生物農(nóng)藥的應(yīng)用與研究進(jìn)展

摘要：針對(duì)近年來以生防菌為代表的生物農(nóng)藥應(yīng)用領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，對(duì)生物農(nóng)藥的研究及發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了簡要綜述，系統(tǒng)闡述了生物農(nóng)藥的發(fā)展歷程、主要品種及其特點(diǎn)、發(fā)展方向等方面，特別對(duì)生防菌與微生物農(nóng)藥進(jìn)行了重點(diǎn)探討。以供參考。

關(guān)鍵詞：生物農(nóng)藥;生防菌;農(nóng)用杭生素;植物源農(nóng)藥

中圖分類號(hào)：S476 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2019）22-0203-03

1 引言

生物農(nóng)藥是指利用生物產(chǎn)生的天然活性物質(zhì)或生物活體本身制作的農(nóng)藥，有時(shí)也將天然活性物質(zhì)的化學(xué)衍生物等稱作生物農(nóng)藥[1]。隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生態(tài)意識(shí)不斷增強(qiáng)，長期使用化學(xué)農(nóng)藥所導(dǎo)致的諸如環(huán)境污染等問題得到了更廣泛的關(guān)注，生物農(nóng)藥由于其所具備的環(huán)境友好性等特點(diǎn)而得到了快速發(fā)展，并使之成為未來農(nóng)藥發(fā)展的一個(gè)重要方向[2～4]。

2 生物農(nóng)藥發(fā)展概述

近年來，生物農(nóng)藥的研究與開發(fā)得到了我國各級(jí)政府、科研機(jī)構(gòu)及相關(guān)企業(yè)的高度重視與廣泛的支持，在“973計(jì)劃”、“國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃”等項(xiàng)目中均設(shè)有針對(duì)生物農(nóng)藥研發(fā)的專項(xiàng)資助，已經(jīng)在生物農(nóng)藥資源的挖掘、新劑型的開發(fā)、生物農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)的制定以及示范推廣等方面取得了重大進(jìn)步，促成多種新型生物農(nóng)藥完成了登記注冊(cè)，這為推動(dòng)我國生物農(nóng)藥的創(chuàng)新與發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

生物農(nóng)藥的應(yīng)用有助于減少常規(guī)化學(xué)農(nóng)藥對(duì)環(huán)境及農(nóng)產(chǎn)品的污染，其研究與應(yīng)用已成為當(dāng)前農(nóng)藥研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，歐美等國在研究和推廣應(yīng)用生物農(nóng)藥上發(fā)展迅速，并引領(lǐng)著生物農(nóng)藥新產(chǎn)品的研究與開發(fā)[3，4]。生物農(nóng)藥在我國的發(fā)展也較為迅速，在應(yīng)用中也取得了不錯(cuò)的效果，但仍然存在一些問題，對(duì)生物農(nóng)藥的應(yīng)用與推廣產(chǎn)生了一些不利影響[5]。因此，為了推動(dòng)我國生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)健康、快速的發(fā)展，在這一領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用開發(fā)都必須常抓不懈。

3 幾類生物農(nóng)藥介紹

我國生物農(nóng)藥的類型主要有微生物農(nóng)藥、農(nóng)用抗生素、植物源農(nóng)藥和動(dòng)物源農(nóng)藥等。目前大量研究及廣泛應(yīng)用的生物農(nóng)藥主要是微生物農(nóng)藥（以微生物活菌制劑為主體）和農(nóng)用抗生素;微生物農(nóng)藥按照所利用的微生物資源可分為細(xì)菌類、真菌類和病毒類等，按照功能可區(qū)分為殺蟲劑、殺菌劑、除草劑等。

3.1 微生物農(nóng)藥

有些微生物對(duì)植物病原菌、害蟲或雜草具有抑制或殺滅作用，因此可將其用于防治植物的病蟲草害，這類微生物也常被稱為生防菌。常用的生防微生物包括細(xì)菌、真菌、病毒等幾個(gè)大類。

用作微生物農(nóng)藥的細(xì)菌主要有芽孢桿菌屬、鏈霉菌屬、假單胞菌屬等，已有很多具有優(yōu)異生防性能的細(xì)菌菌株被分離出來，在很早以前就有利用放射農(nóng)桿菌K84防治植物冠癭病的成功案例[6，7]。更有許多芽抱桿菌被制作成商品制劑，例如AgraQuest公司利用短小芽孢桿菌QST2808生產(chǎn)了活菌制劑SONATA，它能有效控制鏈格抱屬及葡萄孢屬等真菌引起的植物疾病;還有利用解淀粉芽抱桿菌QST713菌株制備的菌劑SerenadeOpti，以及Novozymes公司的產(chǎn)品Taegro（含枯草芽抱桿菌，用于防治由鐮刀菌屬和絲核菌屬引起的根腐病和枯萎?。?。另外，國內(nèi)的研究人員也對(duì)具有生物防治潛力的芽抱桿菌進(jìn)行了廣泛研究，如，韓艷霞與童蘊(yùn)慧等人成功的實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用蠟狀芽孢桿菌B3-7和地衣芽抱桿菌W10防治小麥全蝕病和西紅柿灰霉病[8，9]。陳志誼等利用枯草芽抱桿菌B-916開發(fā)了生物農(nóng)藥“紋曲寧”用于防治水稻紋枯病及偽黑穗病等[10]。另外，許多假單胞菌因能產(chǎn)生多種抗菌物質(zhì)也常用作微生物農(nóng)藥，這些抗菌物質(zhì)包塊嗜鐵素、硝毗咯菌素、卵菌素、綠膿菌素、1-羥基吩嗪等。Gupta等的研究表明某些銅綠假單胞菌可產(chǎn)生綠膿菌素，對(duì)菜豆殼球抱等土傳病原菌有很強(qiáng)的抑制能力[11]。鄭愛萍等研究發(fā)現(xiàn)致黃假單胞菌能用于水稻紋枯病的防治，其田間防效高于井岡霉素[12]。Fernando等成功應(yīng)用綠針假單胞菌防治蕓苔菌核病，其防效與異菌脲基本一致[13]。

截至目前，已有大量的真菌被用于植物病害防治，不少具有優(yōu)異生防性能的真菌也已經(jīng)被開發(fā)為生物農(nóng)藥;木霉、盾殼霉、無致病力的尖抱鐮刀菌是最常見的用于植物病害防治的真菌。早在20世紀(jì)30年代就發(fā)現(xiàn)木霉可以寄生于多種土傳真菌病害，在土壤中施用某些木霉菌能有效防除一些真菌病害，已被廣泛研究和應(yīng)用的生防木霉主要有長枝木霉、哈茨木霉、綠色木霉等。例如，哈茨木霉T-22菌株能有效防治洋繡球立枯病和西紅柿枯萎病[14，15];綠色木霉T23和TH-31菌株則可用于防治哈密瓜枯萎病和角豆褐斑病。盾殼霉可寄生于核盤菌，能高效防除由核盤菌侵染引起的病害，并具有作用時(shí)效長、高度專一性、對(duì)植物無害等優(yōu)點(diǎn)，在30年前蘇聯(lián)就已商業(yè)化生產(chǎn)Coniothyrin一種盾殼霉制劑）用于防治植物菌核病，匈牙利和德國研制的Koni和Contans等盾殼霉制劑也都是市場(chǎng)表現(xiàn)優(yōu)秀的產(chǎn)品。無致病力的尖孢鐮刀菌對(duì)由鐮刀菌引起的作物萎蔫病有著特別優(yōu)異的防除效果，無致病力尖抱鐮刀菌FO47已被廣泛用于防控菜瓜、甜瓜和西紅柿等多種作物的萎蔫病和根腐病，并已被商業(yè)化生產(chǎn)[16]。

微生物殺蟲劑通常是利用對(duì)害蟲有致病作用的病原微生物制成，以防治和殺死目標(biāo)害蟲為目的。蘇云金芽抱桿菌、假單胞菌、白僵菌等是應(yīng)用最為廣泛的殺蟲用微生物，例如，美國在20世紀(jì)30年代就開展了應(yīng)用蘇云金芽抱桿菌防治玉米螟的研究項(xiàng)目，法國在1938年就上市了蘇云金芽孢桿菌產(chǎn)品Sporeine;白僵菌對(duì)多種農(nóng)業(yè)及林業(yè)害蟲有致死作用，也被廣泛用于防治松毛蟲、玉米髓蟲、葉蟬等。

微生物除草劑一般由雜草病原菌繁殖體和相關(guān)輔劑構(gòu)成，利用植物病原菌致目標(biāo)雜草染病死亡[17]。最常見的是利用植物病原真菌產(chǎn)生的孢子（也可用菌絲體片段來代替孢子）制作除草劑，如美國生產(chǎn)的Devine制劑就是用疫霉菌的厚垣孢子制成，它也是世界上第一個(gè)上市的真菌除草劑，能有效防除莫倫藤等雜草植物;也有將長孢狀刺盤孢的孢子加工成微生物除草劑來防治皂角。另外，有許多細(xì)菌也被開發(fā)為除草劑，日本煙草公司就將殺禾黃桿菌制作成細(xì)菌除草劑Camperico，它對(duì)高爾夫球場(chǎng)的早熟禾防治率可達(dá)到90%以上。

還有一類能調(diào)節(jié)植物生長的微生物制劑也可以歸類為生物農(nóng)藥，它主要是利用微生物生長過程中產(chǎn)生的具植物生長調(diào)節(jié)功能的代謝物來發(fā)揮作用。如，赤霉菌產(chǎn)生的赤霉素能促進(jìn)種子萌發(fā)、植株生長、提早開花結(jié)果;灰葡萄孢霉、薔薇色尾孢霉及煤污尾孢霉等絲狀真菌產(chǎn)生的脫落酸能促進(jìn)頂芽休眠，抑制芽鞘、胚軸的生長，加快花果脫落等生理功能;但這些能產(chǎn)生植物生長調(diào)節(jié)劑的微生物很多也是作物病原菌，因此在應(yīng)用時(shí)要特別注意所適用的作物種類。

3.2 農(nóng)用抗生素

農(nóng)用抗生素是指在微生物生命活動(dòng)過程中產(chǎn)生的，對(duì)植物病原菌能在較低濃度下顯示特異性藥理作用（主要指抑制或殺滅病原菌的作用）的天然有機(jī)物;因其主要由微生物產(chǎn)生，故有時(shí)也把它歸類到微生物農(nóng)藥。有時(shí)也把微生物產(chǎn)生的具有殺蟲、除草或調(diào)節(jié)植物生長功能的天然有機(jī)物歸類到農(nóng)用抗生素。能產(chǎn)生農(nóng)用抗生素的微生物種類很多，其中以放線菌產(chǎn)生的農(nóng)用抗生素最為常見，如鏈霉素、井岡霉素、土霉素等都是由從鏈霉 菌屬中分離得到的放線菌所產(chǎn)生的。當(dāng)前，農(nóng)用抗生素不僅用作殺菌劑，也有用作殺蟲劑、除草劑和植物生長調(diào)節(jié)劑等，例如，用于細(xì)菌病害防治的殺菌類抗生素有農(nóng)用鏈霉素、中生菌素、水合霉素和滅孢素等;用于真菌病害的抗生素種類更多，主要有春雷霉素、井岡霉素、多抗霉素、滅瘟素S，和放線菌酮等;用于殺蟲、殺螨的抗生素則有阿維菌素、多殺菌素、殺蚜素等;還有用于植物病毒防治的三原霉素和天柱菌素，以及用作植物生長調(diào)節(jié)劑的赤霉素等。

3.3 植物源農(nóng)藥

植物源農(nóng)藥主要指利用植物資源開發(fā)的農(nóng)藥，包括從植物中提取的活性成分、植物本身和按活性結(jié)構(gòu)合成的化合物及衍生物。人類很早就認(rèn)識(shí)到某些植物可以作為開發(fā)農(nóng)藥的資源，例如，古羅馬人使用藜蘆防治害蟲和鼠類，波斯人用紅花除蟲菊防除蚊蟲[18]。我國的《中國土農(nóng)藥志》中記錄了200多種植物可用作農(nóng)藥，其中有些品種現(xiàn)在仍具有重要研究價(jià)值。在近現(xiàn)代，隨著白花除蟲菊、魚藤等被用作殺蟲劑，各國陸續(xù)登記注冊(cè)了許多商品化的植物農(nóng)藥，如血根堿、丁子香酚、苦參堿等。另外，隨著科學(xué)的進(jìn)步，植物源農(nóng)藥已不再局限于純天然產(chǎn)物，參照天然活性物質(zhì)設(shè)計(jì)、開發(fā)新農(nóng)藥也是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)[19]。

植物源農(nóng)藥中的活性成分主要包括生物堿類、萜類、黃酮類、精油類等，大多屬于植物的次生代謝產(chǎn)物，這類次生代謝物質(zhì)中有許多對(duì)昆蟲表現(xiàn)出毒殺、行為干擾和生物發(fā)育調(diào)節(jié)作用，因而被廣泛用于害蟲的防治;例如，黎蘆堿對(duì)菱紋葉蟬有致死作用，魚藤酮可使害蟲細(xì)胞的呼吸電子傳遞鏈?zhǔn)艿揭种?，最終可導(dǎo)致其死亡[20]。近年來，國內(nèi)外研究人員對(duì)開發(fā)植物源農(nóng)藥格外重視，在這一研究領(lǐng)域投入了大量資源，使得不少植物源農(nóng)藥進(jìn)入實(shí)踐應(yīng)用，特別是在植物源殺蟲劑方面成果顯著;但植物源農(nóng)藥也存在成本高、應(yīng)用效果不如化學(xué)農(nóng)藥、藥效不穩(wěn)定等問題，導(dǎo)致其使用和推廣受到了一定的限制[21]。

4 生物農(nóng)藥發(fā)展中所面臨的問題及部分解決途徑

盡管我國的生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)近年來發(fā)展較快，也取了不少突出的成果，但與發(fā)達(dá)國家相比仍然存在較大差距，有不少突出問題亟待解決，如，①市場(chǎng)上的成熟產(chǎn)品較少，且以國外產(chǎn)品居多;②生物農(nóng)藥的研究及生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模小，競爭力弱;③研究與應(yīng)用未能良好的銜接;④宣傳力度不夠，推廣應(yīng)用過程中有較大阻力。為解決這些問題還需要政府、企業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者甚至普通民眾的共同努力。

在我國，研究與應(yīng)用相對(duì)成熟的生物農(nóng)藥主要是利用生防菌開發(fā)的微生物農(nóng)藥，尤其是在利用生防菌防治作物土傳病害方面已經(jīng)取得了大量成果，成功的開發(fā)了多種微生物制劑用于生產(chǎn)實(shí)踐，并取得了不錯(cuò)的效果，但也仍然存在一些問題;另外，在生物農(nóng)藥研究與應(yīng)用的其它領(lǐng)域則發(fā)展相對(duì)緩慢。為應(yīng)對(duì)生防微生物及與之相關(guān)的微生物農(nóng)藥在研究與應(yīng)用中所表現(xiàn)出的諸多不足，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)方面：①充分掌握生防微生物的生理生化等特性，以便選取合適的利用方式，確保生防功效的發(fā)揮[22]。②完善微生物農(nóng)藥的制備工藝及流程，保障制劑的高活性和高可靠性。③深入研究不同生防微生物的混用，發(fā)展多功能的微生物農(nóng)藥制劑[23]。④改良已有的生防微生物。⑤與常規(guī)農(nóng)藥或其它輔劑的聯(lián)合應(yīng)用[5]。

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收稿日期：2019-09-29

作者簡介：朱將偉（1981-），男，高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)藥應(yīng)用與管理工作。