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第三章微生物农药第一节农药(Pesticide)一、定义农药是一种化学物质，用于防治病、虫、草害，包括杀虫剂、杀菌剂、除草剂、灭鼠剂、以及调节植物生长的化学药品和生物药品。其中用量最大的是前三种类型农药。二、农药的分类矿物源农药有机合成农药生物农药按来源分：杀虫剂除草剂杀细菌剂杀真菌剂杀螨剂杀鼠剂杀螺剂等按作用对象分：按化学组成及结构分：有机磷、有机氯、有机砷、有机汞、拟除虫菊酯等三、使用农药的利与弊农药可减少农作物的损失，提高产量，提高农业生产的经济效益，增加食物供应。农药在人类文明史和发展史上的确功不可没。然而农药是有毒化学品，它对生态环境所造成的危害也是不争的事实。1、农药造成害虫的抗药性害虫和杂草的抗药性也是不客忽视的现象，随着农药大量长期的使用，一些害虫的耐药性越来越高，以至一些农药失去效用。2、农药造成自然农业的生态系统的平衡被破坏由于农药的杀伤力，不仅害虫被消灭了，还消灭了(甚至是灭绝了)许多有益的昆虫，这些昆虫是害虫的天敌，导致生态平衡的破坏。3、农药对人体健康的不良影响（一）农药的急性毒性包括职业性（工业生产、农业施用）、农药自杀、误服误用引起。引起急性中毒的农药最常见为有机磷杀虫剂，其次为氨基甲酸酯类、有机氯、有机汞。（二）慢性毒性主要发生在较长时间接触农药的人群。慢性毒性的测定主要观察农药的三致作用。致癌目前认为与长期接触农药有关的癌症中，证据最多的是淋巴癌，骨髓瘤，白血病和软组织肉瘤。有两项流行病学调查显示长期接触农药的农民肝癌发生率明显地高。施用农药农作物大气土壤（农田）地下水农产品地表水水生物畜禽人体飘浮残留吸收饲料食用食用饮用食用饮用水吸入湿沉降吸收渗入农药进入人体的途径四、农药残留1、定义：指农药使用后残存于生物体、食品和环境中的微量农药原体及其有毒代谢物、降解产物和杂质的总称。2、来源：施药后的直接污染从污染环境中吸收通过食物链与生物富集作用而产生间接污染熏蒸、食品包装、运输过程食品与农药混放等造成的农药污染和误食。3、食品中农药残留管理1）加强监督管理国务院于1997年5月8日发布《中华人民共和国农药管理条例》，2001年11月29日《国务院关于修改农药管理条例的决定》实施管理。2）科学使用农药我国规定禁止使用以下10种农药(1)敌枯双；(2)溴氯丙烷；(3)三坏锡、特普丹；(4)培福朗；(5)蝇毒磷；(6)六六六、滴滴涕；(7)二溴乙烷；(8)杀虫眯;(9)艾氏剂、狄氏剂；(10)汞氏剂。20世纪70年代起，美国及西欧等发达国家开始限制和禁止使用DDT。我国子1983年宣布停止生产和使用DDT，从此DDT这一曾经为人类健康和农业发展做出过杰出贡以的农药退出了历史舞台。DDT的危害DDT的化学性质稳定、不易降解，在自然界及生物体内可以较长时间存在，通过食物铰富集、毒性增大、导致鱼类和鸟类的死亡，甚至在南极大陆定居的企鹅体内都有DDT的存在，对人类的健康也构成了威胁。3）加强食物中农药残留监控允许使用的农药根据日允许摄入量（ADI）和在各种食品中实际残留水平，以及该农药膳食摄入量来制定最大残留限量。日允许摄入量（ADI）系指人类终生摄入某一农药（或某受试物），对人体健康无不良影响的剂量，以每公斤体重的毫克数表示4）开发环境友好农药新农药开发的目标转向易降解、低残留、高活性以及对环境有益生物比较安全的方向。许多针对性强、高效甚至超高效农药不断面世。五、生物农药普遍接受的定义是，生物农药是用来防治农业病虫草鼠害和卫生害虫等有害生物的生物活体及生理活性物质。主要包括生物化学农药（激素、植物调节剂等）和微生物农药（细菌、真菌、昆虫病毒、原生动物，或经遗传改造的微生物）两部分。OECD（国际经济合作与发展组织）认为生物农药包括：信息素；昆虫和植物生长调节剂；植物提取物；微生物；大生物（捕食性和寄生性昆虫天敌）EPA（美国环境保护局）认为生物农药包括：微生物农药（活体微生物）；生物化学农药（信息素、激素、天然的昆虫或植物生长调节剂、驱避剂以及作为农药活性成分的酶）；转基因植物。1、生物农药的分类生物农药分类图张兴，马志卿，李广泽，等.生物农药评述生物农药Biopesticides生物体农药Organismpesticides生物化学农药Biochemicalpesticides动物体农药：天敌昆虫、捕食螨、转基因昆虫等Zoicpesticides：Naturalenemyinsectsandmites,transgenicinsects,etc植物体农药：转基因作物Botanicalpesticides：Trangenicplants微生物体农药：真菌、细菌、病毒、线虫、微孢子虫等Microbialpesticides：Fungi,bacteria,virus,nematode,microsporidian,etc植物源生物化学农药：毒素、激素、防卫素、植物源昆虫激素、异株克生物质等Botanicbiochemicalpesticides：Phytotoxin,planthormone,phytoalexin,phytogenousinsecthormone,allelochemical,etc动物源生物化学农药：昆虫信息素、昆虫激素、毒素等Zoicbiochemicalpesticides：Pheromone,Insecthormone,animaltoxin,etc.微生物源生物化学农药：抗生素、毒素类等Microbialbiochemicalpesticides：Antibiotic,toxin,etc植物生物农药是指从植物体中提取具有抗菌抗病毒或杀虫效果的成分；或者从植物体中分离纯化有农药活性的新物质作为结构模板，进行结构的多级优化，从而制造低毒高效新农药，称这种农药为植物源农药。动物生物农药是指由动物产生的毒素或激素（如脑激素和性信息素等）。它们对害虫有毒杀效果，或者抑制昆虫的生长发育和干扰新陈代谢，从而控制害虫对农作物、森林和果树的危害。生物化学农药生化农药对靶标有害生物必须是直接毒杀作用之外的作用方式，如调节生长、干扰取食、产卵、觅偶等行为。2、我国生物农药主要品种登记注册近140种，产业化14种。杀虫：6种（阿维、甲基阿维、Bt、苦参碱、烟碱、棉铃虫NPV）杀菌：6种（井冈、农用链霉素、农抗120、多氧霉素、中生菌素、宁南霉素）生长调节剂：2种（赤霉素、芸苔素内酯）超亿元4种：井冈霉素、阿维、Bt、赤霉素。3、生物农药的优点（1）对病虫害防治效果好，选择性强，对人畜安全无毒，不污染环境，无残留；（2）对病虫害特异性强，不杀伤害虫的天敌和有益生物，不破坏生态环境，并能保持生态平衡；（3）生产原料和有效成分属天然产物，生产原料广泛；（4）可用现代生物技术手段对产生菌及其发酵工艺进行改造，不断改进性能和提高品质；（5）多种因素和成分发挥作用，害虫和病菌难以产生抗性。（6）生产工艺较简单，开发和登记等费用较低。此外，生物农药还具有如下缺点：（1）受环境因素影响较大，特别是光、温、湿等；（2）大多数生物源农药作用缓慢，在遇到有害生物大量发生迅速蔓延时往往不能及时控制为害；（3）活性成分稳定性差，易分解；（4）有些生物源农药毒性也较高。第二节微生物农药的性质和种类微生物农药是能够用来杀虫、灭菌、除草以及调节植物生长等的微生物的活体及其代谢产物。一、分类根据来源，分为活体微生物农药:微生物体农药，是指能使有害生物致病的病原微生物活体直接作为农药。分为细菌类、真菌类、病毒类。农用抗生素：微生物的次级代谢产物，可抑制或杀灭作物的病、虫、草害及调节作物生长发育，将其加工成可直接使用的形态。微生物杀虫剂：细菌杀虫剂，真菌杀虫剂，病毒杀虫剂微生物杀菌剂：细菌杀菌剂，真菌杀菌剂，病毒杀菌剂微生物除草剂：细菌除草剂，真菌除草剂，病毒除草剂根据功效细菌杀虫剂已分离到的昆虫病原菌的菌种和变种约有100种，其中研究最多、效果最好的是芽孢杆菌属的苏云金杆菌类和日本金龟子芽孢杆菌。棉铃虫斜纹夜蛾甜菜夜蛾二、代表性细菌杀虫剂-----苏云金芽孢杆菌（Bt)1.一般性状短杆状，单生或形成短链。周生鞭毛，革兰氏染色阳性。生长到一定阶段后，在一端形成芽孢，另一端形成一近菱形的蛋白质晶体，称为伴孢晶体。用石碳酸复红染色，营养体红色，晶体深红色，芽孢透明不着色。菌体最后破裂而释放出芽孢及伴孢晶体。苏云金杆菌中存在着很多寄主不同的品系或株系。例如，从自然感染的鳞翅目不同种类幼虫上分离到了多种苏云金杆菌变种。VegetativecellofBacillusthuringiensisSporeandparasporalcrystalsporeCrystal2.苏云金杆菌的杀虫机理苏云金杆菌可寄生130多种鳞翅目幼虫。此外，膜翅目、双翅目、直翅目和鞘翅目中的一些昆虫也可被此菌感染。控制毛虫、小蔡蛾、棉铃虫等。苏云金杆菌杀虫的作用在于它所产生的某些毒素。这些毒素主要是δ内毒素和β外毒素。（1）δ内毒素δ内毒素是所有苏云金杆菌品系共有的毒素，存在于蛋白质晶体（即伴孢晶体）中，故也称为晶体毒素。在碱性肠道中被水解成毒性短肽，作用于上皮细胞，使中肠麻痹。（2）β外毒素β外毒素是苏云金杆菌中的几个变种在一定培养条件下产生的一种胞外毒素。3.苏云金杆菌的生态习性(1)营养条件苏云金杆菌是弱寄生菌，容易培养，能利用的碳、氮源十分广泛。在进行大量培养时，常使用米糠、麸皮、豆饼和植物性蛋白等。苏云金杆菌的杀虫效果在于伴孢晶体的毒素作用。伴孢晶体的成分是蛋白质，通常占细菌干重的30％—40％，因此氮素营养对苏云金杆菌的毒性形成非常重要。（2）影响生长增殖的环境因素苏云金杆菌的生长温度在12—40℃之间，以27—32℃最适。发酵培养的研究表明，37℃下基本不形成伴孢晶体，34℃时形成量很低，28℃时伴孢晶体产量最大。苏云金杆菌大量培养时需要足够的空气，其生长的最适pH值为7.0左右。4、苏云金杆菌防治害虫的特点在昆虫病原细菌中，以苏云金杆菌在害虫防治中的应用最为广泛，效果也最好。其杀虫范围有一定的广谱性，并且具有不亚于某些化学杀虫剂的速效性。在这一点上苏云金杆菌优于真菌和病毒制剂。5、苏云金杆菌菌剂的生产菌剂生产常采用液体发酵或半固体发酵法。液体发酵常采用豆饼粉、玉米浆、蛋白胨、酵母粉等为营养物，配制成固体物含量为3％—6％的培养液，利用发酵罐培养。其优点是生产量大，质量稳定，但需要较复杂的设备和动力。半固体发酵是利用豆饼粉、米糠、麦麸等制成半固体培养基，接种后在浅盘上培养，具有设备简单、技术易掌握的优点。缺点是产品质量不稳定，生产率低。6、剂型(1)液剂:普遍、方便水剂、乳剂、油剂(2)可湿性粉剂:主产品，保存、包装、运输方便(3)胶囊剂:防止阳光、高温、干燥对芽孢和晶体的破坏，又使毒性成分逐渐释放，保护剂可防止紫外辐射的伤害球形芽孢杆菌（(Bacillussphaericus,Bs）1965年Kellen等首次分离。为好氧的产芽孢细菌，普遍存在于世界各地的土壤和水生环境中，对蚊幼虫特别是库蚊具有高毒力。主要活性成份：自身产生的一至多个具蛋白质晶格结构的伴胞晶体，含有两种主要蛋白质，分别为51kDa和42kDa，单独对幼虫没有毒性，却都是产生毒性所必需的。这种毒素称为二元毒素（binary）。晶体在中肠的碱性pH环境中溶解，二元毒素51kDa和42kDa分别加工成43kDa和39kDa蛋白。毒蛋白结合于中肠上皮细胞，导致幼虫进食受到抑制，最终导致死亡。毒素通过对敏感幼虫细胞中特定蛋白的ADP-核糖基化发挥作用。金龟子乳状杆菌包括日本金龟子芽孢杆菌和缓死芽孢杆菌两种。是一类寄生范围较窄的专性病原菌。只对金龟子幼虫（蛴螬）才有感染作用。金龟子乳状病芽孢杆菌的杀虫成分是芽孢。芽孢在昆虫肠道内萌发成营养体，穿过肠壁，进入体腔，大量繁殖，引起昆虫患败血症而死亡。因死亡后的虫体含大量芽孢呈乳白色，故称乳状病。利用真菌防治害虫已有百余年的历史，绿僵菌Metarhiziumanisopliae是首批用于生防的真菌之一，用于防