第四章生物农药1

第四章生物农药•1、生物农药概念•2、生物农药分类•3、生物农药的特点•4、生物农药的研究应用现状第一节概述1、生物农药概念•广义上生物农药是指直接利用生物产生的生物活性物质或生物活体作为农药，以及人工合成的与天然化合物结构相同的农药。•指用来防治农业病虫草鼠害和卫生害虫等有害生物的生物活体及其生理活性物质，并可以制成商品上市流通的生物源制剂，包括微生物源（细菌、病毒、真菌及其次级代谢产物等）、植物源、动物源和抗病虫草害的转基因植物等”。2.生物农药的分类人工创制农药农药天然产物农药完全创制农药天然产物模版改造农药生物农药矿物农药无机农药矿物油农药生物体农药生物化学农药•生物体农药：指用来防除病、虫、草等有害生物的商品活体生物。•生物化学农药：是指从生物体中分离出的、具有一定化学结构的、对有害生物有控制作用的生物活性物质，该物质若可人工合成，则合成物结构必须与天然物质完全相同。（但允许所含异构体在比例上的差异）生物农药生物体农药生物化学农药动物体农药天敌昆虫、捕食螨、转基因昆虫等植物体农药转基因作物等微生物体农药真菌、细菌、病毒、线虫、微孢子虫等植物源生物化学农药毒素、激素、防卫素、植物源昆虫激素等动物源生物化学农药昆虫信息素、昆虫激素、毒素等微生物源生物化学农药抗生素、毒素类等3、生物农药的特点•专一性强，活性高•对环境安全•对非靶标生物相对安全•开发利用途径多•作用机理不同于常规农药•种类繁多，研发的选择余地大•天敌类动物体农药可以人工繁育,也可以引种释放。微生物类生物农药可以直接利用,也可以经基因重组后利用。生物化学类农药不但可直接利用或经人工合成后利用4、生物农药的研究应用现状•4.1生物体农药•动物体农药•植物体农药•微生物体农药•动物体农药天敌昆虫、捕食螨、赤眼蜂等•动物体农药的另外开发途径－－昆虫进行基因工程改造•将对杀虫剂的抗性基因转到天敌中，使其产生抗药性，提高田间竞争力。如带抗有机磷农药基因的工程益螨•将害虫显性不育基因导入雄虫体内培养不育雄虫，干扰其后代的正常生育。•植物体农药：直接利用作物本身为载体,经基因修饰或重组而开发为农药。•这里所说的植物体农药是指在作物中引入一个目的基因,而使植物组织产生一种原来不具备的、对病虫害有抵御作用的物质,或可免受某些有毒物质的损害,这样的基因重组作物才是植物体农药。微生物体农药•真菌类生物农药一般是农业有害生物的致病真菌,如白僵菌、绿僵菌、淡紫拟青霉(防治植物线虫)、毒力虫霉(防治蚜虫)、和蜡蚧轮枝菌(防治白粉虱)、绿毛粘帚霉(防治萝卜立枯病)等。•除B.t外,我国开发成功的细菌制剂还有亚宝(枯草杆菌)、力宝(假单胞杆菌)、增产菌(蜡质芽孢杆菌)等。球孢白僵菌(Beauveriabassiana)的菌丝长出金龟甲尸体表面球孢白僵菌杀死松毛虫、蝗虫和家蚕松毛虫•用于害虫防治的病毒主要是核多角体病毒(NPV)、Baculoviridae科的颗粒体病毒(GV)、Reoviridae科的细胞质多角体病毒(CPV)和Poxviri2dae科的昆虫痘病毒。•我国已成功研究出了十几种有开发前景的病毒株系,其中棉铃虫核多角体病毒、斜纹夜蛾多角体病毒和粘病毒已登记注册,年使用面积达到百万公顷以上。正在研究的有甜菜夜蛾核多角体病毒、八字地老虎核多角体病毒、杉叶毒蛾核多角体病毒、灰菜尺蛾多角体病毒等。棉铃虫幼虫的环节处被核型多角体病毒感染.•4.2生物化学农药•动物源生物化学农药•微生物源生物化学农药•植物源生物化学农药•动物源生物化学农药•动物源生物化学农药中,最常见的是昆虫信息素类,尤其是性信息素类。对报警信息素、聚集信息素和踪迹信息素也有一定的研究。昆虫激素在昆虫体内的含量极少,对其开发一般是人工合成相同的化合物,加工为农药使用。•植物源农药•主要是利用植物体内的次生代谢物质,如木脂素类、黄酮、生物碱、萜烯类等。•这些物质是植物自身防御功能及与有害生物适应演变、协同进化的结果,其中的多种次生代谢物质对昆虫具有拒食、毒杀、麻醉、抑制生长发育及干扰正常行为的活性,对多种病原菌及杂草也有抑制作用。国外研究较多的有印楝、番荔枝、巴婆、万寿菊等植物,其中最成功的当属印楝。第二节植物源农药一、概念植物源农药：利用植物的某些部位，提取其有效成份制成具有杀虫、杀菌、除草、抗病毒或调节植物生长等的农药。二、植物源农药的特点（1）大多数植物源农药对哺乳动物毒性较低，使用中对人畜比较安全；（2）防治谱较窄，甚至有明显的选择性；（3）对环境的压力小，对非靶标生物安全；（4）大多数植物源农药作用缓慢，在遇到有害生物大量发生时往往不能及时控制危害；（5）多种成分协同发挥作用；（6）延缓抗性。三、植物源农药作用机制作用方式与机理胃毒作用苦皮藤素V主要破坏中肠肠壁细胞膜及细胞器膜川楝素破坏中肠组织，阻断神经传导而导致害虫麻痹、昏迷、死亡。触杀作用主要有除虫菊、鱼藤、烟草等。除虫菊素主要作用于昆虫的神经系统；鱼藤中的活性成分鱼藤酮作用于电子呼吸链；烟草中的主要杀虫成分，作用于乙酰胆碱受体。忌避与拒食作用阻止感知昆虫与之接触的化学物质叫忌避剂或驱避剂。大多为挥发性物质，Norris1990年在其专著中列出了137种产生昆虫忌避剂的植物。当归、辣蓼、鱼腥草、山奈、芹菜籽、八角茴香、薄荷等对蚜虫及某些仓库害虫有很好的忌避效果。可以干扰或抑止取食的物质叫拒食剂。已报道有拒食作用的物质有200多种，如印楝素具有很高的拒食活性。拒食作用最强的几种属于萜烯和香豆素类引诱作用植物产生的对某些昆虫具有引诱的活性物质。•丁香油可引诱东方果蝇和日本丽金龟；绝育作用植物产生的对昆虫具有绝育作用的活性物质。•从巴拿马硬木天然活性物质衍生合成的绝育剂对棉红铃虫有绝育作用；•从印度菖蒲根提取的β-细辛脑能阻止雌虫卵巢发育。增效作用植物产生的对杀虫剂有增效作用的活性物质。例如芝麻油中含有的芝麻素和由其衍生合成的胡椒基丁醚，对菊酯类杀虫剂有较强的增效作用。异株克生物质植物产生的某些次生代谢物质，释放到环境中能刺激或抑制附近异种或同种植物(株)的生长。已发现的化学结构类型较多，但尚未实用化。它们具有不同的作用机制，是开发除草剂或植物生长调节剂的潜在资源。1、印楝活性成分：印楝素作用方式：拒食、生长调节与产卵驱避作用机理：对抑食细胞的的刺激，导致拒食作用;阻断变态肽类的激素，影响了蜕皮激素和保幼激素的滴度商品化：20个国家建厂，十几个产品，防治400余种害虫局限性：毒力较低、作用缓慢、持效期短四、主要的植物印楝树是世界著名的最优秀的杀虫植物，它一身是宝。从1980年至今，联合国粮农组织已召开了七次国际印楝大会，专门讨论印楝产品的开发与应用，被誉为“绿色黄金”。印楝素可防治10目400余种农林、仓储和卫生害虫。可以广泛用于粮食、棉花、林木、花卉、瓜果、蔬菜、烟草、茶叶、咖啡等作物。印楝中主要杀虫活性成分是印楝素，每株印楝树一年的结果量高达50kg，印楝的杀虫有效成分主要存在于种子里，1968年Butterworth和Morgan成功地分离出印楝素，化学结构也已弄清。印楝素杀虫剂的生产应用情况•以0.3%印楝素乳油为主的印楝素杀虫剂是我国无公害农产品生产的理想用药，被国务院绿色食品办公室列为绿色食品生产推荐使用农药品种，•印楝素杀虫剂的大规模推广应用，主要用于防治蔬菜、果树、茶叶、水稻害虫和蝗虫，印楝素的成功推广应用，打破了生物农药叫好不叫座的尴尬局面，成为生物农药推广应用的范例。品名：印楝素产品规格：100mlx50瓶产品特点：本产品是从印楝树种核中提炼出的一种高效无公害的植物源杀虫剂。是世界公认的最优秀的生物农药，其杀虫机理独特，具有胃毒、触杀、拒食、忌避、抑制生长发育和绝育等多种作用。广泛用于防治蔬菜、茶叶和粮食作物的多种害虫。如菜青虫、小菜蛾、甜菜夜蛾、蝗虫、潜叶蛾、小绿叶蝉、烟青虫等。对人、畜安全，在环境中易分解。2、除虫菊杀虫成分：除虫菊酯I,II、瓜菊酯I,II、茉莉菊酯I,II杀虫范围：农业害虫及卫生害虫（家蝇、蚊子、蟑螂等）杀虫机理：驱避、击倒、毒杀为神经毒剂，作用于钠离子通道，引起神经细胞的重复开放，导致害虫麻痹、死亡；另外，对突触上ATP酶活性也有影响除虫菊(Chrysanthemumcineriaefolium)是多年生菊科草本植物，其起源于中东和近东。我国20世纪20年代开始引进栽培。陆宗莲等(1998)进行了除虫菊的组织培养研究，为除虫菊的商业化开发奠定了基础。•除虫菊有效成分在花里，主要是白花除虫菊。天然除虫菊是一种理想的杀虫剂,在害虫防治上广泛应用。然而近二十多年来拟除虫菊的飞速发展，使天然除虫菊受到很大冲击。随着人们的健康与环保意识的不断提高，对农药给农产品带来的污染问题十分关注，天然除虫菊市场需求也随之增长。3、鱼藤鱼藤酮是从鱼藤属等植物中提取出来的一种有杀虫活性的物质，是综合防治上的一个比较理想的杀虫药剂。鱼藤酮对菜粉蝶幼虫、小菜蛾和蚜虫等昆虫具有强烈的触杀作用和胃毒作用，对日本甲虫有拒食作用，对某些鳞翅目害虫有生长发育抑制作用对一些害虫还有熏杀作用。4、苦皮藤、雷公藤活性物质：苦皮藤素I-V作用方式：拒食、麻醉、毒杀商品化：根皮加工制剂，种油加工制剂防治对象：菜青虫、稻苞虫、玉米象、猿叶甲等雷公藤对叶菜类、瓜果类多种害虫具有忌避、拒食、毒杀、抑制生长发育及产卵忌避作用5、番荔枝番荔枝素：强烈的神经毒剂，抑制呼吸链的电子传递对根猿叶甲虫、菜蛾、棉蚜、烟蚜、线虫等有较好的活性（与除虫菊酯类似）番荔枝，又名佛头果，番荔枝科热带果树，原产热带美洲。果实清甜，有特殊气味，根、叶可做药。6、万寿菊、猪毛蒿光活化毒素（呋喃香豆素、三噻吩和聚乙炔类等）：在光照下（光动力作用、光诱发毒性）对昆虫具有很强的杀虫活性，对哺乳动物活性很低，结构简单，容易合成，具很大的开发潜力。7、其它杀虫植物杜鹃花科－－黄杜鹃柏科－－砂地柏胡椒科－－黑胡椒芸香科－－木茼蒿、茱萸菊科－－千日菊、松果菊五、植物源农药的开发利用1、直接开发利用即对植物中的活性物质进行粗提取后，直接加工成可利用的制剂。这种利用方式的主要优点是能够发挥粗提物中各种成分的协同作用，而且投资少，开发周期短，目前，我国在这方面的工作较多，已开发出楝素乳油、苦皮藤乳油、鱼藤酮乳油等多种商品化制剂。2、间接开发利用即研究活性物质的结构、作用机制、结构与活性间的关系，进而人工模拟合成筛选，从中开发新型植物源农药制剂。间接利用是当前国外植物源农药研究开发的重点，也是我国植物源农药研究发展的方向。历史悠久2000多年前，《周礼秋官》已有“剪氏掌除蠹物，以攻萦攻之，以莽草熏之”的记载，东汉末年(约公元前220年)第一部药物专著《神农本草经》问世，该书收载三百多种药物。《本草纲目》中也记载了不少杀虫植物，如狼毒、百部、雷公藤、苦参、川楝、巴豆和鱼藤根等。六、我国植物性农药发展的历史与现状《中国土农药志》记载着分布在86个科中的220种植物性农药，《中国有毒植物》一书中则列入了1300余种有毒植物，其中许多种类被作为植物性农药利用。•建国以来，1958年大搞土农药的群众性运动，曾掀起过植物性农药的开发热潮，但由于当时技术水平相对较低，加上随后拟除虫菊酯类杀虫剂等高效农药的崛起，植物性农药又步入低谷。•近年来，随着现代科学技术的迅猛发展及人们对环境质量的要求逐步提高，植物性农药重新受到重视，利用植物资源开发和创制新农药已成为现代农药开发的重要途径。•近20年多，我国已生产和实际应用了40多种植物性杀虫剂。•我国植物性农药的登记生产数量呈明显上升趋势(见图1)。•2004年，植物性农药的生产和应用有了很大的发展，有101家植物性农药生产企业，登记生产的植物性农药种类20种，植物性农药单剂或原药品种54个，植物性农药混配制剂46个，共有植物性农药产品100个0204060801001201997前1997199819992004年份植物性农药品种数量(个)图1我国植物性农药品种增长曲线图1我国植物性农药品种增长曲线表12004年我国登记植物性农药种类序号种类序号种类1辣椒碱12印楝素2蓖麻1