以昆蟲為宿主的病毒。既能在脊椎動物體內或高等植物體內增殖,又能在昆蟲體內增殖的病毒很多,如動物病毒中的佈尼亞病毒科、披膜病毒科的甲病毒屬與黃病毒屬、呼腸孤病毒科的環狀病毒屬、彈狀病毒科的水皰性口炎病毒屬與狂犬病毒屬,以及植物呼腸孤病毒組與植物彈狀病毒組的許多成員。從生物學角度講,可以認為昆蟲是這些病毒真正的宿主,但習慣上仍把昆蟲當作這些病毒的媒介看待,理由之一是因為這些病毒與昆蟲已建立瞭平衡關係,雖然能在昆蟲體內增殖,但一般對昆蟲不表現病原性。所以,狹義地地講,昆蟲病毒是指以昆蟲為宿主並對昆蟲有致病性的病毒。

  昆蟲病毒的研究發端於傢蠶的病害,中國陳旉所著《農書》(1149)中即有關於傢蠶“高節”、“腳腫”病的記載,即中國農民俗稱的“膿病”。20世紀初才證明“膿病”病原是核型多角體。以後逐漸開展瞭對農林害蟲與醫學昆蟲病毒病的研究。直到40年代第一次分離提純出傢蠶核型多角體病毒後,昆蟲病毒才真正進入病毒學研究的時代。所以,就發展過程講,昆蟲病毒大體經歷瞭3個主要階段:①證明病毒是許多昆蟲疾病的致病因子;②認識昆蟲病毒的性質;③研究病毒與宿主之間的相互關系。

  分類和特征 桿狀病毒科 包括4個亞組:A亞組。核型多角體病毒(NPV),如傢蠶NPV,棉鈴蟲NPV,松毛蟲NPV,春尺蠖NPV,舞毒蛾NPV,斜紋夜蛾NPV,粘蟲NPV,中國刺蛾NPV等;B亞組。顆粒體病毒(GV),如黃地老虎GV,菜粉蝶GV,茶小卷葉蛾GV等;C亞組。非包涵體核型桿狀病毒,如印度棕櫚獨角仙病毒;D亞組。非包涵體多分體DNA基因組核型桿狀病毒,如甜菜尺蠖姬蜂病毒。

  毒粒呈桿狀,大小(40~60)×(200~400)納米,有包膜;含有8~15%的雙鏈DNA(dsDNA),分子量為58~110×106道爾頓;毒粒的蛋白至少有10~25個多肽,分子量為1~1.6×104。對乙醚與熱不穩定。

  核型多角體病毒和顆粒體病毒都能形成包涵體。顆粒體病毒的包涵體是橢圓形,每個包涵體內僅含有一個毒粒(圖1),偶有2個。

圖1 稻縱卷葉螟顆粒體病毒的包涵體切面(一個包涵體內隻有一個病毒粒)

  核型多角體病毒的包涵體呈多角形(圖2),有兩種包埋形式,一種是多角體內包埋著許多單個的病毒粒(單粒包埋型)(圖3),另一種是1個包膜內包裹著多個核殼(一般稱為病毒束),成束地被包埋於多角體蛋白基質中(多粒包埋型)(圖4)。

圖2 棉鈴蟲核形多角體病毒的包涵體

圖3 棉鈴蟲核型多角體病毒的包涵體切面(單粒包埋型)

圖4 棉鈴蟲核型多角體病毒的包涵體切面(多粒包埋型)

  包涵體的大小為0.5~15微米。C亞組與 D亞組都不形成包涵體。

  A亞組、C亞組和 D亞組的病毒隻在感染的細胞核中增殖,而B亞組的病毒在細胞核和細胞質中都能發育。

  感病幼蟲常以腹腳或尾腳倒掛於葉片或枝條上而死,死後體軟,一觸就破,流出膿液。

  痘病毒科 昆蟲痘病毒的形態,大小不一。感染鞘翅目的痘病毒呈橢圓形,大小為450×250納米,有一個側體和單側凹入的核心,表面具有直徑22納米的球狀單位。從鱗翅目和直翅目分離痘病毒也是橢圓形的,大小為350×250納米,具有袖狀側體和圓柱形核心,表面有直徑40納米的球狀單位。雙翅目的痘病毒最小,呈磚形,有兩個側體和雙凹的核心。本科病毒能形成橢圓形和紡錘形兩種包涵體,直徑12~20微米,病毒粒含有5%的dsDNA,分子量為140~240×106。含有4種酶:核苷酸焦磷酸酶、依賴於DNA的RNA多聚酶、中性DNA酶和酸性DNA酶。

  感病幼蟲外表呈白色,病毒主要在血細胞和脂肪細胞的細胞質中增殖。

  昆蟲痘病毒與脊椎動物痘病毒在形態結構上十分相似,但它們之間沒有共同的抗原。用昆蟲痘病毒對乳鼠作腦內註射和腹腔註射未能感染,接種於雞胚絨毛尿囊膜上也不形成痘斑。

  虹彩病毒科 昆蟲虹彩病毒分成兩個屬:昆蟲小虹彩病毒屬,直徑120納米,提純的病毒呈藍色虹彩;昆蟲大虹彩病毒屬即綠虹彩病毒屬,直徑180納米,呈黃綠色虹彩。病毒粒都呈二十面體,無包膜,不形成包涵體。病毒在細胞質中增殖,主要在脂肪體中,但其他組織也能感染。發病後期病毒的含量幾乎占整個幼蟲幹重的25%。

  虹彩病毒感染幼蟲的顯著特點是:宿主組織呈現藍綠色、橙黃色或紫色的虹彩光澤。寄主范圍較為廣泛,包括半翅目、鱗翅目、鞘翅目、膜翅目和雙翅目。

  小DNA病毒科 濃核癥病毒屬病毒粒為二十面體,無包膜,直徑18~25納米。含有37%單鏈DNA(ssDNA),分子量為1.2~1.8×106。抗乙醚、氯仿,耐熱。病毒在細胞核中增殖。

  目前,從昆蟲中分離的小DNA病毒為數不多,但在自然情況下,混合感染現象較為常見,如大蠟螟濃核癥病毒常與核型多角體病毒混合感染大蠟螟幼蟲,兩種病毒可以在同一個細胞核內增殖;鹿眼蛺蝶濃核癥病毒也常與顆粒體病毒同時感染鹿眼蛺蝶幼蟲。

  大蠟螟濃核癥病毒除瞭能感染傢蠶卵巢原代細胞培養外,還可以感染培養的小鼠L細胞,但對新生的小鼠沒有致病性。

  呼腸孤病毒科 質型多角體病毒組,病毒粒為二十面體,直徑50~65納米,在二十面體上的12個頂點處有12根中空的突起、無包膜,能形成多角形包涵體,大小為0.5~15微米;含有25~30%dsRNA,分為10個節段,其總分子量為13~16×106;蛋白質占病毒粒的70~75%,有3~5個多肽,分子量為30~151×103。病毒粒含有依賴於RNA的RNA多聚酶,也含有血凝素,具有凝集雞、綿羊和小鼠紅細胞的活力。

  病毒在細胞質中增殖,主要感染幼蟲的中腸部位,但也能蔓延到其他組織。感病幼蟲呈食欲不振、下痢、吐液、脫肛、體積縮小等癥狀。

  小RNA病毒科 病毒粒呈二十面體,直徑為22~30納米,無包膜,也不形成包涵體。含有ssRNA,分子量為2.5×106。病毒在細胞質中增殖。抗乙醚。

  屬於本科的昆蟲病毒有蟋蟀麻痹病毒,果蠅 C病毒與枯葉蛾病毒等,均未分屬。其中枯葉蛾病毒、蟋蟀麻痹病毒的相應抗體天然地存在於豬、牛、綿羊、馬、狗、鹿、蒼鷺和人的血清中,表明它們能感染這些動物。在利用這些昆蟲病毒防除害蟲時,應註意安全性。此外,還有蜜蜂急性麻痹病毒、蜜蜂囊雛病毒、蜜蜂 X病毒、傢蠶軟化病病毒、果蠅P病毒與A病毒等小RNA病毒,其分類地位尚未明確。

  彈狀病毒科 果蠅西格馬(Σ)病毒是本科成員之一,病毒粒呈子彈狀、大小為(70×140)~180納米,平均長度為160納米,有包膜,不形成包涵體。含有ssRNA。Σ病毒是一種遺傳性的感染因子,感染的果蠅一般不表現癥狀,但一旦與二氧化碳接觸,就會呈現麻痹癥狀,最後死亡。

  果蠅Σ病毒可以在果蠅胚胎的原代或傳代細胞中增殖,但不引起明顯的細胞病變,這種病毒與牛水皰牲口炎病毒印第安納株(見彈狀病毒科),不僅在形態、大小及核酸類型上很相似,而且牛水皰牲口炎病毒經過一系列的接種傳代後,也能適應於在果蠅體中增殖,但這兩種病毒在血清學上沒有關系。

  野田村病毒科 病毒粒呈球形,直徑29納米,每個病毒粒含有兩個ssRNA分子,分子量分別為1.15×106和0.46×106,約占病毒重量的20.5%。從三帶喙庫蚊分離的野田村病毒(即日本庫蚊病毒)有個引人註目的特性:不僅感染大蠟螟和蜜蜂,導致宿主死亡,而且可以感染小鼠,引起麻痹與死亡,其癥狀與柯薩奇病毒感染小鼠的癥狀極為相似。這是第1個既能使昆蟲致病又對脊椎動物有病原性的已知病毒。但屬於本科的其他昆蟲病毒(如東方蜚蠊病毒等)不能在脊椎動物細胞內增殖。

  意義 從實際應用角度來看,研究昆蟲病毒有兩個目的:一是保護益蟲,如傢蠶和蜜蜂,避免或者減少病毒的侵襲,從而保證蠶絲業和養蜂業的發展。目前已知危害蠶業生產的病毒有4種,即核型多角體病毒、質型多角體病毒、空頭性軟化病病毒和濃核癥病毒。前3種病毒造成的危害約占全部蠶病損失的70~80%。已知有7種蜜蜂的病毒,其中如蜜蜂急性麻痹病病毒、蜜蜂慢性麻痹病病毒、蜜蜂囊雛病病毒等。另一個目的是利用昆蟲病毒防除害蟲進行生物防治,特別是桿狀病毒作為殺蟲劑有下列優點:①寄主特異性較強,從而有選擇地殺死目的害蟲,而不傷害其天敵,保持生態平衡;②昆蟲病毒經卵內傳遞尚無定論,但卵面帶毒確已證實,這一現象對長期控制害蟲種群的消長起著重要作用;③昆蟲病毒能形成包涵體,對環境因子比較穩定,有利於使用和保藏;④大量試驗證明,桿狀病毒對人、傢畜、傢禽和農作物等都安全無害。因此,1973年,聯合國世界衛生組織和糧農組織曾推薦以桿狀病毒作為現階段大田應用的生物殺蟲劑(見殺蟲微生物)。

  目前,國外已有幾種病毒制劑在市場上出售,如棉鈴蟲核型多角體病毒殺蟲劑等。中國研究以核型多角體病毒防除棉鈴蟲、油桐尺蠖、桑毛蟲、茶毛蟲、舞毒蛾、粘蟲、斜紋夜蛾和扁刺蛾,以顆粒體病毒防除菜粉蝶、小菜蛾、黃地老虎和茶小卷葉蛾,以質型多角體病毒防除松毛蟲等,都獲得不同程度的效果。

  研究昆蟲病毒也有一定的理論意義。在上面提到的10個病毒科、組中,痘病毒科、虹彩病毒科、小DNA病毒科、呼腸孤病毒科、小RNA病毒科、彈狀病毒科與脊椎動物病毒及植物病毒中的相應的同科病毒,在形態學和生物化學上有許多相似的地方。極少數昆蟲病毒與脊椎動物病毒在生物學性質上還表現出某些相同之處,如果蠅Σ病毒與牛水皰牲口炎病毒。研究這些科的昆蟲病毒與脊椎動物病毒或植物病毒之間的親緣關系,將促進比較病毒學的發展,為探討病毒的分類與演化提供依據。桿狀病毒科,特別是核型多角體病毒,其形態結構是十分特殊的,能形成大的多角體,多角體外被有多角體膜,包裹著具有晶格排列的蛋白基質,在蛋白基質中隨機地包埋著許多單個的病毒粒或由包膜包裹著多個核殼,這樣的形態結構是其他病毒所沒有的。深入研究桿狀病毒,將會從另一個角度豐富病毒學的內容。

  

參考書目

 呂鴻聲:《昆蟲病毒與昆蟲病毒病》,科學出版社,北京,1982。