微生物農藥的發(fā)展概況

楊 光，孫長華，李東剛

（黑龍江省質量監(jiān)督檢測研究院，黑龍江 哈爾濱 150050）

1 微生物農藥的產業(yè)狀況

微生物農藥是生物農藥的一種，是指微生物及其微生物的代謝產物，和由它加工而成的、具有殺蟲、殺菌、除草、殺鼠或調節(jié)植物生長等活性的物質[1，2]。

我國是以種植業(yè)為基礎的農業(yè)大國，農作物病蟲害的常年發(fā)生給我國造成巨大的經濟損失，而每年近百萬噸化學農藥制劑的使用，導致了多種作物農藥殘留量超標[3]，嚴重威脅著人們的健康和生態(tài)環(huán)境。而微生物農藥污染小、針對性強的特點恰恰迎合了綠色農業(yè)的需求。因此，微生物農藥產業(yè)化進程較快，早在二十世紀50年代初至70年代末就奠定了較好的基礎，80年代中期發(fā)展尤為迅速[4]。2005年我國各類生物農藥的總需求量占全國農藥市場的11%左右。據2008年統計，目前全球生物農藥年產值約20億美元，并以每年10%～20%的速度遞增，專家預測，到2010年生物農藥將取代20%以上的化學農藥[3]。而微生物農藥占全世界生物農藥產品近90%。在國際市場上，由于歐盟2003年1月31日的農藥禁令給生物農藥讓出了巨大的市場空間[5]，因此，未來我國微生物農藥市場具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2 微生物農藥的種類及應用

根據用途和防治對象的不同，微生物農藥可分為微生物殺蟲劑、微生物殺菌劑、微生物除草劑、微生物殺鼠劑和微生物生長調節(jié)劑等[1，6]。

2.1 微生物殺蟲劑

2.1.1 細菌殺蟲劑 某些細菌對昆蟲有致病或致死作用，利用這一特點將細菌及其所含有的活性成分制成殺蟲制劑即為細菌殺蟲劑。其作用機理為胃毒作用。昆蟲攝入制劑后，通過腸細胞吸收，進入體腔和血液，使之得敗血癥導致全身中毒死亡[7]。

蘇云金芽孢桿菌殺蟲劑是目前世界上用途最廣、產量最大、應用最成功的微生物殺蟲劑[8，9]，蘇云金芽孢桿菌占微生物殺蟲劑總量的95%以上，已有60多個國家登記了120多個品種[10]，廣泛應用于防治農業(yè)、林業(yè)和貯藏的害蟲，主要應用于鱗翅目枯草桿菌、放射性土壤桿菌、洋蔥球莖病假單胞菌、熒光假單胞菌、丁香假單胞菌、灰綠鏈霉菌，對防治土傳性秧苗病和水果及蔬菜病原菌效果很好[11]。此外還有青蟲菌、殺螟桿菌、松毛蟲桿菌、7216桿菌、球形芽孢桿菌等。

2.1.2 真菌殺蟲劑 以分生孢子附著于昆蟲的皮膚，分生孢子吸水后萌發(fā)而長出芽管或形成附著孢，侵入昆蟲體內，菌絲體在蟲體內不斷繁殖，造成病理變化和物理損害，最后導致昆蟲死亡[10]。真菌殺蟲劑具有某些化學殺蟲劑的觸殺性能，并具有防治范圍廣、殘效長、擴散力強等特點。但也存在見效慢，侵染過程較長，受環(huán)境影響較大等缺點[12]。

真菌殺蟲劑種類繁多，包括：白僵菌殺蟲劑、綠僵菌殺蟲劑、擬青霉殺蟲劑及座殼孢菌殺蟲劑。應用真菌殺蟲劑防治害蟲一直受到國內外的廣泛關注，我國開展真菌制劑的研究開發(fā)已有30多年的歷史，目前世界上已記載的殺蟲真菌大約有100個屬，800多個種，其中約50%集中于半知菌亞門，如：白僵菌屬、綠僵菌屬、被毛孢屬、蟪霉屬、輪枝擬青霉屬、棒孢霉屬等[13]。研究最多的是該亞門中的白僵菌[14]，其次是綠僵菌。此外還有擬青霉屬、赤僵菌、蟲生藻菌等;英國、美國等國家還有蚧生輪枝菌、湯普生多毛菌的商品制劑[15]。各種真菌殺蟲劑及其應用范圍見表1。

表1 真菌殺蟲劑種類及其應用范圍[16-21]Tab.1 Fungal insecticide and its application

國際生防組織使用黃綠綠僵菌防治沙漠蝗蟲，美國引進舞毒蛾噬蟲霉防治舞毒蛾，巴西使用金龜子綠僵菌防治甘薯沫蟬等，均取得了顯著效果[22]。

2.1.3 昆蟲病毒殺蟲劑 昆蟲病毒是以昆蟲作為宿主并在宿主種群中流行傳播的一類病毒，沒有細胞結構，主要成分是核酸和蛋白質。病毒侵入昆蟲后，核酸在宿主細胞內進行病毒顆粒復制，產生大量的病毒粒子，促使宿主細胞破裂，導致昆蟲死亡。致病力強、藥效持久、作用專一、對人畜安全。其中研究最多、應用最廣的是核形多角體病毒（NPV），質形多角體病毒（CPV）和顆粒體病毒（GV）[23]。核形多角體病毒主要用于農業(yè)和林業(yè)等害蟲的防治，顆粒體病毒主要用于防治菜青蟲、小菜蛾及黃地老虎等。

2.1.4 微孢子殺蟲劑 微孢子蟲為原生動物，它是經宿主口或卵、皮膚感染，并在其中增殖，使宿主死亡。微孢子蟲宿主范圍廣，包括鱗翅目、直翅目、雙翅目、鞘翅目、半翅目、膜翅目和蜉蝣目的多種昆蟲[24]。當前用于農林防治的微孢子殺蟲劑主要有3種，即行軍蟲微孢子、云杉卷葉蛾微孢子蟲和蝗蟲微孢子蟲。1986年北京農業(yè)大學從美國引進的蝗蟲微孢子蟲（Nosema locstae）在防治草原蝗蟲方面取得了顯著效果，它既能在短時間內迅速降低蟲口密度，又能引起流行病，達到長期防治的目的[2]。

2.1.5 線蟲殺蟲劑 線蟲殺蟲劑是國際上新興的生物殺蟲劑。雖然從嚴格意義上講，線蟲是多細胞真核生物，并不屬于微生物范疇。但線蟲作用于昆蟲的機制和微生物殺蟲劑相似。因此，也就歸為一類微生物殺蟲劑[25]。食蟲的線蟲通過自然傷口穿透蟲體，然后和致病桿菌屬（Xenorhabdus）或光桿狀菌屬（Photorhabdus）的細菌共生。這些細菌能很快得以釋放毒素的方式殺死寄主[26，27]。在腐爛的寄主組織中再產生線蟲。但線蟲對干燥特別敏感，所以它們僅限在潮濕生活環(huán)境中對害蟲進行有效的控制。

斯氏線蟲（Steninernema feltiae）等已在田間用于防治小菜蛾、桃小食心蟲、地老虎、蠅蛆、天牛等害蟲。異小桿線蟲（Heterorhahditis Sp）“泰山1號”已中試生產，防治大蠟螟等害蟲，效果良好[28]。

2.2 微生物殺菌劑

2.2.1 農用抗生素 它是由微生物發(fā)酵過程中產生的次生代謝產物，在低濃度時可抑制或殺滅作物的病、蟲、草害及調節(jié)作物生長發(fā)育。農用抗生素研究開發(fā)在美、日等國均已列入國家重點科研規(guī)劃。以日本發(fā)展最快，居世界領先，先后開發(fā)了春日霉素、滅瘟素、多氧霉素、井岡霉素、滅孢素、殺螨霉素等[29]。我國農用抗生素的研究起步較晚，始于二十世紀50年代初，至今己取得了很大的成績。井岡霉素、農抗120、春日霉素、慶豐霉素、多抗霉素、公主嶺霉素、中生菌素、武夷菌素、科生霉素等農用抗生素品種相繼研制和利用。農抗120是中國農科院生防所針對農作物真菌病原菌，定向篩選的一種抗真菌抗生素。它抗多種真菌病害，如白粉病、炭疽病、枯萎病、紋枯病等有很好的防效，增產顯著[30]。經過幾十年的研究探索，我國對新農用抗生素的篩選方法有較大程度的改進和提高，已篩選出不少農用抗生素新品種，如多效霉素、769、891、5702、86-1、26號等[31]。

2.2.2 細菌殺菌劑 近年來細菌殺菌劑的應用也較為普遍。在國外用放射土壤桿菌k84菌系來防治果樹的根癌病是最成功的例子，并且已商品化。美國報道用草生歐氏桿菌防治梨火疫病效果與鏈霉素相當[29]。沈陽農業(yè)大學生物農藥工程中心利用拮抗木霉和拮抗細菌混合發(fā)酵制成粉劑，成功地防治了保護地蔬菜和甜瓜的苗期病害，該項產品正處于中試階段[32]。其他報道的細菌殺菌劑還有:用來防治黃瓜及煙草炭疽病菌的地衣芽孢桿菌，防治甘藍黑腐病的枯草芽孢桿菌，以及防治水稻紋枯病的假單孢菌等。由于細菌的種類多、數量大、繁殖速度快，且易于人工培養(yǎng)和控制，因此，細菌殺菌劑的研究和開發(fā)具有較大的前景[29]。

2.2.3 真菌殺菌劑 真菌殺菌劑研究和應用最廣泛的是木霉菌，其次是粘帚霉類。我國開發(fā)研制的滅菌靈，主要用于防治各種作物的霜霉病。此外，一些食線蟲真菌可用來防治大豆孢囊線蟲、根結線蟲病害，如淡紫擬青霉用于防治香蕉穿孔線蟲病、馬鈴薯金線蟲病，并提高其產量。以色列開發(fā)出一種名為Trichode的哈茨木霉制劑，能夠防治灰霉病、霜霉病等多種葉部病害。日本山陽公司則開發(fā)了用于防治煙草白絹病的木霉屬菌。WRGrace公司開發(fā)了用于園藝的綠粘帝霉。Ecologicallabs的木隔孢伏革霉被用于森林病害的防治。目前，此類制劑商品化市場尚未形成[33]。

2.3 微生物除草劑

微生物除草劑主要是利用活體生物或其代謝產物來殺滅雜草?；铙w微生物除草劑，目前成為國外的研究和開發(fā)的熱點，其中以真菌除草劑的研究和開發(fā)最為活躍，活體微生物除草劑的作用方式是孢子、菌絲等直接穿透寄主表皮，進入寄主組織、產生毒素，使雜草發(fā)病并逐步蔓延，影響雜草植株正常的生理狀況，導致雜草死亡，從而控制雜草的種群數量[34]。

利用微生物代謝產物除草即為農用抗生素除草劑，以日本的研究最為領先[29]。雙丙氨磷（2-氨基-4-甲基磷酰乙酰）是一種廣譜微生物除草劑，能防治一年生和多年生的雜草，同時具有很高的殺螨活性。除日本明治制果開發(fā)的雙丙氨磷產業(yè)化成功外，其它抗生素除草劑幾乎均未實現產業(yè)化[35]。

據統計，我國目前生物防治病蟲害面積已由1972年的80萬公頃發(fā)展到2007年的2130萬公頃[36]。為了提高微生物活體許多發(fā)達國家也投入了相當大的力量和資金，并廣泛地開展了國際性協作。美國、加拿大、俄羅斯、法國、澳大利亞、日本、比利時、保加利亞、朝鮮、瑞士等國家均在不同方面做了不少有科研價值的工作，目前已有美國、日本等幾個國家利用生物工程技術培育了多種抗病蟲害的農作物新品種[37]。

3 存在的問題

3.1 缺少質量監(jiān)督體系及相關使用規(guī)范

微生物農藥研究力量分散，產品質量不穩(wěn)定，市場混亂，相關部門目前尚沒有公布詳細的使用規(guī)范，而且缺少嚴格的質量監(jiān)督體系。當然，人們已經意識到這一問題的存在。我國已于近期首次發(fā)布了GB/T 21459-2008的一系列共5個微生物類真菌農藥基礎性國家標準，此系列標準是真菌類農藥的首個標準，具有一定探索性和規(guī)范性，根據真菌農藥產品的特點和實際生產情況，創(chuàng)造性地制訂了真菌農藥產品的5種劑型的標準編寫規(guī)范。但規(guī)范中尚未給出菌種鑒別的具體檢測方法，檢測技術需進一步研究。

3.2 微生物農藥的產業(yè)化受限

微生物農藥的產業(yè)化受到多方面原因的限制。與傳統的化學農藥相比，大多數生物農藥，尤其是活體微生物及某些植物提取的抗生素對靶標生物作用緩慢，并且生物農藥的防效和耐儲性均易受環(huán)境條件的影響，壽命有限或需要特殊的方法保持活力?？咕貙Σ【羞x擇作用，易產生抗藥性。真菌毒素對人畜的安全性尚需深入研究。

但是，由于生物遺傳工程技術的迅速發(fā)展[38]，檢測技術的不斷完善，人類對環(huán)境保護需求的增加，微生物農藥必將有著廣闊的發(fā)展前景。

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