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我国生物农药发展综述
  我国生物农药的系统研究始于20世纪50年代。近60年来,我国生物农药获得了长足发展,其研究、教学、产业化、登记管理、推广应用等诸多方面均取得了显著成绩。

一、生物农药的概念界定
  生物农药的含义和范围,现在和过去有出入,不同国家和地区也有所差异。
  笔者认为,可以从两个层面对生物农药进行解析。
  第一是通常意义上,生物农药是指利用生物活体、生物内含物、生物代谢产物或生物特定基因而制成的农药,包括微生物活体农药、农用抗生素、植物源农药、转基因生物、商业化天敌生物。
  第二是管理意义上,生物农药还包括生物化学农药。
1982年9月1日发布的《农药登记规定实施细则》称生物农药系指用于防治农林牧业病虫草害或调节植物生长的微生物及植物来源的农药。《农药管理条例》和《农药管理条例实施办法》尚未给出生物农药的法定解释。目前对于下列两类农药是否归入生物农药存在颇多争议,一是农用抗生素,例如井冈霉素,多数人同意它是生物农药,但也有人认为其真正起作用的是具有特定化学结构的化学成分,应属于化学农药,属于微生物合成的化学农药;二是生物化学农药,例如灭幼脲,《农药登记资料规定》将其纳入生物农药管理范畴,而有的人认为应属于化学农药。

二、生物农药的类型划分
  对于通常意义上的生物农药,我们从产品来源、利用形式两个方面进行分类,可以清晰地看出各类生物农药之间的相互关系。

(一)按产品来源分类
  分为微生物源生物农药、植物源生物农药、动物源生物农药三大类。
  (1)微生物源生物农药  是指利用微生物资源开发的生物农药,例如木霉菌和枯草芽孢杆菌。用来开发生物农药的微生物类群很多,涉及真菌、放线菌、细菌、病毒、线虫、原生动物等六大类群。
  (2)植物源生物农药  是指利用植物资源开发的生物农药,即有效成分来源于植物体的农药,例如印楝素和苦参碱。
  (3)动物源生物农药  是指利用动物资源开发的生物农药,例如平腹小蜂、松毛虫赤眼蜂、斑蝥素和低聚糖素等。

(二)按利用形式分类
  分为活体型生物农药、抗体型生物农药、载体型生物农药三大类。在我国研究开发的生物农药单剂品种(有效成分)中,这三类农药分别约占30%、67%、3%。
  (1)活体型生物农药  是指利用生物活体制成的生物农药,包括真菌、放线菌、细菌、病毒、线虫、原生动物等六类活体型生物农药,例如木霉菌、“5406”(抗生菌为泾阳链霉菌)、苏云金杆菌、菜青虫颗粒体病毒、芜菁夜蛾线虫、蝗虫微孢子虫。微生物源/活体型生物
农药通常称为微生物农药,是以细菌、真菌、病毒和原生动物或基因修饰的微生物等活体为有效成分,具有防治病、虫、草、鼠等有害生物作用的农药。动物源/活体型生物农药通常称为天敌生物,是指商业化的具有防治《农药管理条例》第二条所述有害生物的生物活体(微生物农药除外)。
  (2)抗体型生物农药  是指利用对生物内含物或生物代谢产物制成的生物农药,例如印楝素(系植物内含物)、井冈霉素(系放线菌微生物代谢产物)。微生物源/抗体型生物农药通常称为农用抗生素。
  (3)载体型生物农药  是指具有防治《农药管理条例》第二条所述有害生物的,利用外源基因工程技术引入抗病、虫、草害的外源基因改变基因组构成的农业生物,即转基因生物。转基因生物不包括自然发生、人工选择和杂交育种,或由化学物理方法诱变,通过细胞工程技术得到的植物和自然发生、人工选择、人工受精、超数排卵、胚胎嵌合、胚胎分割、核移植、倍性操作得到的动物以及通过化学、物理诱变、转导、转化、接合等非重组DNA方式进行遗传性状修饰的微生物。世界上第一例转基因植物——转基因烟草于1983年在美国成功培植。据《人民日报》2013年9月16日消息,截至目前,我国批准了转基因生产应用安全证书并在有效期内的作物有棉花、水稻、玉米、番木瓜。转基因棉花和转基因番木瓜已经进行商业化种植,而转基因水稻和转基因玉米尚未完成种子法规定的审批,没有商业化种植。我国批准进口用作加工原料的转基因作物有大豆、玉米、油菜、棉花、甜菜5种,其中转基因大豆数量最多,2012年我国进口大豆数量达到5838万吨,大多为转基因大豆,这些大豆主要进入榨油厂作为食用油的加工原料。另据人民网2013年10月25日消息,中国农科院生物技术研究所研究员黄大昉介绍说,截至目前,我国共批准发放7种转基因作物安全证书,分别是耐储存番茄、抗虫棉花、改变花色矮牵牛、抗病辣椒、抗病番木瓜、转植酸酶玉米和抗虫水稻。但实现大规模商业化生产的只有抗虫棉和抗病毒木瓜,抗病辣椒和耐储存番茄在生产上没被消费者接受,故未实现商业化种植,而抗虫水稻和转植酸酶玉米没完成后续的品种审定,未进行商业化种植。中国农业大学教授黄昆仑告诉记者,列入转基因标识目录并在市场上销售的5大类17种转基因生物在我国都需要标识,目前市场上的转基因食品如大豆油、油菜籽油及含有转基因成分的调和油均已标识,消费者只需在购买时认真查询即可鉴别。

                                             表1  通常意义上的生物农药的类型

产品来源

利用形式

别称

品种举例

微生物源

活体型

微生物活体农药

苏云金杆菌

抗体型

农用抗生素

井冈霉素、多抗霉素

载体型

植物源

活体型

植物源农药

印楝素

抗体型

载体型

转基因农药

转基因棉花、转基因水稻、转基因玉米、转基番木瓜

动物源

活体型

商业化天敌生物

赤眼蜂

抗体型

斑蝥素

载体型



三、生物农药的登记品种
  自1982年实行农药登记制度以来,截至2002年底,获得登记的生物农药单剂品种仅64种。此后生物农药发展迅猛,截至2016年底获准我国农业部登记的国内外生物农药产品超过295个,其中单剂产品(有效成分)逾132个,混剂产品(混剂组合)163个。

(一)微生物源/活体型生物农药——杀菌剂
  目前用来开发成微生物源/活体型生物杀菌剂的微生物有真菌、放线菌、细菌等三大类群,已经获准登记的微生物源/活体型生物杀菌剂逾18种,其中真菌杀菌剂逾6种、细菌杀菌剂逾12种。
  (1)真菌·微生物源/活体型生物农药·杀菌剂 已经获准登记的逾6种,它们是寡雄腐霉菌、哈茨木霉菌、木霉菌、噬菌核霉、盾壳霉ZS-ISB、小盾壳霉GMCC8325。
  (2)放线菌·微生物源/活体型生物农药·杀菌剂放线菌  在农药领域中应用最多的是链霉菌及其变种,但主要是利用其代谢产物(多种农用抗生素均由放线菌产生)而不是其活体,也可利用放线菌对病原微生物的拮抗作用制成活体抗生菌制剂应用,例如我国开发的“5406”抗生菌为泾阳链霉菌,对黄萎病、枯萎病、立枯病、猝倒病等多种病害有很好的防效,且可促进作物生长。此外湖北省农科所研究开发的“878”也是放线菌活体抗生菌制剂,菌种命名为黄褐色球胞放线菌。
    (3)细菌·微生物源/活体型生物农药·杀菌剂已经获准登记的逾12种,它们是地衣芽孢杆菌、多黏类芽孢杆菌、放射土壤杆菌、海洋芽孢杆菌、坚强芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡质芽孢杆菌、蜡质芽孢杆菌(增产菌)、芽孢杆菌、荧光假单孢杆菌、甲基营养型芽孢杆菌9912。自1986年第一个产品100亿活芽孢/g苏云金杆菌可湿性粉剂获准登记以来(参考PD86109),已先后有10多种细菌活体微生物农药登记入市,共登记单剂产品逾130个,其中作为杀菌剂登记的逾9种。

(二)微生物源/活体型生物农药——杀线虫剂
  目前用来开发成微生物源/活体型生物杀线虫剂的微生物仅有真菌这一大类群。已经获准登记的逾2种,它们是厚孢轮枝菌、淡紫拟青霉。

(三)微生物源/活体型生物农药——杀虫剂
  目前用来开发成微生物源/活体型生物杀虫剂的微生物有真菌、细菌、病毒、线虫、原生动物等5大类群。已经获准登记的微生物源/活体型生物杀虫剂逾25+3种,其中真菌杀虫剂7种、细菌杀虫剂6种、病毒杀虫剂14种、原生动物杀虫剂1种。
  (1)真菌  已经获准登记的真菌活体型杀虫剂逾7种,它们是耳霉菌、假丝酵母、金龟子绿僵菌、球孢白僵菌、大孢绿僵菌、金龟子绿僵菌CQMa128、金龟子绿僵菌CQMa421。世界上报道大约有56属750种真菌可侵染陆生及水生节肢动物,寄生于昆虫上的病原真菌有530多种,它们分属于鞭毛菌亚门、接合菌亚门、子囊菌亚门、担子菌亚门、半知菌亚门。目前应用最广泛的真菌是白僵菌,该菌寄生的虫种达15目、149科、521属、707种,还可以寄生13种螨类。我国白僵菌制剂的生产一直以来以自办小厂为主体,大多自产自用。

                                                             表2  我国各类生物农药研发现状

产品来源

生物类群

利用形式

防治对象

杀菌剂

杀线虫剂

杀虫剂

杀螨剂

杀软体

动物剂

除草剂

杀鼠剂

植物生长

调节剂

微生物源

真菌

活体型

6

2

7

 

 

 

 

 

15

放线菌

 

 

 

 

 

 

 

 

 

细菌

12

 

6

 

 

 

 

2

20

病毒

 

 

14

 

 

 

1

 

15

线虫

 

 

 

 

 

 

 

 

 

原生动物

 

 

1

 

 

 

 

 

1

放线菌

抗体型

20

1

4

3

 

1

 

4

33

细菌

1

 

 

 

 

 

2

 

3

细菌

载体型

 

 

 

 

 

 

 

 

 

植物源

高等植物等

活体型

 

 

 

 

 

 

 

 

 

高等植物等

抗体型

13

 

28

1

1

 

2

6

51

高等植物等

载体型

 

 

 

 

 

 

 

 

 

动物源

节肢动物等

活体型

 

 

2

 

 

 

 

 

2

节肢动物等

抗体型

 

 

1

 

 

 

 

 

1

节肢动物等

载体型

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

52

3

63

4

1

1

5

12

141

  注:表中数字表示这类生物农药曾经获准登记的单剂产品的种数。苦参碱等品种一药多能(其中微生物源/活体型中有枯草芽孢杆菌、蜡质芽孢杆菌等2种,微生物源/抗体型中有阿维菌素、华光霉素等2种,植物源/抗体型中有苦参碱、蛇床子素、核苷酸等3种),实际产品个数为132个。


      (2)细菌  已经获准登记的细菌活体型杀虫剂逾6种,它们是短稳杆菌、类产碱假草胞菌、球形芽孢杆菌、球形芽孢杆菌(2362菌株)、苏云金杆菌、苏云金杆菌(以色列亚种)。自1986年第一个产品100亿活芽孢/g苏云金杆菌可湿性粉剂获准登记以来,作为杀虫剂登记的有6种。
  (3)病毒  已经获准登记的病毒活体型杀虫剂逾14种。自1993年12月15日第一个病毒生物农药产品10亿/g棉铃虫核型多角体病毒可湿性粉剂登记以来(登记证号LS93619),已先后有10多种病毒活体微生物农药剂登记入市,其中核型多角体病毒11种、质型多角体病毒1种、颗粒体病毒2种。蟑螂病毒、黏虫核型多角体病毒、棉铃虫核型多角体病毒、斜纹夜蛾核型多角体病毒、苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒、小菜蛾颗粒体、病毒肠炎沙门氏菌阴性赖氨酸丹尼氏变体、6A噬菌体等病毒才有单剂登记,另外的病毒只出现在混剂中。
  目前农药领域开发利用的病毒仅限于昆虫病毒(以昆虫为寄主的病毒)。据马蒂诺尼1986年统计,世界上已发现的昆虫(包括部分蜱螨)病毒总数约1690种,分属11个科和1个类群。昆虫病毒现只作为杀虫剂(称昆虫病毒杀虫剂)、杀鼠剂。
  (4)线虫  尚无产品获准登记。早在12世纪人们就已经知道了昆虫病原线虫的存在,但第一个有关线虫寄生昆虫的报道是在18世纪中期。昆虫病原虫线虫分属于5个总科。
  (5)原生动物  已获准登记的原生动物活体型杀虫剂仅1种,它是蝗虫微孢子虫。原生动物中有许多昆虫病原物,大部分集中在真孢子虫纲、微孢子虫纲。寄生昆虫的微孢子虫在200种以上。国际上研究较多的有蝗虫微孢子虫、玉米螟微孢子虫等。1986年北京农业大学从美国引进蝗虫微孢子虫防治草原蝗虫,可使亚洲小车蝗、宽须蚁蝗、白边痂蝗、皱膝蝗等感病,既能在短时间内迅速压低虫口密度,又能引起流行病,达到长期控制种群的目的。近年,我国先后发现了斜纹夜蛾微孢子虫、甜菜夜蛾微孢子虫和寄生于棉铃虫的一种微孢子虫,为我国昆虫微孢子在虫的研究与应用注入了新的活力。
(未完待续)
(中农立华农业科技(上海)有限公司   唐韵)






    
 
 
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