农药室内生物测定技术与方法

农药室内生物测定技术与方法

张宗俭

(沈阳化工研究院农药生物测定中，沈阳110021)

一、农药生物测定的含义及其用途

农药生物测定是指利用靶标生物(昆虫、螨类、病原微生物、线虫、植物等)的活体或离体器官、组织、细胞或其代谢物等(如酶、蛋白质等)为试材，测试或鉴别生物活性物质的类型、反应症状或其活性大小的一种方法。简单地说，农药生物测定技术就是利用靶标生物等对药剂的反应来鉴别农药毒力或药效的一种技术。

农药生物测定主要包括杀虫剂(杀螨剂)、杀菌剂(杀线虫或抗病毒剂等)、除草剂、杀鼠剂以及植物生长调节物质等的生物测定技术。它涉及靶标生物、测试物质(药剂)、反应症状及强度、测试环境条件等多方面的因素。一个好的生物测定技术或方法应具备易于操作、结果反应灵敏、重现性好、且使用物质的剂量与反应之间有良好的相关性。

农药生物测定技术与农药的使用和开发同时产生，经过长期不懈创新、完善和发展，已经成为研究生理活性物质、靶标生物以及反应强度三者关系的一项专门技术，被广泛应用于新农药的筛选以及作用特性和应用技术评价等研究之中。纵观目前农药生物测定的研究概况，室内农药生物测定技术主要应用于以下几个方面：

1．刨制农药生物活性筛选研究：随着农业生产的发展和人们对地球环境生态和人类健康等的要求不断提高，高效、低毒、环境友好型新农药的开发应用给人类社会和生产企业带来巨大的效益，但同时也由于新农药开发的难度与费用日益增加，如何利用生物测定技术快速高效地筛选新化合物，并准确评价其生物活性以及应用技术，估测其农药生物评价技术报告会市场前景及将来在市场上的占有率和利润额，是决定其创制农药研究

成功与否的关键。

利用生物测定方法研究同一类结构或同一作用类型化合物的化学结构与生物活性关系的规律(sAR)以及与靶标作用位点的结合关系，为定向创制新农药和计算机辅助设计新化合物提供基础数据和理论依据。生物活性筛选被称为农药创制的“眼睛”．对新农药开发研究起着举足轻重的作用。

2．研究农药的理化性质、$,JN力NT类型、加工方法与其生物活性及其安全性之间的关系，为剂型加工和生产应用服务：农药制剂的加工及助剂的选择和应用与其有效成分的生物活性、安全性以及应用技术和田间使用效果密切相关，好的加工剂型与工艺不仅可改善有效成分的生物活性，增加对保护作物的安全性，并且可以减少对生态环境的污染。

3．测定或比较不同农药对靶标生物或测试对象(昆虫、螨类、病原菌、杂草、鼠类等的毒力或药效，指导生产中农药的正确选择和应用。

4．研究农药的作用方式、生理效应以及对植物的影响：杀虫剂有触杀、内吸、胃毒、不育、拒食、忌避、引诱等作用；杀菌剂是属杀菌作用(影响生长、萌发或附着胞的形成，引起菌体细胞膨胀、原生质体和线粒体瓦解以及细胞壁、细胞膜破坏等，如铜、汞制剂)，还是抑菌作用(抑制菌体生命活动的某个过程，如许多有机农药，尤其是内吸杀菌剂)。杀菌作用表现多是影响菌体的生物氧化，表现为孢子不能萌发；抑菌作用多是影响菌体的生物合成，孢子萌发后芽管或菌丝不能继续生长。也可用于研究杀菌剂的化学防治原理，是属于保护剂、治疗剂或化学免疫剂。化学保护剂应在植物感病之前使用，杀灭病原菌或防止病菌侵；化学治疗剂则在植物发病后早期使用，以阻止病害农药室内生物测定技术与方法张宗俭

发展而使植物恢复健康；化学免疫剂则主要是提高或诱导植物的抗病性，使其免于发病(如乙瞵铝，噻瘟唑等)。除草剂的杀草谱确定，使用技术(苗前、苗后)，作用方式或机理等研究

也均离不开生物测定。

5．研究有害生物的发育阶段(昆虫的卵、龄期等，病菌的发生入侵时期、侵染体状态等以及杂草的种群组成和发育时期)、生理状态(品系、耐药性和生长情况等)以及环境条件(光照、温度、湿度、土壤水分、质地等)与农药药效的关系。以便正确制订使用时期、剂量以及施药方法等，做到科学用药，适时用药。

6．筛选和测定农药混剂组合、配比以及农药增效剂。以提高药效，扩大防治谱、减少用药量、降低用药成本以及对环境的不良影响。

7．测定、监测或预测有害生物对农药的抗性水平以及抗性发展，从丽克服或延缓抗性的发展，延长新品种的使用寿命、降低新农药开发研究风险。

8．微量生物活性物质的定性、定量分析：利用生物测定技术以及特定化学物质的出现效应及其强度与其剂量的相关性，定性分析追踪生理活性物质的有无以及含量大小或者残留动态等。尤其是一些天然产物或新的特异性化学物质，在未建立化学分析方法之前，常利用灵敏度较高的生物测定方法进行定性、定量分析。

9．测定农药对植物的药害症状和影晌程度、对非靶标生物(高等动物、天敌昆虫、土壤微生物等)的毒性以及影响。综上所述，农药生物测定及其应用范围十分广泛。随着农药科学及其农药工业的迅速发展，农药生物测定作为新农药创制和合理科学使用农药以及农药药理学、毒理学及环境毒理学等研究的重要手段，得到了极大的丰富和发展。国外大型农药研究机构不断投入资金和技术，发展、健全其农药筛选机构。改进筛选方法，模拟各种环境条件，农药生物评价技术报告会改进和强化其试验设备和仪器，建立国际性的农药大田试验网．提高和培训农药生测技术人员，以促进新农药的研制和开发。许多农药公司增设了高快速筛选技术以及分子生物学和基因工程研究部门，以满足现代农药研究的需要。我国也于近年相继建成农药国家工程研究中心(沈阳、南开)和国家南：)亨农药创制中心(上海、南京、浙江、湖南基地)，投入大量资金和经费，建立了较高水平的生测试验室，以适应我国创制农药发展的需要。但由于我国新农药创制起步晚，虽然在农药生测研究方面也做了许多工作，但就创制化合物活性筛选方面与国外发达国家相比差距仍然很大：就生测筛选的条件建设，仪器配置以及方法建立，尤其是标准化操作程序(SOP—Standard Operation Procedure)和GLP(GoodLaboratory Practice)建立方面还需做很多努力；有关生测技术人员的培训以及创制农药研究体系的建设和运做等方面仍需加大投入力度，以确保创制农药研究的快速、健康发展。

二、农药生物测定的基本原理和方法在农药生物测定研究中，靶标生物的种类、发育阶段和生理状态等对农药的毒力或药效影响很大；药剂本身的理化特性、加工剂型、助剂种类与含量等也影响药效：而测试环境条件对靶标生物以及靶标生物对药剂的反应程度也存在根大的影响。环境条件、供试药剂、靶标生物三者之间相互作用，相互影响。所以，在进行农药生物测定试验对，必须严格控制各种影响因子，以确保试验结果的可靠性，可比性以及重现性。在设计和进行农药生物测定试验研究时，必须掌握和了解以下基本原则：

1．标准化靶标试材的选择及繁育：不同靶标生物对药剂的反应各不相同，原则上任何生物体或其活体器官、组织、细胞等均可以作为农药室内生物测定技术与方法张宗俭45生测靶标选择或用于测试。在农药生物测定研究中，靶标生物的选择应具备以下几个条件：①在分类学上，经济上或地域上有一定代表性的昆虫、病菌或杂草等。②对药剂敏感性符合要求，且对药剂的反应以及程度便于定性、定量测定，且与剂量有良好的相关性。⑧易于移取、控制和进行试验操作。④易于大规模工业化培养、繁育和保存，以便保证终年供给。不园地区或季节的限制而影响试验的开展。⑤种群纯正，个体间差异小，生理标准均一。

2．明确药剂的结构、组成及其有效成分含量：所有测试试验的物质均应是纯品或原药(原油或原粉)，结构明确：若为制剂应了解确切的有效成分含量，若有添加剂和助剂也应了解