第十一讲 生物农药

生物农药
1 生物农药概述
• 据联合国粮农组织(FAO)估计,全世界每年因病虫害造成的损 失约占粮食总产量的1/4，除了造成农产品减产外,还直接造 成农产品品质下降。
• 我国是一个以种植业为基础的农业大国，近几年来农作物 病虫害常年发生面积大约有3.6亿hm2，每年损失粮食约 1600万t，每年需使用近百万吨化学农药制剂防治病虫害,导 致了20%以上的果蔬和10%以上的粮食农药含量超标,给人们 的健康和生态环境带来了巨大的安全隐患。 • 生物农药具有对人、畜及生态环境影响小，对农产品无污 染，对靶标害虫针对性强，有利于保护害虫天敌以及害虫 不易产生抗性等优点，是防治害虫最有效途径之一，也是 绿色农业的理想选择。
特点之三——开发效率高 • 由于化学新药筛选成功率愈来愈低,对新药 性能的要求愈来愈高，因此新药筛选越来 越困难。筛选化学农药的机率只有1/20000， 而生物农药的成功率是1/5000。化学农药的 开发周期、开发费用和注册费分别是生物 农药的3倍、40倍和100倍。 • 这种状况迫使农药企业寻求新的发展途径, 有更多的投入来开发生物农药。
• 苏云金芽孢杆菌杀虫剂是目前世界上用途 最广、产量最大、应用最成功的微生物杀 虫剂,占微生物杀虫剂总量的95%以上,已有 60多个国家登记了120多个品种,广泛应用于 防治农业、林业和贮藏的害虫。
3.3 杂草的微生物防治
1 、微生物除草剂的除草原理
微生物的代谢产物（抗生素、毒素、激素 、色素）中有使植物感病，产生病斑或枯萎 的活性物质成分，而这种活性物质成分侵入 寄主植物，使其感病，破坏其细胞结构，以 达到杂草防治的目的。
全世界有40%的药物来源于植物。我国是 中草药资源最丰富的国家，有详细记载的近 5000种。中草药治疗疾病的历史上千年，中 医药已形成完整的科学体系。对于植物药效 成分的研究已形成“天然药物化学”研究的 新领域。 药用植物中具有药物功能的物质种类繁多 ，结构复杂。除小分子的天然有机化合物以 外，还有多种生物大分子活性物质。
1.1 生物农药的定义 指利用生物活体（真菌、细菌、昆虫病 毒、转基因生物、天敌等）或其代谢产物 （信息素、生长素、萘乙酸、2，4-D等）针 对农业有害生物进行杀灭或抑制的制剂。
1.2 生物农药分类 • 生物农药包括细菌、真菌、病毒、植物、 昆虫激素、农用抗生素、植物生长调节剂 和抗病虫草害的转基因植物等。
优势
• 有效减少化学药物带 来的对环境和公共安 全的威胁 • 常常具有特异性 • 切实的避免农作物的 经济损失 成 功 应 用
带 来 的 问 题 • 易产生抗性 • 破坏生态平衡 • 危害生物安全
• 成本高 • 技术不成熟
劣势
思考题：
1、生物农药的含义及其优越性 2、植物源农药、动物源农药、微生物 源农药的有关知识。
常见植物源物质
① 生物碱
许多生物碱已经用作医学上的药物。如
吗啡等生物碱通常从鸦片中提取，用作神
经麻
② 苷类物质
利用人参愈伤组织培养生产皂苷已 进入工厂化生产。
③ 醌类物质
利用紫草、决明等愈伤组织培养， 生产具有抗细菌活性的醌类物质。
④ 蛋白质
2.3 举例 植物源农药——印楝
• 印楝(Azadirachta indica A. Juss.)是楝科楝属乔木， 原产于印度次大陆，具有杀虫、杀菌和杀线虫等 多种生物活性。1968年联合国在一份报告中称印 楝是“本世纪对当地居民的最大恩赐”，印楝被 美国农业部誉为“可解决全球问题的树”。印楝 杀虫剂是当今世界公认的最优秀的生物农药之一， 其国际影响与市场空间日益扩大。从印楝中发现 了以印楝素(aza-dirachtin)为主的80余种杀虫活性 物质，对10余目400多种农、林、储粮和卫生害虫 有生物活性。
酶制剂 菜豆悬浮细胞培养液中，检查
到有过氧化酶等多种酶类物质，且 活性较高。
胰岛素 商品胰岛素多数从动物的胰脏提 取，但价格昂贵。 从苦瓜离体培养物种可提取胰岛 素。
⑤ 食品添加剂
色素
单冠毛菊的愈伤组织，可提取红色的花色
素；葡萄细胞培养，可获得花色素和苷色素
；甜菜和菠菜培养，可获得甜菜苷。
芳香油、香精
• 杀虫剂有效成分与乙酰胆碱受体结合，干 扰神经系统的正常功能，如川楝素可对昆 虫下颚瘤状栓锥感受器产生抑制作用，而 这种抑制作用使神经系统内取食刺激信息 传递中断，幼虫失去味觉功能而表现为拒 食作用。 • 能与离子通道载体蛋白结合, 阻止或促进离 子的转运, 如胡椒素、西藜芦生物碱、墙草 碱都能与细胞膜上的钠离子通道蛋白结合, 延长通道开放时间, 引起虫体休克死亡。
我国应用植物病原菌防治杂草的起步较早，是首先将该技 术大面积应用于生产的国家之一。
20世纪60年代“鲁保一号”防除大豆田菟丝子
4 动物源农药
• 动物源农药的定义
• 动物源农药的分类
4.1
定义
由动物体本身或由动物体分泌的具有杀 灭害虫或影响害虫正常生长的物质制成的 农药
4.2 动物源农药分类
• （1）动物毒素：沙蚕毒素类杀虫剂、其他毒素主 要有蝎子毒素、蛇毒素、芋螺毒素、蜘蛛毒素、 海葵毒素。 • （2）昆虫内激素：内激素是由体内的内分泌器官 分泌的,昆虫的个体发育主要是脑激素、蜕皮激素 和保幼激素共同协调控制的。 • （3）昆虫外激素—信息素：引起其他个体的某种 行为反应,包括引诱、刺激、抑制、控制摄食或产 卵、交配、集合、报警、防御等功能 • （4）天敌动物
芳香油一般是在植物的特殊结构
中合成的。据研究，黄菊、鸡冠紫 苏等植物的培养细胞能合成芳香油
，并可从愈伤组织中提取之。并且
鸡冠紫苏的培养细胞能合成香精。
⑥ 农药
从除虫菊的愈伤组织中可提取 除虫菊酯，除虫菊是一种特别有效
的杀虫剂。虽然人工可以合成拟除
虫菊酯，但昆虫会逐渐产生抗性，
且污染环境。
2.2 植物源杀虫剂的作用机理分类
3、国内外微生物除草剂的研究概况
1981年De Vine在美国被登记注册为第一 个生物除草剂，用于柑橘园防治莫伦藤。 • Biomal是由加拿大农业调查研究所开发、 Philom Bios公司于1992年商品化的一种干 粉剂，用于防治圆叶锦葵、茼麻。 • 另外，从1986年开始，欧洲杂草学会、菲 律宾、澳大利亚等都对除草剂进行了大量的 研究。 •
2、有除草潜能的微生物类型
（一） 真菌 • 目前报道的有除草潜能的真菌主要有9个 属，分别是：刺盘孢菌属、疫霉属、镰刀菌 属、交链孢霉属、柄锈霉属、尾孢霉属、叶 黑粉菌属、壳单孢菌属和核盘菌属。 • 真菌是微生物除草剂研究最多的，其中刺 盘孢菌属报道的情况最多。
（二）细菌
具有除草潜能的细菌主要是根际细菌，有7 个属：假单孢菌属、肠杆菌属、黄杆菌属、 柠檬酸细菌属、无色杆菌属、产碱杆菌属、 黄单胞细菌。 • 黄单胞菌属既是重要的植物病原菌，也是 工业上应用较多的一类细菌。 • 在加拿大，从草原土壤中已分离出1000株 以上的细菌作为防除一年生杂草的目标菌株 。 •
动物源生 化农药 生 物 化 生物 来 学 农药 农 药 生 物 源体 农 药 动物体 农药 植物体 农药
植物源生 化农药
微生物源生 化农药
微生物体 农药
1.3 与传统化学农药比较
特点之一——安全可靠 • 生物农药可减少农药对环境的污染,确保人 畜安全,不易使害虫产生抗药性,对生态有保 护作用。
特点之二——经济效益明显 • 虽然生物农药的生产成本稍高于化学农药, 但生物农药可以广泛用于绿色食品和有机 食品的生产,提高农作物的品质,因而产生更 大的经济效益。 如现在绿色蔬菜或有机蔬菜等的市场价 格要比使用化学农药的高10倍之多,如有机 草莓出口欧盟价格是6元/kg,而使用常规化 学农药的草莓价格仅为0· 6元/kg
2.1 植物源农药
定义：指利用植物的某些部位（根、茎、
叶、花或果实）所含的稳定的有效成分，按 一定的方法对受体植物进行使用后，使其免 遭或减轻病、虫、杂草等有害生物为害的植 物源制剂。
植 物 源 抗 菌 、 杀 菌 农 药 资 源
• 地球上有着丰富的杀虫植物资源, 有些植物 体内含有的某些成分如烟碱、苦参碱、印 楝素、川楝素、茼篙素、异羊角扭甙、茶 皂素、鱼藤酮、除虫菊酯、植物精油和转 基因植物( 种子) 等，这些都可以可以用来 杀虫, 我们把这些植物称之为杀虫植物。
3 微生物源农药
• （1）微生物源农药定义 • （2）微生物源农药分类及来源 • （3）举例——微生物源农药杀虫机理
3.1 微生物农药
定义：
直接利用细菌、真菌和病毒等产生的天 然活性物质或生物活体本身开发的，对植 物病虫草害进行防治的农药。
3.2 微生物源农药分类
• （1）微生物杀虫剂:细菌杀虫剂、真菌杀虫剂、病毒 杀虫剂、微孢子杀虫剂、线虫杀虫剂 • （2）微生物杀菌剂：微生物杀菌剂是一类控制植物 病原菌的制剂,主要有农用抗生素、细菌杀菌剂、真 菌杀菌剂和病毒杀菌剂等类型 • （3）微生物除草剂：活体微生物除草剂、农用抗生 素除草剂
• 影响昆虫激素代谢，干扰生活史周期的进 程, 如印楝素具有抗昆虫蜕皮激素的作用， 进而干扰其蜕皮，导致昆虫产生形态上的 缺陷。 • 破坏昆虫消化系统，造成虫体死亡，如苦 参碱、金雀花碱对昆虫具有胃毒麻痹作用， 致使昆虫不进食或饱食而致死。 • 抑制昆虫呼吸，导致虫体窒息而死，如奈 醌类物质作用于线粒体复合体，抑制呼吸 作用。
生物农药主要不足点
• 见效慢，它难以对付爆发性、毁灭性的病 虫害。 • 在环保问题上的优势也是相对而言的。比 如说污染小,但并不是没有污染。例如齐墩 霉素的毒性也是比较高的。 • 一种药只能治一种害虫,不能混合使用,如果 田里有几种害虫,那就得把几种药分别喷洒 几遍。 • 稳定性差。
2 植物源农药