微生物农药及其发展概况

微生物农药及其发展概况

王建伟

上海师范大学 环境工程系 2003级 0313530

摘 要：在食品安全日益备受关注的新世纪， 绿色食品的发展已成为国际食品工业的发展趋 势。作为生产绿色食品的生态农业生产模式． 生物农药的研制和应用是其能否成功实施的关

键因素之一。从真菌杀虫剂、细菌杀虫剂、病毒杀虫剂、 物农药以及抗生素类杀虫剂、 基因工程杀虫剂等微生物源生物活性物质

农药对微生物农药的 研究与开发现状进行了综述，并指出我国与国外微生物农药的发展差距。

关键词 : 绿色食品， 农药， 微生物农药， 微生物源生物， 微生物源生物活性物质， 发展差距， 发展前景

目前食品安全是全球关注的焦点，追求安全、无污染食品已成为当今社会的消费潮流。

距，人世后已面临更大的压力和挑战，因此，加快绿色食品工业的发展已是当务之急

能否成功实施的关键因素之一，生物农药中应用最多、效果最好的是微生物农药。 微生物农药 [2]

微生物农药就是指由微生物及其微生物的代谢产物和由它加工而成的具有杀虫 除草 、杀鼠或调节植物生长等具有农药活性的物质 [3]。

1．活体微生物源生物农药

株，杀菌剂方面有以色列开发出的名为 Trichodex 哈次木霉制剂，可以防治灰霉病、菌核病、

霜霉病、 白粉病等叶部病害已在欧洲和北美

20多个国家注册， 具有良好的市场前景。 除草剂

方面有美国Ecogen 公司等开发的用于防除水稻、 麦类田间杂草的盘长孢状刺盘孢、

防除柑橘

杂草的棕榈疫霉菌，日本和加拿大也有—些品种。

我国早在 20世纪 50年代后期就开始应用白僵菌防治食心虫、松毛虫、玉米螟等的研究， 并得至U 了不断地发展。近年又分离出了绿僵菌菌株，现正利用其进行蝗虫、蛴螬的防治及

虫生线虫杀虫剂等活体微生物源生 绿色食品由于安全无公害而受到人们的普遍青睐， 但我国绿色食品的发展与国外有较大的差 [1]

。

绿色食品是基于生态农业的农业生产模式生产的。 而生物农药的研制和应用是生态农业 、杀菌、 真菌——真菌可以被用作为杀虫、 杀菌、 除草的生物农药。 杀虫真菌目前世界上已记载

的约有 100属， 800多种。半知菌亚门集中了大约 50%的杀虫真菌。其中白僵菌是发展历史较

早、普及面积大、 应用最广的—种真菌杀虫剂。 美国和以色列等国家已筛选出了大量生防菌

推广应用。现已成功开发并商品化生产的真菌制剂有用于防治蔬菜灰霉病的木霉菌，另外研究得较多的有青霉、蚜霉和轮枝霉等。

细菌——细菌源活体微生物农药主要用于杀虫及杀菌等病害，目前筛选的杀虫细菌大约

有100多种，其中被开发成产品投入实际使用的主要有4种，即日本金龟子芽孢杆菌、球形芽

孢杆菌、缓病芽孢杆菌和苏云金芽孢杆菌(Bt) 。应用最多的是苏云金芽孢杆菌(Bt) 杀虫剂，

同时也是目前世界上用途最广、开发时间最长、产量最大、应用最成功的一种生物杀虫剂，

现已广泛用于防治农业、林业、贮粮害虫等150多种害虫(主要是鳞翅目害虫)。利用细菌防

治植物根病、病毒病和真菌病的研究和开发取得了较大的发展。如美国开发成功的防治果树

根瘤病的放线土壤杆菌等。

病毒一一昆虫病毒可引起1000多种昆虫和螨类发病，昆虫病毒寄主范围只限于无脊椎动

物，不易引起大规模的生态平衡的破坏，对环境因子具有很好的稳定性，对作物、人、家畜

[4]。

及水生生物等无害，因而已成为当今微生物农药研究与开发的热点

。

世界上已从11个目43个科的900多种昆虫中发现了1690多种病毒，其中60%为杆状病毒。

目前，病毒杀虫剂已用于大量的经济作物，如苜蓿、大白菜、玉米、棉花、黄豆、烟草和蕃

茄等，并在一定程度上获得成功。其中最突出的是应用杆状病毒防治黄豆田的黎豆夜蛾

(velvetbean caterpillar) ，防治面积近100万公顷。我国自80 年代以来，病毒制剂的研究开发取

得了突破，棉铃虫核多角体病毒和粘病毒已相继开发成功，并投入生产。另外，通过基因工

程的技术改造病毒的杀虫毒性等方面研究工作也取得良好进展。

其他——除细菌、真菌、病毒外，对线虫等生防作用的研究一直在进行之中。在20世纪60年代和70年代，我国曾从国外引入多种病原线虫，但只限于室内生物学方面的观察研究和

对某些害虫进行毒力测定。直至80年代中期，从澳大利亚引入了多种斯氏线虫及其培养技术

(包括共生细菌培养技术) ，实现了批量生产斯氏线虫的目标，并用于大面积防治多种害虫，

取得了良好的效果。

2．微生物源生物活性物质农药

这一类生物农药中，主要是将微生物的次级代谢产物作为农用抗生素开发为农药。农用抗生素作为农药品种，其发展十分迅速，已成为微生物源农药的主体之一。农用抗生素在作

物生产上的应用主要是防治作物病害、虫害、草害以及植物生长调节剂和抗病毒制剂等方面，

它和化学农药的主要区别在于前者是生物合成的，后者是人工合成的产物。在20世纪50年代，

为了防治某些病害，人们曾将医用抗生素作农用，同时又开发了放线酮、抗霉素A等一些抗生素，由于成本和性能等问题，竞争不过化学农药，以致发展缓慢。1958年日本见里等人成

功开发了灭瘟素 S(Biasticidin-S) 替代有机汞制剂，用于防治稻瘟病，并于 1963年闯过了成本 和药害两关， 在近千亩水稻田大规模使用， 取得显著效果， 从而掀起了开发农用抗生素的热

选杀菌抗生素和植物生长调节剂为代表。 60年代我国研制成功了放线菌酮和灭瘟素，

并成功

投入工业生产。 70年代研制成功了春日霉素、庆丰霉素、井冈霉素、多抗霉素。 成功了公主岭霉素、多散霉素、农抗 120、杀蚜素、浏阳霉素等。

90年代又研制成功了中生

菌素、武夷菌素、宁南霉素、华光霉素、梅岭霉素和阿维菌素等。目前，农用抗生素已成为 世界农药市场中不可缺少的一部分， 可具体分为农用杀虫抗生素， 农用杀菌抗生素和除草及 其他农用抗生素。

3．生物技术对微生物源生物农药的影响

较大的成功。

我国与国外微生物农药的发展差距

1990年为 1700万美元，而到 2000年猛增至 6亿美

元。预计未来几年销售额增长率为

10%〜20%[5]。美国Mycogen 公司和Econge 公司已分别开

发出高效、耐紫外线照射和宽杀虫谱的 Bt 工程菌。在Bt 领域，近年来国际竞争表现为基因水 平上的竞争， 杀虫剂微生物资源和杀虫基因是国际竞争的焦点所在。

研究与世界相比， 还存在较大的差距。 主要表现在各部门和单位对生物农药的投资太少，

潮，尤其在日本，成为开发新农用抗生素的主体。

我国农用抗生素的研究始于 50年代， 以筛

80年代研制

生物技术对这一方面的影响主要在于： 是采用新的生物技术寻找新的微生物菌株，

应用基因重组技术获得高活性的微生物菌株， 这方面的成功实例有基因重组的苏云金芽孢杆 菌(Bt)。目前通过质粒修饰与交换技术或基因体外重组技术，已有对毒素蛋白基因重组而获 得活性更强、 杀虫范围更广的苏云金杆菌杀虫剂的报道和产品。

二是通过发酵工程的技术来

提高微生物的产量， 对于真菌是提高孢子的生成量， 对于细菌是提高细菌的量， 而对于代谢 产物则是提高发酵单位。 三是通过基因工程技术提高产量或产品质量； 对于病毒这一生物农 药的研究而言， 因为相对于常规合成的化学杀虫剂， 病毒的杀虫速度较慢， 而随着基因工程 技术的发展， 从20世纪 80年代末起， 科学家开始尝试对杆状病毒的遗传性状进行各种分子生 物学改造， 以期获得更优良的病毒杀虫剂。 主要的研究集中在对重组病毒进行外源基因的插 入和病毒基因的缺失这两个方面： 插入的基因有昆虫激素基因和昆虫选择性毒素基因， 缺失

的基因是一个内源性的编码甾体尿苷二磷酸葡萄糖转移酶(

ecdysteroidUDPglucos －

yitransferase , egt )基因。对于产生活性物质的微生物，通过基因工程技术，使产生菌改变

这些合成途径中所需的酶而获得目的组分，

或提高目的组分的发酵单位。 这些方面都取得了

统计资料表明，美国生物杀虫剂销售额 我国微生物农药发展和