在可持续农业的图景中，寻找安全、高效且环境友好的害虫防控方法一直是科学家和农学家们孜孜以求的目标。苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis ，简称Bt）作为一种明星级的生物杀虫剂，因其能特异性杀死鳞翅目、鞘翅目和双翅目害虫，而对天敌和非靶标生物相对安全，早已成为综合害虫管理（IPM）计划中的重要角色。传统的Bt应用方式主要是叶面喷洒，其晶体蛋白（δ-内毒素，如Cry家族蛋白）和营养期杀虫蛋白（如Vip3）在害虫中肠被激活后，可破坏肠上皮细胞，最终导致害虫死亡。然而，尽管其杀虫活性已被深入研究，Bt在自然界的“另一面生活”——即它能否像许多有益微生物一样，进入植物体内（内生定殖）并与植物和谐共生，并由此产生更持久、更系统的保护作用——却鲜为人知。这种生态学认知的空白，限制了我们开发基于植物内生微生物的、更稳定虫害防控策略的想象力。特别是在转基因Bt作物不被某些国家或地区允许种植的背景下，探索如何让外源应用的Bt“定居”在植物内部，从而发挥类似“内置防御系统”的功能，就显得尤为重要且具有现实意义。
为了填补这一知识空白并探索这一潜在机会，一个研究团队以商品化的Bt亚种aizawai 制剂（XenTari®， XTR）为起点，开展了一项富有启发性的研究。他们想知道：商业化的Bt产品能否在番茄植株中成功建立内生定殖？定殖后的Bt植株会对重要的农业害虫——埃及棉铃虫（Spodoptera littoralis ）——产生怎样的影响？这种影响背后的生理和免疫机制是什么？更重要的是，内生定殖与传统的叶面喷洒手段能否产生协同增效作用，从而提升整体防控效果？这项旨在回答上述问题的研究最终以《Bacillus thuringiensis and its pest control potential as endophyte》为题，发表在专业期刊《Pest Management Science》上。
为了开展研究，作者团队运用了几个关键的技术方法。首先，他们从商品化制剂中分离出Bt，并制备了不同的接种体（营养细胞、芽孢及其混合物），通过灌根法处理番茄幼苗，建立了内生定殖实验体系。利用表面消毒、平板分离结合针对Cry1 基因的特异性PCR技术，他们系统评估了Bt在番茄根、茎、叶中的定殖率和定殖频率。其次，他们设计了标准的昆虫生物测定实验，用Bt定殖植株（Bt-植株）和对照植株（C-植株）的叶片饲喂新孵化的埃及棉铃虫幼虫，详细记录了幼虫存活、发育、化蛹、成虫寿命及繁殖力等一系列生命参数。为了探究Bt定殖植物对害虫的作用机制，研究团队采用了光学显微镜和透射电子显微镜（TEM），精细观察了幼虫中肠的组织结构和超微结构变化。此外，通过血细胞计数、体内结节形成实验和体外细菌吞噬实验，他们系统评估了幸存幼虫的细胞免疫能力。最后，他们设计了一个关键的作用机制探究实验，测试了在Bt植株上取食后免疫功能受损的幼虫，对叶面喷洒亚致死剂量Bt制剂的敏感性变化，以验证内生定殖与喷雾处理之间的协同效应。
3.1 Bt内生定殖及其对埃及棉铃虫的影响
研究结果表明，从商品化制剂中分离的Bt能够高效地内生定殖于番茄植株。其中，以芽孢为接种体的定殖效果最佳，在根、茎、叶中均实现了100%的定殖率，且定殖频率最高。饲喂实验显示，取食Bt植株叶片的幼虫（Bt-幼虫）在发育早期遭受了严重打击，仅有45%能存活至3龄。尽管幸存幼虫能够完成发育，但它们也付出了代价：蛹的存活率降低，成虫寿命缩短，总繁殖力下降。这些数据直接证明了Bt内生定殖能对害虫的适合度产生显著的负面影响。
3.2 Bt植株对中肠形态的影响
机制探究从害虫的“主战场”——中肠开始。显微镜观察揭示了一幅清晰的损伤图景。与取食对照叶片的幼虫（C-幼虫）完整的中肠上皮相比，Bt-幼虫的中肠出现了典型的Cry和Vip3毒素引发的病变：包括上皮细胞间出现间隙（细胞旁路破坏）、杯状细胞微绒毛部分或完全丧失、干细胞明显增殖。透射电镜进一步揭示了更细微的损伤：线粒体结构严重紊乱，围食膜变得松散、断裂，并出现了外环境液渗漏。这些结构损伤与已知的Bt毒素作用模式高度一致，证实了取食Bt植株叶片同样能将活性毒素递送至害虫体内，造成“渗漏肠”，为后续的败血症埋下隐患。
3.3 内生定殖对埃及棉铃虫幼虫细胞免疫应答的影响
研究并未止步于直接的物理损伤。团队假设，中肠的有限损伤可能改变肠道微环境，进而影响宿主的系统免疫。对幸存6龄幼虫的免疫学评估证实了这一猜想。虽然血细胞总数和包裹反应（针对大型入侵物）未受影响，但Bt-幼虫表现出明显的免疫能力下降，具体体现在结节形成能力（针对细菌等颗粒物）和血细胞吞噬荧光标记细菌的活性均显著降低。这种选择性的免疫抑制模式非常巧妙，它可能削弱了害虫对抗细菌性病原体（包括Bt本身）的能力，却不影响其对其他类型天敌（如寄生蜂）的防御，从而“专为”Bt等细菌性生物杀虫剂创造了更有利的感染条件。
3.4 增强Bt商品杀虫剂的致死活性
基于上述发现的逻辑延伸，研究团队进行了最后一项关键实验：测试免疫受损的Bt-幼虫是否对Bt毒素更敏感。结果令人振奋。无论是2龄还是4龄幼虫，取食Bt植株叶片后再接触亚致死剂量（sld）的XTR喷雾，其存活率都出现了灾难性的下降。特别是对于通常对Bt毒素不太敏感的4龄幼虫，这种“内生定殖预处理+低剂量喷雾”的组合拳也发挥了强大的杀伤效果。这清晰地证明了，Bt的内生定殖与传统的叶面喷洒手段之间存在显著的协同增效作用。内生定殖不仅本身能直接杀伤早期幼虫、削弱幸存者体质，更重要的是，它通过损害害虫的免疫系统，为后续的喷雾处理“铺平了道路”，极大地提升了整体防治效率。
研究结论与重要意义
这项研究系统性地证明，来源于商品化制剂的Bt能够在番茄植株中成功建立内生定殖，并通过对害虫埃及棉铃虫施加多层面的负面效应，开辟了一条虫害防控的新路径。其重要意义在于：
1. 机制阐释 ：该研究超越了简单的“定殖-致死”观察，深入揭示了内生Bt的作用模式。它通过造成典型的肠道超微结构损伤（上皮破坏、线粒体紊乱、围食膜异常）直接危害害虫，同时选择性地抑制害虫的细胞免疫（结节形成和吞噬功能），从生理和免疫两个维度削弱了害虫的防御与生存能力。
2. 策略创新 ：研究提出了一个创新的、两步走的害虫管理策略概念。第一步，在作物苗期通过灌根等方式，促使Bt作为内生菌在植株体内系统定殖，建立起一道“内源性”防线。第二步，在害虫发生期，即使仅使用低剂量的Bt制剂进行叶面喷雾，也能由于害虫已被内生Bt“致敏”（免疫受损），而获得远超单独喷雾的防治效果。这种“内外夹击”的策略尤其有助于防控对Bt毒素天然敏感性较低的害虫高龄幼虫。
3. 应用潜力与转化优势 ：该策略直接使用已注册的商品化Bt制剂作为菌源，这具有巨大的转化应用优势。该制剂已完成全面的环境安全和毒理学评估，绕过了新微生物制剂漫长的登记审批流程，使得基于其内生定殖特性的新防控策略能够更快地从实验室走向田间试验和实际应用。
4. 可持续农业价值 ：这种策略减少了对高剂量、高频次化学农药或生物农药喷雾的依赖，有助于降低环境负荷、延缓害虫抗药性发展，并可能通过激发植物自身防御反应，带来对刺吸式口器害虫等非Bt靶标害虫的间接保护，符合可持续农业和综合害虫管理（IPM）的发展方向。
当然，作者也谨慎地指出，该研究是在受控实验室条件下完成的，其田间应用的稳定性、在不同环境条件和作物品种中的普适性，以及与其他生物或非生物因素的互作，仍需通过后续的田间试验进行验证。尽管如此，这项研究无疑为利用微生物内生特性进行作物保护打开了一扇充满希望的新窗口，为设计下一代更智能、更持久、更协同的生物防治方案提供了坚实的科学基础。
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