天然产物农药课程论文

天然产物农药课程论文题目植物源与微生物源天然产物农药的研究现状与展望以及对绿色农药的研究与思考综述ResearchStatusandProspectofNaturalProductsfromPlantSourcesandMicrobialSources,andReviewofResearchandThinkingofGreenPesticides姓名金鑫学号2013310201019学院理学院专业班级应化1303指导教师刘汉兰职称教授中国·武汉二〇一五年十二月摘要在过去几十年里，化学农药为挽回有害生物对农林业生产造成的损失做出了巨大贡献，但常规化学农药存在残留、抗药性及环境安全性等问题。人们开始寻找一些高效、低毒的化学农药，以替代过去的高毒、高残留农药，生物防治越来越受到人们的重视。广义的生物防治是指利用有益生物及其代谢产物来控制有害生物。这里的有益生物包括微生物、藻类、高等植物，甚至昆虫和哺乳动物。由于这些生物普遍存在于自然界，所以将它们的代谢产物又称为天然产物。从生物中抽提天然代谢产物就可以直接用于控制有害生物的入侵，使得天然产物用作农药成为可能。本文将分植物源、微生物源与绿色农药三个部分综述近年来研究利用天然产物防治农林业生产上的有害生物所取得的一些成果以及展望。关键词：植物源；微生物源；绿色农药AbstractOverthepastseveraldecades,chemicalpesticideshavemadeagreatcontributiontothelossofagriculturalandforestryproduction,buttherearemanyproblemssuchastheexistenceofconventionalchemicalpesticides,drugresistanceandenvironmentalsafety.Peoplebegantolookforsomehighefficiency,lowtoxicityofchemicalpesticides,toreplacethepasthightoxicity,highresidualpesticides,biologicalcontrolisincreasinglysubjecttopeople'sattention.Generalizedbiologicalcontrolistheuseofusefulorganismsandtheirmetabolitestocontrolharmfulorganisms.Thebeneficialorganismsincludemicroorganisms,algae,higherplants,andeveninsectsandmammals.Becausetheseorganismsareubiquitousinnature,theyarecallednaturalproducts.Fromthebiologicalextractionofnaturalmetabolitescanbedirectlyusedtocontroltheinvasionofharmfulorganisms,makingitpossiblefornaturalproductsaspesticides.Thisarticlewillbedividedintothreeparts.Thispapersummarizessomeachievementsandprospectsoftheresearchandutilizationofnaturalproductsinthepreventionandcontroloftheharmfulorganismsinagricultureandforestryindustryinrecentyears.Keywords：plantsource;microbialsource;greenchemistry1植物源农药1.1人类使用植物源农药的历史据史书记载,人类使用最早的农药是植物源农药和矿物质农药。19世纪以来,在近代科学技术和工业发展的基础上，对植物源农药的开发逐渐从经验阶段上升到科学实验阶段，如：除虫菊、烟草、鱼藤等发展为商品化加工制剂并广泛使用。自20世纪40年代以后，有机合成农药占据了市场，植物源农药逐渐被人类所忽略。到60年代后期，有机合成农药的种种弊端使天然产物农药重新受到重视，特别是对印楝的研究带动了植物源农药的发展。到目前为止，研究的植物种类达数千种，开发成功的产品也很多，并已在生产实践中被广泛应用。1.2植物源农药的特点与有机合成农药相比，植物源农药具有选择性高、低毒、易降解、害物不易产生抗性等优点。植物源农药也存在一些缺点，如：速效性差，一般是调节有害生物种群的形成和发展，并不直接杀死害物，不能起到“立竿见影”的效果，所以不易被农民所接受；易降解，持效期短，需多次施药，增加了生产成本。1.3植物源农药的研究现状植物源农药的开发主要是利用植物体内的次生代谢物质。植物中的次生代谢物超过了40万种，主要包括木脂素类、黄酮、生物碱、萜烯类、特异氨基酸等。其中的多种次生代谢物质具有杀虫、抑菌或除草活性。国外研究较多的有印楝、番荔枝、万寿菊等植物。我国在具生物活性的植物种类的筛选、活性成分的生物测定及毒理学等理论研究领域均取到了显著的成果，在产品研发和实际应用方面也处于领先水平。植物源农药的开发利用途径一般有：直接开发利用、全人工仿生合成利用、修饰合成利用以及生物合成。而对具农药活性的植物资源进行筛选是研究开发植物源农药的基础工作。我国地大物博，植物资源非常丰富，对具有农药活性植物资源进行筛选，为我国植物源农药的开发奠定了坚实的基础。研究表明具有控制有害生物活性的植物约有2400种。美国、菲律宾、印度等国家的有关专家都曾对具农药活性的植物进行了较为系统的调查和筛选。而我国对具农药活性植物的筛选，一般是参考《本草纲目》等古籍和《中国土农药志》、《中国有毒植物》等专著及在生产中人们使用的土农药。我国的众多科研人员在西北地区以及湖北、江苏、甘肃、新疆南疆等地区筛选出了约200种具有农药活性的植物，其中有数十种具有明显的农药开发价值。1.4植物源农药的研究展望研制新农药的主要途径之一是从有害生物与植物的关系出发，研究和利用植物次生代谢物质。植物源农药将会越来越多地为新农药研制提供新的活性先导化合物，对其进一步模拟修饰合成有望发现结构全新、机理独特、安全高效的农药新品种。与传统大量合成、随机筛选的方法相比，这种方法的开发周期更短，投资更低，成功机率更高。我国对植物源农药的研究和开发处于国际先进水平，但是对植物源农药的研究深度还不够。笔者认为今后应加强以下几个方面的研究：1.继续扩大农药资源植物的筛选范围。这不但可发现新的高活性植物，也可保护我国植物资源的知识产权，在国际资源大战中占据一席之地。2.深入探讨活性成分的构效关系，发现新型分子模型，以期合成高活性的化合物，为开发高效植物源农药提供物质基础。3.积极探索高活性化合物的作用机理和分子靶标，以促进我国农药毒理学的发展，也可为实际应用提供理论指导。4.加强活性化合物的生物合成研究，如内生菌培养、细胞培养等，以解决植物源农药工业化生产中的自然资源瓶颈限制问题。5.开展植物源农药的田间使用技术研究，以充分发挥其“调控”作用。总之，在大力提倡“绿色农业”，加强环境保护，贯彻执行“有害生物综合防治”和发展可持续农业的今天，积极研究和开发植物源农药，对保证我国13亿人口的食物安全有着深远的意义。2微生物源农药2.1微生物农药的概述微生物源农药，人们也长称之为“白色农药”，具有高效、安全、无残留、对天敌安全及与环境相容性好等特点，引起了世界各大公司、研究机构及大学的广泛兴趣，不少国家均投人了相当高的人力、物力从事“白色农药”的开发，从而使生物农药的开发再度掀起了高潮。2.2微生物源农药的特点与化学农药相比，微生物源农药具有很多独特的优点，如：安全性好、作用机制独特、相容性好以及产业化简易等。微生物源农药也有较多不足之处，比如生防菌在植株上定殖较难，生防效果不稳定；对有益基因的克隆仅限于一些抗虫基因，拮抗和促生的结合比较困难；微生物源防治措施不够完善，可利用的拮抗微生物资源太少等。2.3微生物源农药的研究现状微生物源农药的开发主要有以下几个方面：利用微生物直接作为农药、由微生物的代谢物作为农药、通过基因工程开发抗农药作物和抗病虫害作物。从微生物农药的种类来划分：细菌类生物农药中，拮抗细菌生防制剂的研究趋于活跃，主要用于防治植物土传病害。我国也有通过固体浅层发酵方式大规模开放式生产的先进技术。真菌类生物农药是目前研究、生产和应用相当热门的生物类种群，其中绿僵霉的研究十分广泛。放线菌类生物农药中，链霉素有许多用于生产杀虫抗生素,仅我国就研制了杀蚜素韶、关霉素、浏阳霉素、南昌霉素等。2.4微生物源农药的研究展望目前，我国微生物防治虽已迈入世界先进行列，但是缺乏深入的理论研究，常受经费、人才、管理等诸多条件约束。与国外相比，我国在生防微生物研究及应用的技术手段多样性方面差距较大。因此，我国的生物农药研究和开发要根据现有的基础和优势有针对性发展。微生物源生物化学农药发展的侧重点应是抗生素。由于人类环保、生态意识的进一步增强，控制全球化合物生物积聚的呼吁越来越强烈，且新化学农药开发耗资巨大、周期长，当今农药研究、开发和生产应用等正面临方向选择的挑战，生物源农药以其独特的优势迎来了新的发展机遇。现代生物技术的飞速发展，为人们对微生物进行有效改造，不断提高其性能和产品质量，开发更加高效低毒、特异性强、稳定经济的微生物源农药新品种创造了条件，微生物源农药的发展前景会更加美好。3对绿色农药的研究与思考目前人类正面临有史以来最严重的环境危机：由于人口急剧增加，资源消耗日益扩大，人均耕地、淡水、矿产等资源占有量逐渐减少，人口与资源的矛盾越来越尖锐；此外，人类的物质生活随着工业发展不断改善的同时，大量排放的生活垃圾和工农业污染物使人类的生存环境迅速恶化。人类生存环境的恶化都直接或间接地与化学物质污染有关。为此，人类也在努力的改变这一局面，今后化学农药的发展方向将是化学合成类绿色农药，即绿色化学农药，其特点是：1.超高效：药剂量少而见效快。2.高选择性：仅对特定有害生物起作用。3.无公害：无毒或低毒且能迅速降解。绿色农药化学不同于传统的农药化学，它须将绿色化学思想贯穿于农药化学始终，使化学农药在设计、合成、分析、降解、代谢等每一个环节都应与环境的相容无害。要合理的设计目标分子，不妨以天然农药为先导化合物、设计合成生态农药、应用定量构效关系进行设计等方法为指导。在找到先导化合物后，就需要对所有化合物和所有可能的合成路线进行优化筛选，这也是一个艰苦细致的工作。在化合物的筛选过程中，可以应用组合化学技术，对不同的分子结构单元进行组合合成，得到成千上万个产物以满足下一步高通量筛选系统的需要，目前通过改进的组合化学已可以得到各纯度较高的单一化合物供HTS筛选之用。20多年前，化学家就开始探索用计算机来辅助设计有机合成，现在这个领域已经越来越成熟，而且将组合化学技术和计算机辅助设计技术应用到化学农药的合成中，是一种经济、快速的策略，为绿色化学农药的实现提供了极大的可能性。环境的现状和绿色化学的实施对化学农药提出了挑战，同时也为化学农药的发展提供了机遇。广大农药工作者如果以此为契机，强化绿色意识，掌握绿色化学技术并将绿色化学技术应用到农药研制的每一个环节，传统的化学农药就会发展为绿色化学农药。那么，化学农药不仅不会淘汰，反而因其见效快、适合大量生产等优点成为农药市场的主要支柱，发挥比以往更大的作用。参考文献[1]俞晓平,吕仲贤,陈建明等.我国植物源农药的研究进展.浙江农业科学研究院,2005,42-48.[2]单承莺,马世宏,张卫明.我国植物源农药研究进展.南京野生植物综合利用研究院.2011.[3]范瑛阁,曹远银.微生物源农药的研究进展.沈阳农业大学植物保护学院,