2010;Mo el el.，2013)，表明线虫对温度的适应性与其原始的地理位置及气候相关(Molynia,1986;Griffin el el.，1999)o S-flUee、H.becteriophom'S-ecooetl等线虫可以通过不同的耐寒对策抵御低温，使得它们可以在零度以下存活，证实了这3种昆虫病原线虫均是能够适应寒冷的物种(Grewai el at，1994；Bywn&Gauglar，1996;Ali&WhaEon，2013)，这3昆虫病原线虫在我国的寒
江、甘肃等地均有被发现。
3昆虫病原线虫耐寒性的增强
线虫能够耐受寒冷的程度，适当的预处理可以提高昆虫病原线虫的耐寒性+将S.cerpocepe和H.bacdrPphore线虫分别在22%和14%的甘油中孵育，于0m冷冻可以实现低温保护，建立了这两种线
虫的低温保存方法(Popiei&Vasquer，1991)；在相同的实验条件下，H.becteriophore HBN和H.becteriophore NJ经过25、10、4m逐渐降温的预处理后放置-4m冷冻5d后，H.becteUopUom NJ的存活率为83%，显著高于直接冷冻的线虫存活率(1-6%)，而H. becteUopUom HBN的存活率则可达95-2%，与直接冷冻的线虫存活率(17-7%)差异显著(李春杰等，2015)+
低温驯化可以提高昆虫病原线虫的低温存活率，通过逐渐适应低温可提高耐寒性+H. becteUopUom线虫经25°C—15°C—10°C—5°C的逐步驯化后，存活率从25C的未适应冷冻对照组的38.06%土6-92%显着提高到5°C驯化后的90-69%±1.82%(Bmwn&Gauglar，1996)；S-feUiee线虫分别以快速冷冻和缓慢冷冻过夜(-1C)处理后，快速冷冻过夜的致死温度为-7C，而缓慢冷冻过夜记录的致死温度为-13C 且在-12C时还有超过70%的存活率(All& WhaEon，2013)；从我国高寒地区分离得到的S. ipoote线虫经25m(2d)—10m(2d)—4m (2d)的温后，与直25、10、4m分别降温6d相比，于-20C冷冻36h后的存活率分别为49.2%、0.9%、23.6%、20.0%，经温后线虫冷后的存率著直
降温，阶段性降温提高了S-IPorete的耐寒能力，而对侵染力无影响，有助于S-IPorete的长期储存(张旭霞，2018)o S-bfooutuo和H.zeeleaPfe 两种线虫经过25m—20m—15m—10m的逐渐降温后，在10C下，S-bdooutuo与未经低温驯化的线虫相比感染率提高了14.3%,H.zeeleaPfe 提了1271%，表这两线虫均温
提高了存活率(万航宇，2007)+
4昆虫病原线虫耐寒生理生化机制昆虫病原线虫在抵御寒冷的过程中，体内的生理生化反应发生了一系列变化+目前较为明确的是海藻糖与线虫耐寒性增强之间的关系(Oyura& NAkAshimA，1997;GeewAa&JAgdAae，2002)+H. becteriophom体内海藻糖的积累可以提髙其在髙温及寒冷环境下的存活率，还可以同时保护由此引起的蒸发或结冰所造成的干燥损伤(Jagdaie el eV,2005)+在S-fePOe、S-cerpocepe S-
6期陈桂梅等：昆虫病原线虫的耐寒性1397
Pobmve这3种斯氏线虫中发现，冷热驯化都会导致线虫体内海藻糖含量的增加，但海藻糖的含量因物种和温度的不同而不同，S.fpfae仅在5m适应过程中积累海藻糖，而S-copocopsoe和S-ppmo在5°c、10m、15m都会积累海藻糖；与其他温度相比,S.felfoe在5m海藻糖的积累达到，在S-copocopsoe中为10m，在S-Pobmoe 中为15m(Jagdale&Grewal,2003)O研究耐寒线虫S-feltiae冷冻结冰的机理时发现，S-feltiae在外界水结冰时，会发生冷冻保护性脱水，产生海藻糖、甘油、蔗糖等冷冻保护剂，提高体内的渗透压，从而降低体液的熔点(All&Whaton，2014,2015)；此外还在S.AWme虫体抽提物中发现能够抑制重结晶的冰活性物质，该物质热稳定性相对较高，加热后仍保留了抑制重结晶的活性。该物质有典型的六角晶体结构，具有弱的冰核活性，浓度较低，可能与通过抑制重结冰使线虫在冷冻中存活有关(A/&Whaton,2016)。
改变磷脂和储存脂质中饱和及不饱和脂肪酸的比例、改变一些重要代谢酶的特异活性、以及合成合适的同工酶来适应环境温度的变化，是变温的过程中普遍存在的现象(Grewal et of, 2006)+研究发现，随着培养温度的降低，S. feltioe和S-copocopsoe的总脂质和磷脂的不饱和指数升高(Jagdale et of,1997)+低温下总脂不饱和度的加不饱和脂酸的加和
六烷酸、十八酸等饱和脂肪酸比例的降低引起的(Jagdale&Gordon,1997a)。昆虫病原线虫体内含有高水平的中性脂，它们极有可能被用作能量底物(Selvan et of,1993)+昆虫病原线虫是兼性好氧线虫，有氧条件下依赖于三竣酸循环和糖酵解，厌氧条件下与富马酸还原酶途径相关(Shih et of, 1997)+Jagdale et of(1997b)对3种斯氏线虫(S-feltiae、S-copocopsoe、S-Pobmoe)中葡萄糖D-磷酸脱氢酶和己糖激酶活性的适应性影响研究中发现，这两种酶在低温环境下明显比高温环境中活力特异性更高，这两种酶的最低Km值(Michaelis-MenWn常数)都出现在低温诱导的线虫中，表明线虫可能会改变某些代谢酶的动力学特性，以适应其栖息地的季节性温度变化+昆虫病原线虫有合成一些代谢酶的新同工酶的能力，如苹果酸脱氢酶(MDH)、甘露糖D-磷酸异构酶(MPI)和磷酸葡糖突变酶(PGM)等，有报道表明S-feltiae和S.capocapsae这两种线虫都可以合成同工酶(Jagdale et of,1998)，而这些酶是适应环境温度季节变化所必需的+
5昆虫病原线虫耐寒分子机理
城市用英语怎么说昆虫病原线虫耐寒的分子机制尚不明确，随着多种线虫基因组测序的完成，热休克蛋白(Heatshock peoteins，hep)、脂酸氢酶(Fa t y acid desatura)、谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxida)、超氧化物歧化酶(Superoxide dismuta, pd)等多个基因被证实在昆虫病原线虫耐受环境压力中起作用(Hashmi et of,1998;YaaO et of, 2016)o将秀丽隐杆线虫CaeporWobdPP elegayr的hsp70编码基因转移到H bodeWophom中，将原始H baderiophoro和转基因H bacPrwphoro同时暴露于亚致死温度(35m)热处理2h，再于正常致死温度(40m)热处理1h后，转Pp70基因的H bodeWophom存活率高于90%，而原始H badePopiom的存活率仅为2%~3%，表明HSP70增强了H baderiophoro的耐热性(Hashmi et of, 1998)+热休克蛋白与昆虫病原线虫的耐寒性是否直接相关有待进一步研究+
我的青春色彩对H baderiophoro的cDNA文库进行比较分析时发现至少存在HSPD、HSP-6、SODA等3个耐温蛋白，在存发(Sandhu&Jagdaee，2006)；YaaO et of(2016)分析了干燥耐性不同的S-Pobrove S-feltiae Gvuloi和S-feltiae Caoniei 3种线虫的转录组，发现了许多差异表达的抗性相关基因和代谢途径；在对昆虫病原线虫寄生寄主害虫的机制研究中，通过转录组分析在S. copocopsoe中发现抗氧化剂和热休克蛋白(Hao et of,2010)，在H.bocteriophoro中发现了许多参与蛋白水解、酸性磷酸酶活性以及与核糖体成分和翻译伸长因子相关的基因序列(Vadnal et of, 2017)，这些研究为昆虫病原线虫的固有免疫力和应激反应、以及对昆虫病原线虫耐寒功能基因的研发提供了依据，为进一步探索昆虫病原线虫耐寒的分子机制奠定了基础+
1398环境昆虫学扌f Journal g Environmentol Entopology42
6结语
昆虫病原线虫作为活体生防制剂，对寒冷的低耐受性是限制其在生物防治中广泛应用的重要因素(Georgis,2002)。昆虫病原线虫耐寒的分子机理尚不名明确，研究昆虫病原线虫的耐寒性，了解昆虫病原线虫耐寒的分子机制，对于解释种群动态，指导昆虫病原线虫的低温保存，以及拓展其在生物防治方面的应用具有重要意义。分子技术的新进展，线虫基因组测序的完成，以及生物信息学和基因组技术的飞速发展，为昆虫病原线虫耐寒性分子机理的研究取得更大成果提供了有力的平台+
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