生物农药研究进展

生物农药研究进展

生物农药研究进展

由于控制全球化合物生物积聚的呼吁越来越强烈、新化学农药开发耗资巨大和周期延长、农业害虫对化学农药抗药性日益增强，以及生物技术飞速发展带来的冲击,当今农药研究、开发和生产应用等正面临选择方向挑战，生物农药以其独特的优势迎来了新的发展机遇。

1 生物农药的发展

在农药的发展历史中,生物农药是最古老的一类。《周礼·秋官》就有“莽草熏之”“焚牡菊，以灰洒之”等防治害虫的记述;古罗马也有使用藜芦防治忍鼠类和昆虫的民间传说。19世纪以来,开发应用生物成分防治有害物逐渐从以经验上升到科学试验阶段，如除虫菊、鱼藤和烟草的应用。20世纪早期,微生物学的发展，特别是苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis，以下简称Bt)的发现促进了微生物农药的开发。20世纪30年代以来，几类植物内源激素先后被发现和利用，20世纪40年代后，由于有机合成化学农药的发展,使生物成分农药的研究开发被相对忽视而发展缓慢，这段时期基于B.popillae、Bt的产品在美国上市.20世纪60年代，化学农药的弊端暴露出来,生物农药的研究又受到重视.在最近的几十年中，生物农药得到了长足发展，如农用抗生素、活体微生物农药等[15,30]。20世纪末，植物农药(或转基因植物农药)等的出现,极大丰富了生物农药的内容。

2生物农药的内涵

不同学者、不同机构、组织对生物农药的内涵意见不同。过去，生物农药就是指“微生物农药”。后来，其概念发展为“相对于化学农药而言的天然资源的生理活性物质，用于农药的有微生物、植物(除)虫菊”、菸碱等)、昆虫(性引诱剂、变态激素等)”[11]。FAO(中文名称)(1988)将其定义为生物害物控制剂(Biological pest control agents)，包括生物化学农药和微生物农药，将传统的鱼藤酮、烟碱等具有直接毒性的物质排除在生物农药之外。《中国农业百科全书———农药类》中生物农药(biogenic pesticides)是指利用生物资源开发的农药；狭义概念，指直接利用生物产生的天然活性物质或生物活体作为农药；广义概念，还包括按天然物质的化学结构或类似衍生结构人工合成的农药。

随着科技的发展,生物农药的内涵发生了巨大变化,英国作物保护委员会根据来源将生物农药分为五类,来自微生物、植物、动物的相关基因也包括在内。美国环保署农药部(EPA)将生物农药(Bio-pesticides)分为三大类，其中一类为植物农药(Plant-pesticides)或转基因植物农药———将基因植入植物体内的农药，使得生物农药的概念进一步地得到延伸。2001年农业部参考FAO和EPA的定义界定了生物农药的内涵，加强了我国生物农药的管理工作。

在这些定义中,完全仿生物合成的化合物、人工合成与天然产物相同的化合物、人工合成的衍生物(如烯虫酯、米满等)、转基因植物，以及鱼藤酮、烟碱等具有直接毒性的天然产物农药的归属存在分歧。

笔者认为，张兴等(2002)对生物农药内涵的界定较为科学。生物农药是可以

用来防治病、虫、草等有害生物的生物体本身及源于生物，并可作为“农药”的各种生理活性物质.在对概念范畴界定时,将完全仿生物合成的农药、人工合成的相同化合物(天然产物)、转基因植物以及鱼藤酮、烟碱等具有直接毒性的天然产物农药列为生物农药；而人工合成的衍生物(如烯虫酯、米满等)不属生物农药。3生物农药的研究与利用

生物农药的研究和利用，前人从不同侧面有过精彩的论述，以下按来源对生物农药进行概述。

3.1植物源农药概述

据统计，全世界至少有25万种不同植物，而在化学性质上进行过调查研究的仅占10%,作为农药研究的更少。1959年版的《中国土农药志》就包括220种植物农药[13]。植物源农药包括植物体内的次生代谢物质和转基因植物农药[4]。1977年就报道，植物中次生代谢物质超过40万种；主要有糖苷类、萘酮类、酚类、萜烯类、生物碱类、甾类、黄酮类、香豆素类、异丁基酚胺类、蛋白质类、酸类、噻吩类等化合物[2，4，20]。

3.1.1植物源杀虫剂

Grainge和Ahmed(1988)报道，约有2400种植物具有控制害虫的生物活性，我国对杀虫植物研究也取得相当大的成就[4，13，19，24]。植物杀虫有效成份主要是生物碱类、萜烯类、萘醌类、黄酮类，甾类等[20，22，24]；对昆虫具有毒杀、拒食、引诱、驱避、绝育、调节昆虫发育等作用[3，4，20，23]。

生物碱类是植物中最毒的成份[20]，对昆虫具有毒杀、拒食和抗生活性，主要有烟碱、百部碱、藜芦碱、苦参碱、喜树碱、次喜树碱、乌头碱等，多数已在我国登记[56]；在国外，烟碱、藜芦碱、尼鱼丁等很早就已使用[6，22]。

萜烯类主要具有拒食、内吸、毒杀、麻醉、忌避及一定的生长抑制作用，代表性的有川楝素、印楝素、苦皮藤素、闹羊花素Ⅲ等[20]，此外还有茶皂素。国外印楝素已商品化，国内川楝素、印楝素、苦皮藤素、茶皂素等已商品化。

萘醌和黄酮类广泛存在于植物中，对昆虫表现为拒食和抗生作用[20]，代表性种类有胡桃醌[20]、类鱼藤酮、鱼藤酮[6]、苦参素等；后两种在我国已商品化。

甾类具有拒食、毒杀和抗生作用，主要有Nic-1和Nic-2，及植物质蜕皮酮、羊角扭总甙[20]。羊角扭总甙已在我国实用化。

光活化毒素和植物精油是植物源杀虫剂中两类独特的成份.光活化毒素在光照下对害虫的杀伤力成几倍甚至上千倍的提高，是具有发展前景的一类物质。植物精油是一类分子量较小的植物次生代谢物质，主要分为萜烯类、芳香族类、脂肪族类和含氮含硫化合物，主要对昆虫具有驱避或引诱、拒食、抑制生长发育、毒杀等作用。茴芹油、香茅油、桉树油、天竺葵油、茉莉油、柠檬草油、桔油等已在美国商品化，国内商品化种类极少。

3.1.2植物源杀菌剂

与植物源杀虫剂相比，植物杀菌剂研究较少[2]。Wilkins等曾报道有1389种植物有可能作为杀菌剂。植物中的抗毒素、类黄酮、特异蛋白、有机酸、酚