农药学第四讲生物农药

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(Das, P.K., 1978)。 示例2:土壤杆菌素D286的作用
机制与Agrocin 84相似,干扰敏 感菌DNA和RNA的合成 (Handson,M., et al, 1983)。
5)对菌体对能量代谢系统的作用
• 抑制呼吸链的电子传递 • 作为电子传递和氧化磷酸化过程的解偶联剂
2 生防菌与病原的竞争作用
的作用
主要是作用于细胞壁粘肽 合成,敏感菌的原生质凝
结,细胞壁破裂,细胞解
作用于细菌:溶菌现象 (肽聚糖、脂糖、蛋白质)
体。 图示!
示例2:多氧霉素D抑制由几
作用于真菌:几丁质
丁质合成酶催化的由尿二 磷-N-乙酰葡萄糖胺到几丁
(卵菌为纤维素,
质这一步反应,
大多为几丁质) 果胶、多糖、蛋白、脂类
作为几丁质合成酶的竞争 性抑制剂竞争性地抑制该 酶活性,导致敏感细胞几 丁质不能合成而起到杀菌 作用 。
• 种植面积前八位国家依次是美国、巴西、阿根廷、印度、 加拿大、中国、巴拉圭和南非。
• 全球几乎一半(46%)转基因作物种植在发展中国家,那 里的1300万小农户也因此受益。ISAAA的报告预测,到 2015年种植生物作物的农民将达到2000万。“这个强有力 的事实击破了转基因作物仅能够服务大型农户和发达……
作用特点:产生抗菌或抗虫物质,抑制或杀死病虫 害。生物合过程(如核酸、蛋白质、麦角甾醇、几丁质等的
合成)、呼吸用以及细胞壁和生物膜结构、形态等方面干扰 和影响研究。(生物体的基础生物化学) 表现形式/(形态结构、超微结构、生物化学) 1)细胞壁和生物膜形态和结构的干扰和影响; 2)对pest 蛋白质、DNA合成或RNA合成与转录影响; 3)对pest能量代谢的影响; 4)作用于细胞分裂
1)对细胞壁和生物膜形态和结构的干扰和影
响;
2)抗生素对菌体细胞
(质) 膜的作用
• 作用于细菌:酶、类脂中 间体(磷脂)、蛋白、
真菌: • 作用于真菌:磷脂、蛋
白、
麦角甾醇、 离子载体
• 细胞膜结构:流动性的脂质 双层结构与球形蛋白的相互 作用,形成稳定膜结构
• Na+-k+-腺苷三磷酸酶参与输 送……离子泵
转基因种子或植物-中国
示例
转基因植物:转基因的耐除草剂大豆、甜菜等种植普 遍,我国抗虫玉米和棉花已有一定规模,特别是BT棉已 在除新疆外的棉花主产区大量种植。
转基因微生物农药:由于起步晚,缺乏工业化生产工艺 的研究和一整套质量控制体系,因此规模化生产的不 多,目前仅有转基因苏云菌芽孢杆菌和杀虫病毒开始产 业化。
Pesticide Science
农药学
授课老师:刘鹏飞 授课时间:2012/2/23
E-mail: pengfeiliu@
第二讲 主要知识点回顾
1. 生物农药各论? 微生物源: 细菌制剂为主力: (研究方向) 真菌为辅助力量: 木霉? 病毒制剂后起之秀:棉铃虫NPV 问题:环境中释放后对生态的潜在影响。 生物化学农药:概念,包含两个方面? 天敌农药:松毛虫赤眼蜂·松毛虫质型多角体病毒杀虫卡 转基因作物:仅有转基因苏云菌芽孢杆菌和杀虫 病毒开始产业化。 问题:目前暂不在药检所办理登记
Agronews 2010年4月第20期
• 最新的一份报告显示,由于全球粮食危机的影响,转基因 作物种植面积正在快速增长,尤其是在发展中国家。
• 上个月,国际农业生物技术应用服务组织(ISAAA)在北 京发布了其最新一期的年报,年报指出种植转基因作物的 国家已经从自1996年转基因首次商业化的6个,增加到 2009年的25个,共计1.34亿公顷。
Cook, Baker,1983
生防菌的抑菌作用与其病原物竞争空间、氧气、营养
和水份的能力密切相关
其中植病生防菌的定殖能力被认为是决定生防效果的
重要因素之一
生防菌通过移植于根系和优先占领根系与其他微生物
进行营养和位点竞争,来抑制根上的有害根际细菌和有 害真菌生长
2 生防菌与病原的竞争作用
土壤杆菌产生的细菌素
芽孢杆菌产生的抗菌物质对 真菌生长的抑制作用
西瓜枯萎
E26细菌素粗提物抑菌活性测定
芽孢杆菌产生的抗菌物质对 真菌生长的抑制作用
苹果腐烂
银泰(银杏提取物为模版)
多枝柽柳丙酮提取 物(每ml含1g干
样)
改良植保1号100倍液抑制叶霉
1)对细胞壁和生物膜形态和结构的干扰和影 响;
抗生素对菌体细胞壁合成 示例1:青霉素、头孢菌素等
虫的专性寄生细菌,由于其具有抗性内生孢子,易于附着线虫体 壁和侵染线虫,寄生后又可产生大量孢子,再次实现侵染,且性 能稳定,对线虫防效显著。
重寄生作用
Trichoderma colonizing Pythium
趋化性运动→识别→粘着→分泌胞外酶(几丁质 酶、β-葡聚糖酶)→分解寄主菌丝或菌核胞壁
(Peter,1990;Yigal,1999)
示例1:青霉素、头孢菌素等主 要是作用于细胞壁粘肽合成, 同时对细胞质膜中的酶和类脂 中间体也起作用。
示例2:匹马霉素等多烯类抗 生素选择地和真菌细胞质膜中 的麦角甾醇结合,导致细胞质 膜渗透性的改变。造成细胞内 物质的泄漏,起到抑菌作用。
示例3:缬安霉素等聚醚类抗 生素,它们充当质膜上离子载 体的作用。阻碍细胞内外离子 的正常运转,导致细胞调节渗 透压能力的丧失,从而引起细 胞死亡。
*用液体闪烁计数仪测定比较 经处理的各样品放射性强 度,确定药剂对病菌体细胞 DNA、RNA和蛋白质合成的影 响。
(参照Hendson(1983)方法)
示例1:抗霉素A(Antimycin A)是呼吸链的电子 传递抑制剂,抑制细胞色素b与细胞色素C1之间的 电子传递 。
示例2:短杆菌素S是作为电子传递和氧化磷酸化 过程的解偶联剂而起作用。还有些抗生素抑制ATP 从线粒体向细胞质的运输。 6) 抗生素作用于杂草的光合系统
首个天敌生物农药获登记 2010年2月
• 一种名为“松毛虫赤眼蜂·松毛虫质型多角体病毒杀虫卡” 的生物农药,获得了农业部农药检定所的审定和登记,这是 首个获得国家登记的天敌生物农药产品。
• “松质·赤眼蜂”杀虫卡是由中科院武汉病毒所结合多年利 用病毒治虫的经验发明的。它是利用“卵寄生蜂传递病毒防 治害虫”方法,将松毛虫赤眼蜂和松毛虫质多角体病毒结 合,使初孵幼虫染病,在害虫种群内诱发流行病,达到控制 害虫的目的。
六、生物农药的作用机制
Question & Answer
1、农药对靶标生物和寄主都有那些作用? 2、植物源农药和抗生素的主要作用方式? 3、活体农药的主要作用方式? 4、未来生物农药研究的重点?
生物农药作用机制
• 撷抗作用(antibiosis):定化学结构 • 竞争作用 (competition):活体与活体
Trichoderma coiling Rhizoctonia

杀 死
菌 作 用



Eidi et al (2000)通过光学和电子显微镜研究

发现Trichoderma spp.能缠绕或生长在Rhizoctonia solani上并且能穿透其菌丝进入内部生长,当
原 Trichoderma spp.与Rhizoctonia solani相接触时

在Trichoderma spp.分枝末端能产生象附着胞一样 的结构,通过这些结构Trichoderma spp.附着在
Rhizoctonia solani上面,导致其崩漏或死亡。
Trichoderma punctures in Rhizoctonia hyphae
病原菌细胞形成空泡、消解
天敌农药及其它
侵染位点的竞争 营养竞争 • 重寄生作用(hyperparasitism) • 捕食作用(predation) • 诱导寄主抗病(虫)性:寄主与其它因子 (induced resistance to pest)
1、撷抗作用(antibiosis)
类别:重点为植物源农药,抗生素农药(杀菌、杀虫) 等具有固定化学结构的农药(类似化学农药)
第四讲 主要知识点回顾
1. 生物农药作用机制?
(生物农药对靶标生物和寄主都有那些作用?)
2.植物源农药和抗生素的主要作用方式? 3.活体农药的主要作用方式?
遗留思考题:??
第二章、生物农药和生物防治
一、生物农药基本概念 二、生物农药分类 三、生物农药的研究历史与现状 四、生物农药的特点 五、生物农药各论 六、生物农药作用机制
2) 营养竞争 由于生防菌的大量应用或生防菌
的快速生长减少了病原菌可利用的营 养物质 。
研究营养竞争的研究方法较少
竞争作用(木霉对立枯丝核菌)
3 重寄生作用
3.1 病原物被其他微生物寄生的现象。
示例1:豌豆种子用木霉拌种可防治苗期立枯病和猝倒病。 木霉菌(Trichoderma)可以直接进行重寄生,其菌丝可穿透
农药管理要求: 转基因生物除转基因微生物外,其他目 前暂不在药检所办理登记,而且目前申请登记的较少。
第三讲 主要知识点回顾
1. 生物农药的主要特点? 植物源: 最古老的三种商品化生物农药;
问题:除登记成分外,含有不确定的物质。 成本:资源问题/仿生合成,跨学科 抗生素:几个品种
传统杀菌剂:井岗霉素 创制性杀菌剂:金链霉素 杀虫剂:阿维菌素;多杀菌素(spinosad) 问题:抗药性 硫酸链霉素 研究目标:在生物农药研究的基础上,进行农药的结 构人工合成、修饰改造、仿生合成。
Prospects for further Activities
Biocontrol Agent
Seed Treatment with Bio-control Agent
BCA screening: Bacillus subtilis
Effect on the targets (pathogens) Control effect in green house Gfp-Bs for mechanism research
示例
立枯丝核菌的其他生防因子 如一种取食真菌的弹尾目昆虫( Proisotoma minuta) 线虫中的燕麦滑刃线虫(Aphelenchus avenae) 食菌性变形虫(Vampyrellid) 无致病性或衰退的立枯丝核菌菌株
3.2 天敌---赤眼蜂的寄生
释放赤眼蜂是生物防治中的有效的办法,其防 治对象是条螟、二点暝、黄暝,赤眼蜂把螟虫 卵作为寄生体,寄生于暝虫卵之中,螟虫卵由 红色变为黑色属正常寄生,达到破坏螟虫卵的 目的,起到防治效果。
•Bialaphos是第一个注册的抗生素除草剂,它经叶面被杂 草吸收后,抑制谷胺酰胺的合成,造成植物体内氨的积 累,从而抑制叶绿素的光合作用,杀死杂草。
3)对菌体核酸合成的干扰作用
影 • 影响DNA的合
成; • 影响RNA的合
成;
博莱霉素,利福霉素 核苷类似物
示例1:土壤杆菌素84结构 与ATP相似,干扰敏感菌 DNA和RNA的合成
病菌菌丝,在其中产生吸器,使原生质浓缩、消解,病菌细胞成 为空泡。哈茨木霉和钩木霉可以寄生立枯丝核菌和齐整小核菌菌 丝。
示例2:有些真菌可以寄生于植物病原线虫,其分生孢子粘在线
虫体表后,很快侵入线虫体,用吸收菌丝吸取内含物。 大豆保根菌剂
示例3:巴氏杆菌属(Pasteuria penetrans)是一类植物病原线
1)侵染位点的竞争:
示例1:K84成功防治根癌病的一个重要因素是其具有良 好的位点竞争能力。K84能群集于植物表面,抢先占领 受伤位点并定植,从而阻止或减少病原菌的侵入。 示例2:荧光假单胞杆菌通过竞争占据有利的位置并吸收 根系分泌物,从而抑制根部病害的发生。 试验设计:HOW TO DO?
生防菌具有良好的位点竞争能力,抢先占领受伤位点并定植,阻 止或减少病原物的侵入。
如何证明?混合接种
试验设计:HOW TO DO? 如何证明?混合接种 Nhomakorabea先接致病菌
致病菌和生防菌 同时接种
先接生防菌
如何证明?混合接种
CK
生防菌 (1)生防菌 根癌菌+生防菌 (1)根癌菌 根癌菌
(2)根癌菌
(2)生防菌
生 防 菌 的 定 殖 动 态
绿色荧光蛋白 (Green
fluorescent protein,GFP)
4)对蛋白质合成的干扰作用
• 抑制氨基酸的掺入
• 阻碍氨酰-tRNA与核 糖体的结合
• 抑制肽基转移酶
• 抑制起始复合物的 形成
杀稻瘟菌素S (Tanaka,
1971)
春雷霉素 (Okuyama,et al,
1975)
方法:同位素标记方法
* 在病原菌培养过程中,同 时掺入不同浓度的农药溶 液,3H-腺嘌呤核苷、3H-尿 嘌呤核苷及3H-亮氨酸,
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