農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,作物生長會受到病蟲害的侵襲,造成生長不利,產(chǎn)量下降。在生產(chǎn)實(shí)際中,田間防治病蟲害的手段不斷發(fā)展,有植物檢疫、農(nóng)業(yè)防治、生物防治、物理機(jī)械防治及化學(xué)防治等。其中,生物防治是以一種或一類生物或者其代謝產(chǎn)物抑制另一種或另一類有害生物的方法。每一種生物防治方法的建立都是基于對生物物種間相互關(guān)系的科學(xué)認(rèn)識,其中蘇云金桿菌(Bacillus thuringiensis,Bt)防治有害的鱗翅目昆蟲就是一個(gè)成功的范例。
蘇云金桿菌是一種革蘭氏陽性土壤桿菌,它的發(fā)現(xiàn)已有上百年的歷史。自1920年就開始應(yīng)用Bt防治田間害蟲,但直到1950年,科學(xué)家才終于確定Bt中的晶體蛋白決定了它的殺蟲活性,這種蛋白質(zhì)通常被稱為δ-內(nèi)毒素(δ-endotoxins),或殺蟲晶體蛋白(insecticidal crystal protein,ICP),對包括鱗翅目(Lepidopera)、鞘翅目(Coleopter)在內(nèi)的多種昆蟲,以及線蟲、原生動物等具有特異性的殺蟲活性。當(dāng)噴灑了Bt菌劑的作物被害蟲吃掉后,在害蟲的腸內(nèi)堿性環(huán)境中,Bt的伴胞晶體溶解,釋放出的殺蟲晶體蛋白會使幼蟲的中腸麻痹,呈現(xiàn)中毒癥狀,不能再繼續(xù)危害作物,再經(jīng)一段發(fā)病過程,害蟲腸壁破損,毒素進(jìn)入血液,最終害蟲因饑餓和敗血癥而死亡。研究發(fā)現(xiàn),這種蛋白雖然常被稱為“毒蛋白”,但是只對特異性的昆蟲有毒,對人和哺乳動物都無毒,因此Bt一直被作為一種生態(tài)安全的微生物殺蟲劑使用,是可以用于“綠色食品”生產(chǎn)的生物農(nóng)藥。