生物除草剂的研究与开发

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第 43 卷第 3期 2第0 03 4期年 3 月
综 述 -
农 药 Chinese Journal of Pesticides
Vol. 43, No. 3 Mar. 290704
生物除草剂的研究与开发
苏少泉
(东北农业大学,哈尔滨 150030)
摘 要 论述了生物除草剂的发展,介绍了已商品化的防治作物与木本植物田特殊杂草的生物除草剂品种。生 物活性化合物作为开发新除草剂的先导化合物是十分重要的,如从土壤放线菌产物双丙氨膦(bialaphos)开 发出除草剂草铵膦(glufosinate),从红千层(Callistemon spp.)植株中的纤精酮(leptospermone)开发出 三酮类除草剂等。此外还报导了最近已经分离出的具有除草活性的微生物代谢产物。 关键词 生物除草剂,天然产物,微生物代谢产物 中图分类号:TQ450.1 文献标识码:A 文章编号:1006-0413 (2004) 03-097-04
除草剂使用外,也可用作苹果及其它果树的疏果 叶植物,故可苗后用于草坪及其它单子叶作物[ 6 ] 。
剂。
从若干真菌中分离出了对植物具有毒性的二苯
2.4 从桉树脑到环庚草醚
桉树脑(cineole )是一些植物产生的天然挥发
醚类衍生物 Cyperine ,其 P I =4.22,可作为开发 50
除草剂的先导化合物[ 7 ] 。
目前全球生物农药销售额 8 0 亿美元,约占农药 销售额的 2 % ;生物农药所占比例小的原因在于田 间应用效果不稳定,剂型差,对害物防治局限,难 与化学农药竞争。生物农药的优点是对非靶标生
环境保护局取得登记,到 2 0 0 0 年末已登记的生物 农药达 1 0 0 种之多;今后 1 0 年生物农药每年以 1 0 % ~1 5 % 速度增长,反之,化学农药增长速度仅 为 2 % ;预计 2 0 0 4 年欧洲生物农药销售值将达 1 6 7
1.6 Velgo
从 Fusarium spp.分离出的真菌除草剂,用来 防除大豆及其它作物田中的苘麻(A b u t i l o n t h e o p h r a s t i M e d i c .)。
2 . 2 从 纤 精 酮( l e p t o s p e r m o n e )到 三 酮 类 除 草 剂
年内伐根 9 5 % 死亡,以真菌菌丝体水悬液出售。 hygroscopicus (Jensen) Waksman & Henrici 以
1.4 Camperico
细菌制剂(P s e u d o m o n a s g l a d i o l i p v . gladioli),Microgen 公司以 Camperico 商品出售, 日本烟草公司以 G r a n t i c o 与 A M 3 0 1 出售,主要防 除高尔夫球场等处的早熟禾(P o a a n n u a L . )。
性单萜,它存在于月桂酸(L a u r u s n o b i l i s L.)、 白 叶 鼠 尾 草 ( S a l v i a l e u c o p h y l l a G r e e n e)、 迷 迭 香(R o s m a r i n u s o f f i c i n a l i s L . )、多枝桉
品名 S c y t h e 与 T h i n e x 销售,低毒、对环境友好; 触杀性除草剂的叶片坏死,此种现象在 2 4 h 内迅速
从确定其化学结构后,便进行人工合成,工业生产 发生,它伤害杂草种类与 2 , 4 - 滴、草甘膦近似,故
的壬酸微溶于水,可溶于大多数有机溶剂,除作为 可将其与此类除草剂混用;由于 N e p 1 不伤害单子
Research and Development of Bioherbicides
SU Shao-Quan
(Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China)
Abstract: This paper discusses bioherbicide development and the bioherbicides that have been commercialized for control of special weed problems in field crops and woody plants. Biologically active compounds from biological sources are important in developing new herbicides. Examples include bialaphos, the product of a soil-borne Actinomycete,
从温带森林中分离出的一种重要树木腐烂真 2 . 1 从双丙氨膦(b i a l a p h o s )到草铵膦
菌,用 于 防 止 伐 树 树 椿 再 生 , 病原菌在树内发展并 (glufosinate)
扩散至维管系统而阻断导管使植株死亡,处理后 2
双丙氨膦是从土壤放线菌 S t r e p t o m y c e s
which has been developed into the herbicide glufosinate, and leptospermone from a species of Callistemon that gave rise to the triketone herbicides. In addition, recent discoveries of microbial metabolites with herbicidal activity are introduced. Key words: bioherbicide, natural product, microbial metabolites
2.3 从天然壬酸到人工合成壬酸
壬酸[CH (CH ) COOH]是牻 牛儿苗科(Geraniaceace)
3
27
中若干植物的天然产物,属于脂肪酸或羧酸类化
O
O CH 3
CH 3PCH 2CH 2CHCNHCH C
OH
NH 2
O
CH 3 NHCHCOH
O
O HO P
H 3C
O CH 2CH 2CHCO
1 商品化的生物除草剂
在化学除草剂占统治地位的情况下,生物除草 剂远远赶不上生物杀虫剂与生物杀菌剂,其发展 缓慢,基本上以真菌为主,研制成功并商品化若干 生物除草剂[1,2]。
1.1 Collego
Valent 生物科学公司开发,从田皂角[Aeschynomene virginica(L.)B.S.P.]中分离出病原菌[Colletotrichum gloeosporioides (Penz) Sacc. f. sp. aeschnomene],以 孢子水悬液出售,喷洒后渗入植物角质层,造成植 株死亡,主要苗后用来防除水稻与大豆田的杂草 田皂角,防效> 8 5 % 。
从红千层(Callistemon spp.)植株中分离出 了一种具有除草活性的纤精酮,它芽前与苗后处
1 . 7 鲁 保 1号( G l o c o p o r i u m spp. )
这是 7 0 年代初期我国山东省农科院植保所开 发的生物除草剂,主要防除大豆田菟丝子,用菌粉 1 1 ~1 5 k g / h m 2 ,加水稀释,在菟丝子发生初期喷 雾 2 次。
NH 2
-
. NH 4 +
bialaphos(双丙氨膦) glufosinate(草铵膦)
ຫໍສະໝຸດ Baidu
OO
H 3C
H 3C
O
O
CH 3 CH 3
CH 3 CH 3
O
O
NO 2
O O Cl
O
O
NO 2
O
CF 3
O
SO 2CH 3
O
SO 2CH 3
纤精酮 NTBC 磺草酮 甲基磺草酮
最近报道,已有约 5 0 0 种生物农药、1 7 0 种以 上活性成分;1 9 9 5 年,约有 4 5 种生物农药在美国
1.2 DeVine
V a l e n t 生物科学公司开发,是从佛罗里达州柑
收稿日期:2003-08-27, 修返日期:2004-01-13 作者简介:苏少泉(1929-),男,河南南召人,东北农业大学教授,现任黑龙江大学化学与化工学院特聘教授。长期从事除草剂教学与研究工作。 通讯联系人:滕春红,女,E-mail: tchgrace@163.com。
2 生物活性化合物 - 除草剂的先导化合物
应用天然生物产物作为除草剂,特别是作为开
发新除草剂的母体化合物是值得重视的领域。活 有机体来源的分子结构为我们合理设计新除草剂 提供了重要依据,将它们作为先导化合物,进行结
理时,造成禾本科与阔叶杂草受害产生白化症状, 而玉米具有耐性,以它作为先导化合物,进行结构 改造,最先试验了化合物 NTBC[2-( 2 - 硝基 -4 - 三氟 甲基苯甲酰基) - 环己烷 - 1 , 3 - 二酮] ,进而发现了磺 草酮(sulcotrione)与甲基磺草酮(mesotrione), 从而开发出了以 H P P D (对 - 羟苯基丙酮酸双氧化 酶 ) 为 作 用 靶 标 的 三 酮 类 除 草 剂 [ 3 , 4 ]。
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农 药 Chinese Journal ofPesticides
第 43 卷
桔园中的莫伦藤[Morrenia odorata (H&A) Lind1] 构 修 饰 与 优 化 , 就 能 够 开 发 出 全 新 作 用 靶 标 与 作
分离出的真菌[Phytophthora palmivora (But1er) 用 机 制 的 除 草 剂 品 种 。
1.5 Casst
从 Alternaria spp.分离出的真菌除草剂,主要 用来防除决明(Cassia tora L.)。
及 S. viridochromeogenes (Krainsky) Waksman & H e m i c i 中分离出的三肽抗生物质,它是一种谷 氨酸的类似物,抑制植物体内谷氨酰胺合成酶的 活性,导致氨的积累与光合作用中光合磷酸化受 抑制。它是水溶性粉剂与液剂,用于葡萄园、苹果、 葫芦科、芸苔属、桑、杜鹃、橡胶园以及其它许多 作物及非耕地苗后处理防除一年生与多年生杂草。 由于本剂的发现及其化学结构的确定导致化学合 成除草剂草铵膦的成功开发与应用。
B u t l e r ] ,用来防除柑桔园及其它多年生作物田中
大多数天然活性产物是水溶性,分子结构中不
的莫伦藤,通过根感染,经 6 ~1 0 周死亡,出售悬 含卤原子,对环境友好,半衰期短,但其结构比较
浮液。
复杂,有的化合物往往含有多个手性中心,当分子
1.3 Biocho(n Koppert)
简单化后往往使活性显著下降。
第3期
苏少泉:生物除草剂的研究与开发
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合物,为触杀性、广谱、非选择性除草剂,防除一
真菌 F u s a r i u m o x y s p o r u m 及其它若干
年生与多年生阔叶杂草,可与残留性除草剂混用, Fusarium 种液体培养产生的一种胞间蛋白 Nep1 诱
也可与其它苗后除草剂混用,M y c o g e n 公司以商 导病原菌侵入的许多反应,喷洒叶片后,产生类似
物及哺乳类动物安全,环境相容性好,较少或不存 百万美元[1]。
在三废问题,在美国易于注册登记。 最近几年,在发达国家《有机食品》比其它任
何食品都显著而快速的销售,美国农业部制定的 有机农业食品标准 2 0 0 2 年 1 0 月 2 1 日在全美各地 超市正式亮相,有机食品从此在美国市场有了统 一的标记,凡是有机程度达到或超过 9 5 % 的食品 均贴上绿色圆形标记,上有《有机》与《美国农业 部》字样,有机程度在 7 5 % ~9 5 % 之间的食品则在 标签上注明本产品含有有机成分;新标签制度的 出台,标志着有机食品在美国已进入主流。在这种 形式下,人们更加重视生物农药,开发更有效的广 谱生物农药,将生物农药与低剂量化学农药混用, 延迟靶标对化学农药的抗性是正在研究的问题。
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