生物农药及其应用

生物农药及其应用湖北省植物保护总站推广研究员2015.09主要内容一、生物农药概念和种类二、生物农药作用机理三、生物农药发展的机遇四、作物病害与营养失衡五、作物全程绿色解决方案六、转变工作方式一、生物农药概念和种类生物农药主要指以动物、植物、微生物本身或者他们产生的物质为主要原料加工而成的农药。生物农药大致可以分为六类：一是植物源农药，主要原料直接来源于植物体。如苦参碱、印楝素。二是细菌微生物源农药。主要原料为活的细菌、真菌、病毒等。如白僵菌、甜菜夜蛾核型多角体病毒。三是天敌生物农药，主要为自然界本身存在，同时对病虫害有防治效果的人工繁殖动物。如松毛虫赤眼蜂、平腹小蜂。四是生物化学农药，主要原料在生物体中以及存在，对病虫害没有直接毒性，通过调节、干扰作物或病虫害的生长发育起作用。如芸苔素内酯、赤霉酸、诱虫烯。五是蛋白或寡聚糖类农药，使用后能诱导植物对病害产生抗性。如氨基寡糖素，几丁聚糖、香菇多糖\阿泰灵等。六是微生物源抗生素类农药，主要原料是由微生物发酵产生的。如春雷霉素、宁南霉素、阿维菌素。1、植物源农药植物源农药是指有效成分来源于植物体的农药。主要是指利用植物体内的次生代谢物质，如木质素、黄酮、生物碱等加工而成的农药。这些物质是植物自身防御功能及与有害生物适应演变、协同进化的结果。其中的多种次生代谢物质对昆虫具有拒食、毒杀、麻醉、抑制生长发育及干扰正常行为的活性，对多种病原菌及杂草也有抑制作用，是一类天然的生物源农药。植物源农药的优点（1）对环境友好。植物源农药的主要成分是天然存在的化合物，这些活性物质主要是由C、H、O等元素组成，来源于自然，在长期的进化过程中已形成了其固定的参与能量与物质的循环代谢途径，受阳光或微生物作用后容易降解或代谢为简单的天然化合物，所以，施用于环境中或作物上，不易产生残留，不会引起生物富集现象，对环境安全。（2）对非靶标生物安全：除个别品种外，目前市售植物源农药一般毒性较低，对非靶标生物相对安全。（3）不易产生抗药性。植物源农药是从植物中提取而来，大多为多种活性化合物的混合物；同时植物源农药作用方式多样、机理复杂，大多是植物材料粗提取物且各活性成分标靶可能有所不同。由于多种成分协同作用，因此病虫害不易对其产生抗药性。（4）作用方式特异。植物源杀虫剂除具有和合成杀虫剂相同的作用方式（触杀、胃毒、熏蒸）外，还表现出一些特异的作用方式，包括拒食、抑制生长发育、忌避、麻醉、抑制种群形成等。上述特殊作用方式并不能直接杀死害虫、而是阻止害虫直接为害或抑制种群形成，达到对害虫可持续控制的目的。（5）可以促进作物生长，提高抗病性。植物源农药产品中除含有具有可杀灭病虫草等有害生物的活性成分外，还含有如氨基酸、有机酸、醇、酮等成分。这些成分往往与作物生长及抗逆性有关，故多数产品在田间应用中表现出刺激作物植物生长，提高作物的抗病性和提高植物免疫力。（6）种类繁多，开发利用途径多。研究以及发现有6000余种植物具有控制有害生物的活性，研发的候选资源非常丰富。对自然资源中含量高的植物可直接开发利用，即将植物本身或其提取物加工成农药商品。植物源农药的缺点（1）速效性差。相比化学农药，大多数植物源农药速效性差，不适用于防治突发性、爆发性及发生比较严重的病虫害。（2）持效性短。植物源农药有效成分易降解，相比化学农药其持效期短。（3）需提前用药、二次稀释。与化学农药相比，植物源农药以预防为主，治疗为辅，施用时应抓准用药时机，提前用药效果好，由于活性成分复杂，所以对植物源农药配药时，需要进行二次稀释，以使其溶解更充分，分布更均匀，提高用药效果，防治药害发生。（4）易光解。多数植物源农药在强光下容易加快分解并失去活性，同时，干旱、低温一般不利于药效的发挥，因此，应在避光条件下使用。2、细菌微生物农药细菌农药是指利用细菌或其代谢产物针对农作物病虫害进行抑制或杀灭的生物菌剂，是生物农药中重要种类之一。按有效成分为具有杀虫抑菌生物活性的、无核膜的原核细胞构成的微生物农药。按照其功能主要分为杀虫剂和杀菌剂，前者用于杀灭或防治多种农作物的靶标害虫，如常见的苏云金芽孢杆菌可湿性粉剂；后者主要用于防控或抑制农林作物病害的枯草芽孢杆菌悬浮剂和拌种剂。由于具有毒性低，对人畜安全，不污染环境等优点，使其在现代农业中经常被使用。常见杀虫防病的细菌微生物农药主要品种有：苏云金芽孢杆菌、球星芽孢杆菌、金龟子芽孢杆菌。杀菌剂主要品种有：枯草芽孢杆菌、荧光假单胞杆菌。这些细菌农药品种中，研究最深入、产业化最好的是苏云金芽孢杆菌、阿维菌素和甲基阿维菌素杀虫剂、防治多种病害的枯草芽孢杆菌细菌农药；细菌微生物农药优点（1）对人、畜无毒，使用安全。Bt细菌的蛋白质毒素在人畜和家禽的肠胃里不起作用。（2）选择性强，不伤害天敌。只对靶标昆虫有害，对天敌起到保护作用。（3）不污染环境，不影响土壤微生物的活动，是一种环境友好型的生物农药。（4）无残留，生产的产品可安全食用，同时，也不改变蔬菜的果实色泽和风味。（5）相对而言不易产生抗性，虽然害虫对微生物长期反复侵染会产生一定的抗性，但是，这抗性的增长是及其缓慢的，也就是说害虫对一些病原微生物的免疫力多年来可以保持一个很低的水平。细菌微生物农药的使用（1）温度。细菌微生物农药的活性成分是蛋白质晶体和有生命的芽孢。在低温条件下，蛋白晶体不易发生作用。(2）湿度。细菌微生物农药中细菌的芽孢喜欢潮湿环境，因此，在田间湿度越大药效越好。一般在清晨或者傍晚有露水时喷施药剂，有利于菌剂较好的粘附在作物表面上，提高药剂的生防效果。（3）阳光。阳光中的紫外线直接照射对细菌菌体有一定杀伤作用。所以，喷施细菌微生物农药最好在傍晚或阴天进行。（4）雨水。喷施细菌微生物农药后短期内，如遇大雨，会降低药效；但如在施药5小时后下雨，不但不会降低药效，反而会有增效作用。3、天敌生物天敌生物是指能通过捕食、寄生或其他方式，致使农业害虫死亡或者发育停滞、延缓的一类有益的昆虫。根据天敌昆虫的取食特点，主要分为捕食性天敌昆虫和寄生性天敌昆虫两大类寄生性天敌昆虫按其寄生部位来说，可分为内寄生和外寄生。按发育期又分为卵寄生、幼虫寄生、蛹寄生和成虫寄生。卵寄生昆虫的成虫把卵产入寄主卵内，其幼虫在卵内取食、发育、化蛹，至成虫才咬破寄主卵壳外出自由生活。例如赤眼蜂科、缘腹卵蜂科（黑卵蜂）、平腹蜂科、缨小蜂科的大多数种类等。幼虫寄生的昆虫的成虫把卵产入寄主幼虫体内或寄主体外，其幼虫在寄主幼虫体内或体外取食、发育，成熟幼虫在寄主幼虫的体外或体内化蛹，羽化为成虫后自由生活。例如小蜂总科的许多种类，姬蜂总科的许多种类，寄蝇、麻蝇的许多种类等。蛹寄生昆虫的成虫把卵产于寄主蛹内或蛹外，其幼虫在寄主蛹内或蛹外取食，在寄主蛹内或蛹外化蛹，成虫期自由生活。例如小蜂总科、姬蜂总科、寄蝇、麻蝇的许多种类等属于这个类群。成虫寄生昆虫的成虫把卵产于寄主的成虫体上或体内，其幼虫在寄主体内或附在寄主体上取食、发育，在寄主体内或离开寄主化蛹。在小蜂总科、姬蜂总科、寄蝇、麻蝇等中的一些种属于这个类群。转基因生物“转基因生物”一词的最初来源是英语“TransgenicOrganisms”，因为在上世纪70年代，重组脱氧核糖核酸技术（rDNA）刚开始应用于动植物育种的时候，常规的做法是将外源目的基因转入生物体内，使其得到表达，即为了达到特定的目的而将DNA进行人为的改造的生物。通常的做法是提取某生物具有特殊功能的基因片段，通过基因技术加入到目标生物当中。，因而在早期的英语文献中，这种移植了外源基因的生物被形象地称为“transgenicOrganisms”，即“转基因生物”。随着分子生物技术的不断发展，尤其是上世纪90年代末以来，科学家们能够在不导入外源基因的情况下，通过对生物体本身遗传物质的加工、敲除、屏蔽等方法也能改变生物体的遗传特性，获得人们希望得到的性状。在此类情形下，没有转入外源基因，严格说就不能再称为转基因，称为“基因修饰”更加合适和全面，因此现在开始用“GeneticallyModifiedOrganisms（简称GMOs）”，即“基因修饰生物”，来代替早期的“TransgenicOrganisms”。因此，现在我们所指的“转基因生物”，其概念已经为“基因修饰生物”所涵盖。但因为“转基因”一词已经普遍为人们接受，而且外源基因导入仍然是目前分子生物技术在作物育种领域中所采用的主要方法之一，“转基因生物”一词就沿用至今。据不完全统计，1996年全球转基因农作物耕种面积170万公顷，到了2000年增至4420万公顷。其中转基因大豆和玉米的耕种面积，约占总耕种面积的80%。现在水稻发展也很猛。转基因食品安全性转基因食品是从实验室中走出来的，是人工制造出来的。在讲究自然、生态、健康消费的今天，转基因食品被不少人视为“异类”，被打入“冷宫”。可以说，转基因食品的安全性倍受人们的质疑。美国是转基因技术发展最快的国家，其国内转基因农作物种类最多，种植面积也最大。目前美国6o％以上的加工食品都是以转基因农作物为原料，美国公众接受转基因食品的程度也最高。而抗议和抵制转基因食品最强烈的要数欧洲的消费者。据调查，66％的法国人认为转基因食品对人体健康有害，在英国也只有l4％的人接受转基因食品，大多数消费者对转基因食品的安全性持怀疑态从目前的情况看，转基因产品确实在有些方面还说不清楚。据英国媒体报道，1998年秋，英国一位研究人员在电视节目中公布了他的实验成果：用转基因马铃薯饲养大鼠，引起了大鼠器官的生长异常，体重减轻，免疫系统遭到破坏。虽然后来这一实验在英国皇家学会组织的专门评审中定调为共有6项缺陷，但仍然引起了人们对转基因食品一定程度的怀疑。其实，根据国际通行的生物安全评价办法，按照转基因生物对人类、动植物、微生态和生态环境的危害程度，农业转基因生物可分为4个等级，即安全等级I(尚不存在危险)、安全等级II(具有低度危险)、安全等级IⅡ(具有中度危险)、安全等级Iv(具有高度危险)。可见，对转基因食品的安全措施是有的，只要坚持“预先防范”的原则，是完全可以确保转基因食品安全的。另据介绍，转基因食品的外表和天然食品没有多大差别，它的味道与天然食品相似，或许更好一些。由于转基因生物的产量高，它的成本其实很低。据介绍，从外国登陆的转基因产品要比国内同类天然产品便宜20％一30％。有的转基因食品中添加了提高蛋白质、维生素含量的基因，还能给人体补充适量的营养。可以这样说，转基因食品并不可怕。我们早就享受了杂交水稻煮出的饭香，而杂交水稻就是一次性转移了无数个基因形成的，也可以算是转基因植物，其中含有的抗虫、抗病基因对人体并没有坏处。转基因食品的潜在危险：目前的转基因技术可以准确地将DNA分子切断和拼接，进行基因重组，但是异源DNA片段被导入一个生物体后，对受体基因的影响程度不能事先完全地、精确地预测到，受体基因的突变过程及对人类的危害同样是无法预测的。许多人担心转基因技术可能导致一些改变，这些改变并不是人们努力就可以达到十分安全的。转基因食品管理目前国际上对转基因食品的生产主要有3种管理模式：一是宽松型，以美国为代表，只要经过有关分析，达到要求即允许上市。二是严格型，以欧盟为代表，对转基因潜在风险、产品实验、商品化与环境释放等均作了严格的规定。三是标识制度，即由消费者自由选择。2000年2月在英国爱丁堡召开的转基因食品安全性的国际论坛上，有关人士呼吁各国对转基因食品采取谨慎有理性的评价，关于转基因食品的争沦必须更加开放，更加透明、更加全面。新生物技术与食品安全国际会议2001年7月在曼谷落下帷幕，300多名与会者一致认为，转基因生物对食品安全和人类健康以及生态环境产生直接影响，其重要性不容质疑，关键在于科学和正确的评估。我国于2001年5月23日国务院颁布了《转基因生物安全管理条例》，使我国在转基因生物的安全管理方面更加完善具体。转基因食品的安全性现在仍是一个沉重的话题！4、生物化学农药植物免疫激活蛋白是生物农药中的一种，是指来源于微生物