天然農(nóng)藥的研究

1、第一痘農(nóng)藥交流會(huì)論文集：壤蘩；壤鬟摹鞲≮二天然農(nóng)藥的研究徐偉松胡美英江定心(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)昆蟲毒理研究室，廣州五山，510642)摘要：本文討論了生物，生物源農(nóng)藥的基本概念，對(duì)生物農(nóng)藥，包括植物源農(nóng)藥、動(dòng)物農(nóng)藥、微生物農(nóng)藥的研究情況作了簡(jiǎn)要的概述。關(guān)鍵詞：生物，生物源農(nóng)藥植物源農(nóng)藥微生物農(nóng)藥1前言生物源農(nóng)藥即利用生物資源開發(fā)的農(nóng)藥，狹義上指直接利用生物產(chǎn)生的天然活性物質(zhì)或生物活體作為農(nóng)藥。廣義上還包括按天然物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)或類似衍生結(jié)構(gòu)人工

2、合成的農(nóng)藥。人們一般把昆蟲信息素、植物源農(nóng)藥和微生物農(nóng)藥等統(tǒng)稱為生物農(nóng)藥。而天然農(nóng)藥的概念則更為復(fù)雜，一般的理解認(rèn)為凡是來(lái)自自然界的、天然存在的或從其中衍生而來(lái)的用于防治對(duì)人類有害的生物的各種物質(zhì)都有應(yīng)屬于天然農(nóng)藥的范疇，它是與人工化學(xué)合成的有機(jī)農(nóng)藥相對(duì)立的一個(gè)概念。生物農(nóng)藥與生物源農(nóng)藥又是一對(duì)不同的概念，前者指在農(nóng)業(yè)有害生物防治中作為防治手段的活的生物體本身，如天敵昆蟲、天敵微生物及通過遺傳工程改良的天敵動(dòng)物和微生物菌，其中，表達(dá)農(nóng)藥

3、活性物質(zhì)的轉(zhuǎn)基因作物又被稱為植物一農(nóng)藥或植物表達(dá)保護(hù)劑；而后者是指由活的生物體產(chǎn)生的對(duì)有害生物的活性物質(zhì)，正因?yàn)槿绱?，一些生物源農(nóng)藥也稱為生物化學(xué)農(nóng)藥”1。后來(lái)人為地把在實(shí)驗(yàn)室合成的生物源的類似物也稱為生物源農(nóng)藥包括植物源農(nóng)藥、動(dòng)物源農(nóng)藥(昆蟲外激素類)、昆蟲生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑及微生物源農(nóng)藥等。美國(guó)環(huán)保局已正式確定將近來(lái)發(fā)展迅速的轉(zhuǎn)基因作物列入農(nóng)藥范疇，但轉(zhuǎn)基因作物也因其本身存在的諸如經(jīng)濟(jì)效益和潛在問題等的影響，人們對(duì)其大規(guī)模地推廣應(yīng)用還有種種

4、顧慮”o。在農(nóng)藥的發(fā)展歷史中，生物源農(nóng)藥是最古老的一類。早在公元前的文獻(xiàn)中已有記載，古人采集某些動(dòng)植物用撒灰、浸拌、熏等方法來(lái)防治有害生物。19世紀(jì)以來(lái)，植物性殺蟲劑除蟲菊酯、魚藤酮和煙堿發(fā)展為商品化制劑并廣泛應(yīng)用。到20世紀(jì)早期，又成功開發(fā)了以蘇云金桿菌為代表的微生物殺蟲劑。30年代，數(shù)種植物內(nèi)源激素也被成功地運(yùn)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上來(lái)。60年代以來(lái)，新一代的生物源農(nóng)藥得到了加速發(fā)展，從1985年到1995年，生物農(nóng)藥的年增長(zhǎng)率高達(dá)25％L3

5、J。其中，農(nóng)用抗生索和活體微生物農(nóng)藥已發(fā)展成為重要的農(nóng)藥類型。中國(guó)是生物農(nóng)藥生產(chǎn)和使用大國(guó)。據(jù)統(tǒng)汁，到1998年底，我國(guó)正式生產(chǎn)生物農(nóng)藥品種達(dá)40多種，生產(chǎn)企業(yè)有近200家，產(chǎn)量接近lo萬(wàn)噸制劑，使用面積約4億畝次”】。生物農(nóng)藥對(duì)促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、保持生態(tài)環(huán)境起到了重要的作用。2植物源農(nóng)藥天然產(chǎn)物農(nóng)藥主要是指以植物、動(dòng)物、微生物等產(chǎn)生的對(duì)有害生物具有活性的次生代謝產(chǎn)物開發(fā)的農(nóng)藥。次生代謝物質(zhì)是生物體內(nèi)支代謝途徑的最后產(chǎn)物，其中80％來(lái)自

6、植物”。。植物中次生代謝物質(zhì)的產(chǎn)生，是生物間，特別是植物和昆蟲之間協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果。估汁全世界有近50萬(wàn)種植物，而對(duì)其化學(xué)成分作過研究的僅占10％；植物中的次生代謝物質(zhì)超過400，000種，而僅有10，000種左右鑒定了分子結(jié)構(gòu)”】?，F(xiàn)在已知的有殺蟲活性的植物達(dá)4，000多種，其中可用來(lái)殺蟲的植物有2，400種，其中對(duì)害蟲有忌避活性的279種，對(duì)昆蟲具有拒食活性的384種，引誘活性的28種，引起昆蟲不育的4種，調(diào)節(jié)昆蟲生長(zhǎng)發(fā)育的31種。另

7、具有殺菌活性的有2，000多種，具有除草活性的有l(wèi)，000多種殺螨活性的有39種，殺線蟲活性的有108種，殺鼠活性的有109種，殺軟體動(dòng)物的有20多種，抗真菌的有94種，抗細(xì)菌的有11種，抗病毒的有17種。麓j綜述：『篇著眼于環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，植物源殺蟲劑的發(fā)展應(yīng)加強(qiáng)其定向合成、毒理學(xué)研究及科學(xué)使用技術(shù)等和新穎、高效、低用量的農(nóng)藥應(yīng)用技術(shù)的研究。要把生物農(nóng)藥與遺傳工程結(jié)合起來(lái)，開發(fā)新的生物農(nóng)藥及新的劑型，發(fā)展不危害環(huán)境的高效低殘留農(nóng)藥和

8、生物農(nóng)藥。應(yīng)該使植物源殺蟲劑的研究開發(fā)與殺蟲植物的綜合利用結(jié)合起來(lái)，充分發(fā)掘植物這一天然的寶藏。3動(dòng)物源農(nóng)藥31昆蟲激素昆蟲激素大多是長(zhǎng)鏈不飽和烴的醇、醛、酯、酮及其環(huán)氧化合物等之中兩種或兩種以上的混合物。現(xiàn)在人們已可眥根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行人工合成，有的還合成了昆蟲激素的類似物，其生物活性比原物質(zhì)更高，有的已開發(fā)成殺蟲劑產(chǎn)品得到推廣應(yīng)用。如昆蟲蛻皮激素、保幼激素及性激素在蠶業(yè)生產(chǎn)和害蟲防治和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)上得到了廣泛的應(yīng)用。32動(dòng)物毒素不少動(dòng)物

9、在生物過程中也會(huì)產(chǎn)生對(duì)有害其它生物具有毒殺作用的活性物質(zhì)，也已鑒定出了一部分動(dòng)物毒素的化學(xué)結(jié)構(gòu)。如阿根廷蟻產(chǎn)生的防衛(wèi)毒素、大胡蜂產(chǎn)生的曼達(dá)拉毒素等。最引人注目的是以異足索沙蠶產(chǎn)生的沙蠶毒索為模板仿生合成的沙蠶毒素類系列殺蟲劑，如殺蟲雙，巴丹以及新近開發(fā)出的沙蠶磷等”“”J，其中一些品種仍在發(fā)揮著作用。近年來(lái)，隨著生物技術(shù)的發(fā)展，把產(chǎn)生動(dòng)物毒素的基因克隆到一些生防微生物中，從而提高其對(duì)靶標(biāo)生物的致病性和防治率。4微生物農(nóng)藥微生物農(nóng)藥是通過

10、利用微生物活體或其代謝產(chǎn)物進(jìn)行滅蟲、抗病、除草及調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)等作用的。人們最初嘗試?yán)镁G僵菌防治金龜子幼蟲l三l來(lái)，利用微生物防治害蟲已有一百多年的歷史了，但直到191】年貝森納從地中海粉螟中分離出致病芽孢桿菌一蘇云金桿菌(Bt)，才再度引起了人們的注意。據(jù)估計(jì)被人類研究過微生物的僅占自然界存在的1％的生物活性物質(zhì)。但其中不少物質(zhì)都能對(duì)其它病原菌和有害生物產(chǎn)生拮抗或致毒作用。農(nóng)用抗生素已成為微生物農(nóng)藥的主體之一。如滅瘟素、春雷霉素、多抗

11、霉素、有效霉素、井岡霉素和滅粉霉素等用來(lái)防治真菌病害，鏈霉素和土霉素等用來(lái)防治細(xì)菌病害等等。從微生物的代謝產(chǎn)物中尋找殺蟲活性物質(zhì)也是目前研究的一個(gè)熱點(diǎn)，而且已有不少成功的例子。Bt產(chǎn)生的毒蛋白晶體具有很高的殺蟲活性，其產(chǎn)8一內(nèi)毒素基因和殺蟲蛋白基因轉(zhuǎn)入到煙草和棉花等不少作物中，培育成了抗蟲的轉(zhuǎn)基因植物。另外四抗霉素和濟(jì)陽(yáng)霉素等也可用來(lái)防治螨類病害，用于防治雜草為害的雙丙酰膦也是抗生素的一種。從鏈霉菌中分離出的茴香霉素、從黑斑病菌中分離出

12、的細(xì)交鏈孢霉素對(duì)不同的雜草均有一定活性““。人們已從放線菌中發(fā)現(xiàn)和合成了許多對(duì)害蟲高效的殺蟲劑，近年來(lái)開發(fā)生產(chǎn)的阿維菌素、伊維菌素及催殺(Tracer)等具有高效廣譜的特點(diǎn)，對(duì)昆蟲、螨類及家畜體外寄生蟲均有良好的防治作用。我國(guó)研究開發(fā)的“878”和“5406”抗生菌劑也是從放線菌中分離出來(lái)的。土味鏈霉菌的吲哚類代謝物對(duì)釘螺也具有強(qiáng)烈的毒殺作用。41真菌的利用昆蟲病原微生物中，真菌的種類約占60％以上，其中用于防治害蟲或可能用于防治害蟲的

13、，主要是藻狀菌和半知菌類的蟲生真菌，如白僵菌、綠僵菌、黃僵菌、青霉、擬青霉、蚜霉、輪枝霉、座殼孢等。目前已記錄的蟲生真菌共計(jì)48屬9245種(含個(gè)別線蟲病原真菌)。綠僵菌和球孢白僵菌在林業(yè)害蟲防治上的成功應(yīng)用是微生物防治的典范，白僵菌可以寄生700多種昆蟲，近20種螨類。應(yīng)用白僵菌防治松毛蟲和東北地區(qū)玉米螟，年應(yīng)用面積最高達(dá)2000多萬(wàn)畝。根蟲瘟霉也是防治小菜蛾最有潛力的生防病之一。寄生于蚜蟲、介殼蟲、粉虱害蟲等的蠟蚧輪枝菌及粉虱座殼孢