抗生素农药

第八章抗生素农药与农业可持续发展(微生物源农药)一、定义微生物源农药，也称为农用抗生素，是指由细菌、真菌和放线菌等产生的可以在较低浓度下抑制或杀死其他生物的低分子量的次生代谢产物。杀虫抗生素：阿维菌素、多杀霉素、杀粉蝶素杀菌抗生素：灭瘟素、春雷霉素、有效霉素、米多霉素、井岗霉素除草抗生素：双丙氨膦、茴香菌素、杀草素一、杀虫剂微生物源杀虫剂，是指由微生物代谢产生的杀虫活性物质，并不包括活体微生物本身。早1950年，KIDO等就报道了抗霉素A杀虫杀螨作用；后又相继开发出卟啉霉素又称紫菜霉素、密旋霉素和稀蔬霉素、杀螨素又称四活霉素，四抗霉素、莫能霉素、多杀菌素、密尔比菌素和苏力菌素等有实用价值的杀虫抗生素品种。20世纪80年代初杀虫抗生素阿维菌素的成功开发，被认为是微生物源天然产物研究的划时代进展。我国自报道杀蚜素以来，又相继报道了浏阳霉素、韶关霉素、南昌霉素及梅岭霉素等。但是与农用抗生素杀菌剂相比，目前产业化的抗生素杀虫剂并不多，只有阿维菌素是目前开发最成功的一种抗生素杀虫剂。杀蚜素A、韶关霉素A1和A3、南昌霉素A和B、梅岭霉素、华光霉素、浏阳霉素A、B和C、灭蚊链霉素、阿维霉素（已登记产品62个，生产企业100多家，继青霉素以来抗生素科学对人类的又一重大贡献，成为九十年代世界农药迅速更新的一个重要品种，我国有中国农大、浙江德清拜克、浙江海门农药厂、石家庄化工厂、齐鲁药厂等多家生产）。1、阿维菌素英文名称Avermectins，是由日本北里大学和美国Merck公司首先开发的一类具有杀虫、杀螨、杀线虫活性的十六元大环内酯化合物，由链霉菌中灰色链霉菌Streptomycesavermitilis发酵产生。天然Avermectins中含有8个组分，主要有4种即A1a、A2a、B1a和B2a，其总含量≥80％；对应的4个比例较小的同系物是A1b、A2b、B1b和B2b，其总含量≤20％。原药为白色或黄色结晶(含B1a80％，B1b＜20％)，熔点150~155℃，21℃时溶解度在水中7.8微克／升、丙酮中100、甲苯中350、异丙醇70，氯仿25（g／L）常温下不易分解。在25℃，pH5－9的溶液中无分解现象。(1)结构大环内酯双糖化合物对害虫和螨类以胃毒作用为主，兼有触杀作用，并有微弱的熏蒸作用，具有有限的植物内吸作用，但它对叶片有很强的渗透作用，可以跨层运动，从而杀死表皮下的害虫。靶标是外周神经系统内的GABA受体，促进GABA从神经末梢释放。GABA与受体的结合增加的结果是使进入细胞的氯离子增加，细胞膜超极化，消除信号传导，导致神经信号传递的抑制，引起螨类和昆虫神经麻痹，不活动不取食。(2)作用方式与作用机理1.8%、0.9%、0.3%阿维菌素乳油：高效广谱：鳞翅目、双翅目、同翅目、鞘翅目害虫，叶螨、锈螨：食叶害虫，0.2~0.4g/亩；鳞翅目，0.6~0.8g/亩，叶螨,2~4mg/L。杀虫效果慢,持效期长：2~4天死虫，持效期：虫10~15天，螨：30~45天害虫不易产生抗药性对天敌相对安全对作物无药害(3)优点与应用中毒症状：早期症状为瞳孔放大，行动失调，肌肉颤抖，严重时导致呕吐。急救治疗：经口：立即引吐并给患者服用吐根糖浆，但勿给昏迷患者催吐或灌任何东西。抢救时避免给患者使用增强γ－氨基丁酸活性的药物如巴比妥、丙戊酸等）。注意事项：［1］施药时要有防护措施，戴好口罩等。［2］对鱼高毒，应避免污染水源和池塘等。［3］对蜜蜂有毒，不要在开花期施用。［4］最后一次施药距收获期20天。(4)毒性与注意事项(5)结构改造：22与23位双键选择性地还原，开发出依维菌素4-OH改变成4-NH2，开发出甲胺基阿维菌素（LD50，92.6mg/kg）ivermectin依维菌素是含肮依维菌素B1a、B1b的混合物，B1a为主，含量80%，B1b20%。化合物为灰白色结晶粉末，熔点154.5-157℃（由乙醇/水中结晶）。其在水中溶解度为4ug/ml，不溶于烯烃类。依维菌素的毒性比AVB略低，大白鼠经口LD50为50mg/kg，腹腔注射LD50为55mg/kg，经皮LD50660mg/kg，分别对大鼠和狗进行了3个月的亚急性毒性试验，当分别给药0.4mg/kg/d和0.5mg/kg/d的剂量时，无致毒作用，故可口服，也可肌肉注射。Emamectin埃玛菌素埃玛菌素原药大鼠急性经口LD50为92.6mg/kg，经皮LD502150mg/kg，1%乳油经口KD506190mg/kg，对家兔皮肤无刺激性。埃玛菌素是高效广谱的多效杀虫素，对拟除虫菊酯、有机磷农药有抗性的棉铃虫、小菜蛾有特效，主要杀虫作用以胃毒为主，也兼有触杀作用doramectin多哇麦汀多拉菌素抗寄生虫剂多拉菌素是利用突变生物合成(方法在阿维菌素Ｃ-25位上连接环己烷基得到的,即25-环己烷基阿维菌素Ｂ1ａ。它被认为是采用此方法合成的新型阿维菌素族中最优秀的驱虫药,在英国、巴西、阿根廷、委内瑞拉和新西兰等国实验,犊牛皮下注射0.2ｍｇ/ｋｇ即对奥氏奥斯特线虫、肿孔古柏线虫和胎生网尾线虫有很高的驱虫率,对多数幼虫期驱虫率为99.5%,杀皮蝇幼虫为100%,完全防治毛虱效果可达28ｄ以上,远优于依维菌素。selamectin塞拉菌素预防心丝虫、及防治内寄生虫(钩虫和蛔虫)、外寄生虫(跳蚤、耳疥癣虫、犬壁虱及皮肤疥癣虫)2多杀霉素spinosad多杀菌剂是由美国陶氏医药部1982年在美国Bargin岛朗姆酒厂附近土壤中采集到的土壤放线菌刺糖多孢菌(Saccharopolysporaspinosa)。具生物农药的安全性和化学合成农药的速效性特点，因其低毒、低残留、对昆虫天敌安全、自然分解快，获得美国“总统绿色化学品挑战奖”。1982年：礼来公司天然产物研究部门一位正在度假的化学家在加勒比海地区废弃的甘蔗制甜酒厂附近采集了土壤样品；1984年：调整昆虫筛选模式，以适应96孔高通量筛选的设计方案，和采用一种新颖的杀蚊子幼虫剂的生测方法，以提高灵敏度；1985年—1985年：83543A在发酵筛选中脱颖而出，而且随后的深度发酵确证存在着一个生物活性产品；1985年：测定了其对鳞翅目害虫的摄食和触杀毒性；1986年：确认了放线菌中新的属种；1988年：得到第一个毫克级样品，接着是克数量级的样品和第一次田间试验；1989年：陶氏益农公司成立，开展药效和毒性测试；1991年：确立预发展计划，慢性毒性、环境归趋、制造放大、全球大田试验；1994年：提交美国环保局；1997年：第一次注册登记；1999年：在24个国家、100多种作物上进行注册登记；2003年：在24个国家、超过250种作物上进行注册登记。(1)研发历程属大环内酯类，连结着两个不同的六元糖，分别为Forosamine糖和鼠李糖。商业化产品以SpinosynA和D为主要活性成分。(2)有效成分spinetoram多杀菌素的第2代杀虫剂正在接受安全性评估，在2008年上市对昆虫有胃毒和触杀作用，死害虫迅速死亡。通过刺激昆虫的神经系统，导致非功能性的肌收缩、衰竭，并伴随颤抖和麻痹。作用于昆虫的中枢神经系统，可以持续激活靶标昆虫乙酰胆碱烟碱型受体，但是其结合位点不同于烟碱和吡虫啉。可以影响GABA受体，但作用机制尚不清楚。(3)杀虫作用机理(4)毒性与安全性对许多益虫和有益生物具有很高的安全性。对哺乳动物和鸟类低毒对水生动物只有轻微的中等毒性哺乳动物的慢性毒性试验表明，多杀菌素无致癌、致畸、致突变性或神经毒性。多杀菌素在环境中通过多种途径组合的方式进行降解，主要为光降解和微生物降解，最终变成碳、氢、氧、氮等自然组份，因而对环境不会造成污染。由土壤光解作用降解的半衰期为9~10天水光解作用的半衰期则小于1天叶面光降解的半衰期是1.6~16天。在无光照条件下经有氧土壤代谢的半衰期为9~17天。安全间隔期：1天(5)应用多杀菌素商业化的品种有Tracer(催杀)、Success(菜喜)以及Conserve和SpinTor已在棉花、果蔬、茶叶、烟草、中草药、粮食等作物上广泛应用，美国自2004年起批准其登记用于蚊虫的防治。在储物害虫、牲畜寄生虫及其他卫生害虫的防治方面虽然还没有被批准登记，但已有大量将多杀菌素应用于上述领域的研究报道。多杀菌素对小菜蛾2、3、4龄幼虫的LC50分别为0.6915mg/L、1.6369mg/L和4.4158mg/L。多杀菌素控制抗性棉铃虫：30.24~40.32g/公顷。对水稻二化螟、稻飞虱、灰翅夜蛾、西花蓟马、樱桃实蝇、地中海实蝇、南美按实蝇、葱蝇、朱砂叶螨等都有良好的杀虫活性。3橘霉素milbenycinlepimectinmilbemycinoxime米尔倍霉素由吸水链霉菌（Streptomyceshygroscopicus）产生的一组十六元大环内酯类抗生素。溶于甲醇、已烷，微溶于水。具有杀虫及驱肠虫活性。临床用作抗寄生虫药。moxidectin莫西菌素同伊维菌素一样,是一种目前广泛用于兽医临床的广谱、高效、新型大环内酯类驱虫抗生素,是美贝霉素家族中的一员.由于其独特的理化性质,在国外,已被广泛用于治疗奶牛、猪等动物体内外寄生虫病.十六元大环内酯类杀虫杀螨抗生素作用机理与阿维菌素一样桔霉素类是阿维菌素系列另一派生产品，同属十六元大环内酯类，结构十分相似，比AVB少一个双糖基，桔霉素的急性毒性比AVB低很多，大白鼠经口LD50400mg/kg，作用方式与AVB雷同，但杀虫谱较窄，主要用于防治螨类害虫，使用剂量0.4-2g/667m24华光霉素nikkomycinNHNNOHOHHHOCOOHNOHCH3HN2OCHOOHO华光霉素是具有杀螨、杀真菌活性的农用抗生素，其分子结构属核苷肽类抗生素，由我国苏州地区土壤样品中分离出的唐德轮枝链霉菌S-9，经发酵产生的，与国外报道的由唐德链霉菌发酵产物Nikkomycin为同类物质。光华霉素原粉(含量为9%)为白色至浅黄色无定形粉末，熔点166-168℃，溶于水，在水中溶解度为40%；溶于二甲亚砚、吡啶，微溶于甲醇，不溶于极性小的有机溶剂。在碱性介质中不稳定，在pH3-5酸性水溶液中较稳定。因其分子结构与细胞壁中几丁质合成的前体N-乙酰葡萄糖胺相似，因而对细胞内几丁质合成酶发生竞争性抑制作用，干扰细胞壁几丁质的合成，抑制了螨类和真菌的生长。华光霉素可以杀螨及防治多种真菌病害，具有高效、低毒、低残留的特点，在正常使用剂量下对作物无药害，对天敌安全。按我国农药毒性分级标准，属低毒杀螨剂。原药大鼠急性经口LD50＞5000毫克/公斤大鼠急性经皮LD50＞10000毫克/公斤对大鼠蓄积性试验结果表明无明显蓄积作用，在试验条件下，无致突变作用。对兔眼睛结膜有轻度刺激性，对兔皮肤无刺激作用。allosamidin几丁质酶抑制物Allosamidin是由2分子N-乙酰基-D-氨基阿洛糖和1分子氨基环戊醇衍生物构成的拟三糖化合物。其中的N-乙酰基-D-氨基阿洛糖虽然人工合成品早已问世,但作为天然物则属首次发现Allosamidin是近几年从放线菌代谢产物中分离得到的最初的几丁质酶抑制物。它对昆虫的几丁质酶有强烈的抑制活性,通过阻止昆虫幼虫和蛹蜕皮而具杀虫效果二、微生物源杀菌剂微生物源杀菌剂是指由细菌、真菌或放线菌等微生物在发酵过程中产生的具有杀菌活性的代谢产物，即农用杀菌抗生素。抗病：井冈霉素（30多家工厂，4000t/y）、抗霉素120、公主岭霉素、波拉霉素、武夷霉素、中生霉素、科生霉素、宁南霉素、多抗霉素。1灭瘟素-Sblasticidin-S灭瘟素是从灰色产色链霉菌（Streptomycesgriseochromogenes）的代谢产物中分离出来的抗生素，在农业上应用的是灭瘟素的硫酸盐和月桂酸硫酸盐。白色针状晶体。易溶于水、乙酸，不溶于一般其他有机溶剂。溶解度：水8300mg/L（游离碱、pH9.3）、1380mg/L（苄基氨基苯磺酸盐、pH6）、25000mg/L（60%丙酮水溶液、0.1MHCl），微溶于甲醇、丙酮。(1)有效成分灭瘟素-S对细菌和真菌具有广泛