微生物殺蟲劑研發(fā)現(xiàn)狀和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展態(tài)勢(shì)

范月蕾趙曉勤陳大明毛開云[ 中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)信息中心，上海 0003； 上海圖書館（上海科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所），上海 0003]

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微生物殺蟲劑研發(fā)現(xiàn)狀和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展態(tài)勢(shì)

范月蕾1趙曉勤2陳大明1毛開云1
[1 中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)信息中心，上海 200031；2 上海圖書館（上?？茖W(xué)技術(shù)情報(bào)研究所），上海 200031]

范月蕾，碩士，助理館員。主要從事生物技術(shù)與相關(guān)產(chǎn)業(yè)的情報(bào)分析，包括產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)，競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)研究等。

E-mail:fanyuelei@sibs.ac.cn

參考文獻(xiàn)① ② ③

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邱德文.生物農(nóng)藥的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)分析.中國(guó)生物防治學(xué)報(bào),2015,31(5):679-684.

韓書友.中國(guó)生物農(nóng)藥發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì).農(nóng)藥市場(chǎng)信息，2015,27:6-9.

微生物殺蟲劑是指將微生物本身及其代謝產(chǎn)物用于農(nóng)業(yè)害蟲防治的一種制劑。具有藥效穩(wěn)定、施用方便、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，包括病毒殺蟲劑、細(xì)菌殺蟲劑、真菌殺蟲劑3種類型。隨著全球微生物農(nóng)藥需求的增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)外微生物殺蟲劑的研發(fā)不斷深入，用于殺蟲劑的病原體種類不斷增多，使用范圍不斷擴(kuò)大，重要性不斷凸顯。文章通過調(diào)研國(guó)內(nèi)外微生物殺蟲劑的研發(fā)現(xiàn)狀，總結(jié)微生物殺蟲劑的發(fā)展趨勢(shì)與存在問題，為我國(guó)發(fā)展微生物殺蟲劑提供參考。

微生物農(nóng)藥（microbial pesticide）是21世紀(jì)農(nóng)藥工業(yè)的新產(chǎn)業(yè)，代表著植物保護(hù)的方向，其最大的優(yōu)勢(shì)在于能克服化學(xué)農(nóng)藥對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染和減少在農(nóng)副產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留量。同時(shí)在示范推廣微生物農(nóng)藥應(yīng)用的過程中，農(nóng)副產(chǎn)品的品質(zhì)和價(jià)格也大幅度上升，有利地促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和農(nóng)民增收。微生物農(nóng)藥按防治對(duì)象分為微生物殺蟲劑（microbial insecticides）、微生物殺菌劑（microbial fungicide）、微生物除草劑（microbial weedicides）、農(nóng)用抗生素（agricultural antibiotics）等。微生物殺蟲劑是目前應(yīng)用最多的生物農(nóng)藥，占整個(gè)生物防治劑的90%以上，包括細(xì)菌殺蟲劑、真菌殺蟲劑、病毒殺蟲劑、微孢子殺蟲劑、線蟲殺蟲劑等。

1 微生物殺蟲劑概述

微生物作為農(nóng)用病害蟲防治可追溯至20世紀(jì)20年代末，歐洲試著利用蘇云金芽孢桿菌（Bacillus thuringiensis）防治玉米螟（Ostrinia nubilalis）；第一個(gè)商品化的微生物農(nóng)藥為蘇力菌孢子制劑，是1938年于法國(guó)上市的 Sporeine產(chǎn)品，用以防治粉螟類（Four moths）。相關(guān)的研發(fā)也從20世紀(jì)90年代開始快速發(fā)展，并陸續(xù)開發(fā)出各種微生物農(nóng)藥產(chǎn)品。目前微生物殺蟲劑的種類很多，已發(fā)現(xiàn)的有2000多種，主要包括細(xì)菌、放線菌、真菌、病毒、立克攻氏體、線蟲和原生動(dòng)物等，國(guó)內(nèi)外研究較多的集中在細(xì)菌、真菌和病毒方面①。

1.1 病毒殺蟲劑

病毒殺蟲劑是利用昆蟲病毒的生命活動(dòng)來控制直接或間接對(duì)人類和環(huán)境造成危害的昆蟲。其主要是利用病毒感染害蟲種群，引發(fā)病毒流行病傳播，造成害蟲持續(xù)感病而亡，從而達(dá)到調(diào)節(jié)害蟲種群數(shù)量、減輕害蟲危害、降低損失的目的。目前，已發(fā)現(xiàn)對(duì)害蟲有活性的昆蟲病毒高達(dá)1200多種，近1700株，以桿狀病毒居多，如核型多角體病毒、質(zhì)型多角體病毒等，約占總體的60%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，昆蟲病毒可對(duì)1100種昆蟲和螨類致病，能夠控制糧食和纖維作物中近30%的主要害蟲。

1.2 細(xì)菌殺蟲劑

細(xì)菌殺蟲劑是利用對(duì)某些昆蟲有致病或致死作用的殺蟲細(xì)菌所含有的活性成分或菌體本身制成的，用于防治和殺死目標(biāo)昆蟲的生物殺蟲制劑。細(xì)菌類殺蟲劑主要作用對(duì)象為咀嚼式口器害蟲，包括鱗翅目、雙翅目及鞘翅目等害蟲。細(xì)菌類殺蟲劑是應(yīng)用最早的微生物源農(nóng)藥之一。目前篩選出的有殺蟲活性的細(xì)菌有100余種，研究和應(yīng)用比較廣泛的主要為一些芽孢桿菌，常見的有蘇云金芽孢桿菌（Bacillus thuringiensis，Bt）、球狀芽孢桿菌（B.sphaericus）、幼蟲芽孢桿菌（B.larvae）、金龜子芽孢桿菌（B.papilliae）和蠟狀芽孢桿菌（B.cereus）等。其中研究最多、使用最廣泛、用量最大的蘇云金芽孢桿菌占了生物源農(nóng)藥市場(chǎng)90%以上的份額，目前全世界已經(jīng)分離到近40 000 株蘇云金芽孢桿菌（包括 72個(gè)血清型），用于農(nóng)林害蟲的防治，可防治的害蟲高達(dá)10個(gè)目600多種。

1.3 真菌殺蟲劑

1873年Metchnikov首次將金龜子綠僵菌用于防治麥田的奧地利金龜子和甜菜象甲，昆蟲病原真菌在防治農(nóng)林害蟲領(lǐng)域首次取得成功。此后，真菌殺蟲劑用于農(nóng)林業(yè)害蟲的生物防治已在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用與發(fā)展。目前，已記載的殺蟲真菌種類約有100個(gè)屬800多種。其中半知菌亞門中有近半的殺蟲真菌，常見的有白僵菌屬（Beauveria）、綠僵菌屬（Metarhizium）、被毛孢屬（Hirsutella Pet.）、蟪霉屬（Nomuraea）、擬青霉屬（Paecilomyce）等。其中，白僵菌的研究和應(yīng)用最為廣泛，常用于防治玉米螟、松毛蟲、茶小象鼻蟲、蠐螬、桃蛀果蛾、葉蟬等。綠僵菌的應(yīng)用也很多，其對(duì)蘋果食心蟲、天牛、蚊幼蟲、金龜子類等具有較好的防治效果。

2 全球微生物殺蟲劑研發(fā)態(tài)勢(shì)

據(jù)全球市場(chǎng)研究咨詢公司Kline最新發(fā)布的報(bào)告《全球生物農(nóng)藥：天然農(nóng)藥和微生物農(nóng)藥概述》，由于大量被用于處理田間作物種子，微生物農(nóng)藥增長(zhǎng)迅猛。過去十年，微生物農(nóng)藥在田間作物的應(yīng)用已經(jīng)從屈指可數(shù)的份額上升到領(lǐng)先的位置，目前約占生物農(nóng)藥總份額的34%。從行業(yè)集中度來，生物農(nóng)藥在產(chǎn)品和公司方面相比傳統(tǒng)植?；瘜W(xué)品更加分散。Kline在調(diào)查的9個(gè)國(guó)家/地區(qū)中，發(fā)現(xiàn)150多家具有可測(cè)量市場(chǎng)份額的公司。前48家公司主要為小型的專業(yè)化公司，僅占生物農(nóng)藥市場(chǎng)的60%，給行業(yè)整合提供了大量空間。此外，拜耳和巴斯夫通過收購(gòu)進(jìn)入生物農(nóng)藥市場(chǎng)，將進(jìn)一步推廣生物農(nóng)藥。拜耳目前已成為全球領(lǐng)先的生物農(nóng)藥供應(yīng)商。

目前，登記作為農(nóng)藥應(yīng)用的微生物殺蟲劑品種有近百種，以病毒類居多，其次是細(xì)菌和真菌類。2011～2015年，全球新登記或已上市的微生物殺蟲劑有22種，其中美國(guó)上市產(chǎn)品居多，有11種（病毒類殺蟲劑居多）（表1）。

表1　2011～2015年全球新登記或已上市的微生物殺蟲劑品種

表1　2011～2015年全球新登記或已上市的微生物殺蟲劑品種　（續(xù)表）

3 國(guó)內(nèi)微生物殺蟲劑研發(fā)態(tài)勢(shì)

隨著我國(guó)生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)品種結(jié)構(gòu)調(diào)整、組織方式創(chuàng)新、防治技術(shù)進(jìn)步等措施的不斷改進(jìn)，生物農(nóng)藥發(fā)展將迎來難得的發(fā)展空間。目前我國(guó)已有多個(gè)生物農(nóng)藥產(chǎn)品獲得廣泛應(yīng)用，登記生物農(nóng)藥有效成分約100個(gè)，占整個(gè)農(nóng)藥有效成分?jǐn)?shù)量15%。2014年共登記3374個(gè)農(nóng)藥，其中含436個(gè)生物農(nóng)藥，生物農(nóng)藥產(chǎn)品數(shù)量占登記農(nóng)藥產(chǎn)品數(shù)量12.9%。2014年我國(guó)登記的生物農(nóng)藥中，農(nóng)用抗生素?cái)?shù)量最多，占比達(dá)76.38%，而微生物農(nóng)藥、植物源農(nóng)藥、生物化學(xué)農(nóng)藥和天敵生物4種數(shù)量占所有登記生物農(nóng)藥的數(shù)量比例不足30%，其中微生物農(nóng)藥有49個(gè)，占比達(dá)11.24%（圖1），應(yīng)用最廣泛的是蘇云金桿菌。

我國(guó)在微生物殺蟲劑方面已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，如球孢白僵菌已被廣泛應(yīng)用于控制天牛、楊小舟蛾、松毛蟲和美國(guó)白蛾。同時(shí)，昆蟲病毒防治蟲害的應(yīng)用在我國(guó)取得了很大進(jìn)步。目前已知至少有 20 余類的昆蟲病毒，包括核型多角體病毒、質(zhì)型多角體病毒和顆粒體病毒等（表2），防治對(duì)象主要為鱗翅目、雙翅目、膜翅目和鞘翅目害蟲。江西省新龍生物科技有限公司的“年產(chǎn)2000噸的廣譜昆蟲病毒制劑產(chǎn)業(yè)示范工程”已投產(chǎn)建立，成為亞洲最大的昆蟲病毒制劑生產(chǎn)基地②。此外，鎮(zhèn)江潤(rùn)宇生物科技開發(fā)有限公司的短穩(wěn)桿菌微生物殺蟲劑于2012年4月正式獲準(zhǔn)生產(chǎn)，是目前國(guó)內(nèi)唯一獲得農(nóng)業(yè)部登記的細(xì)菌性農(nóng)藥登記產(chǎn)品，也是近十年來全球微生物殺蟲劑創(chuàng)新性產(chǎn)品。

近年來，我國(guó)微生物殺蟲劑產(chǎn)品的品質(zhì)有了很大的改善與提高。武漢武大綠洲與武漢大學(xué)聯(lián)合開發(fā)出了一系列昆蟲病毒殺蟲劑、昆蟲病毒與蘇云金桿菌復(fù)配制劑。其中研發(fā)的菜青蟲顆粒體病毒蘇云金桿菌殺蟲可濕性粉劑，是菜青蟲顆粒體病毒復(fù)合殺蟲劑在國(guó)內(nèi)的首次規(guī)模化生產(chǎn)、推廣和應(yīng)用，研發(fā)的生物病毒殺蟑餌劑“拜爾”是全球首例運(yùn)用昆蟲病毒技術(shù)解決蟑螂問題的產(chǎn)品，研發(fā)完成的茶尺蠖核型多角體病毒蘇云金桿菌殺蟲懸浮劑防治茶園茶尺蠖、茶毛蟲、茶小綠葉蟬等茶葉主要害蟲效果明顯，同時(shí)可減少用藥次數(shù)，解決茶葉殘留超標(biāo)問題，恢復(fù)茶園生態(tài)環(huán)境，特別是天敵的恢復(fù)可控制其他病蟲害的發(fā)生，將茶園帶上了良性發(fā)展循環(huán)，取得了巨大的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益。

圖1　2014年我國(guó)登記的生物農(nóng)藥類別數(shù)量及其占比

表2　微生物農(nóng)藥在我國(guó)的使用③

4 小 結(jié)

國(guó)內(nèi)微生物殺蟲劑研究盡管取得一定成績(jī)，但仍存在品種較少不適宜大規(guī)模生產(chǎn)、使用技術(shù)要求高而防治體系較落后、生產(chǎn)區(qū)域規(guī)模小、利潤(rùn)空間不高導(dǎo)致生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)企業(yè)積極性不高等一系列問題。為了開發(fā)適合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者需要和適應(yīng)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)要求的新的微生物殺蟲劑，必須注意鑒別和選擇有效的天敵即新種類或新品系的微生物，構(gòu)建可穩(wěn)定供應(yīng)且價(jià)格合理的微生物殺蟲劑的批量生產(chǎn)系統(tǒng)，并對(duì)生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行持續(xù)的研究和改善。

作者簡(jiǎn)介

doi:10.3969/j.issn.1674-0319.2016.01.005