生物农药研究进展

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生物农药研究进展

张国洲

(湖北农学院环境工程系, 湖北 荆州 434025)

摘 要: 生物农药是人们减少污染、回归自然的一个必然选择。与化学农药相比,生物农药具有无可比拟的优越性, 在农作物病虫害的防治和清除杂草方面, 生物农药的应用前景广阔。本文从生物农药的各个类别分别综述了国内外生物农药近年来的研究发展动向, 并着重介绍了生物农药中一种最重要的种类--新型光活化农药，简述了光活化农药独特的作用机理和在可持续发展中的地位, 并展望了它的发展前景。

关键词: 生物农药; 生物防治; 研究进展

引言：随着化学农药大面积、全方位地使用, 整个农

业生态系统已经日趋恶化。靶标生物的抗药性逐渐

增强, 迫使人类研究毒性更强、浓度更高的化学农

药来控制其发生, 如此恶性循环导致对这些靶标生

物的控制越来越难, 而相应的化学农药的开发难度

和开发成本却越来越高。同时化学农药对非靶标生

物的杀灭和毒害作用严重影响了自然生态平衡和生

态系统的自我调节能力。化学农药的残留和对环境

的释放也越来越威胁着人类的生命和健康。这些都

使得研究人员和生产企业开始把注意力转向低毒、

低残留、不易产生抗药性的生物农药的开发与使

用。由于生物技术的高速发展为生物农药提供了坚

强的技术后盾, 生物农药必将迎来新的发展机遇。

1 生物农药

1. 1生物农药的发展

近年来,生物农药发展迅速,已经成为生物防治的重要手段.生物农药防治的历史大致可分4个阶段: 1888年以前是经典生物防治的萌芽时期; 1888年至二战爆发是实现生物防治的时代,二战爆发后,由于有机合成杀虫剂的出现,使生物防治的研究和应用步入低调, 但生物防治工作仍取得了很大进展. 20世纪50年代后期, 欧洲和美国首次进行苏云金杆菌杀虫剂的商业性生产, 20世纪60年代初期重新确定了生物防治在植物保护中的地位,20世纪80年代以后,生物杀虫剂的商业性生产研究较为活跃,发展迅速.

生物农药是指应用生物活体及其代谢产物制成的防治作物病害、虫害、杂草的制剂, 也包括保护生物活体的保护剂、辅助剂和增效剂,以及模拟某些杀虫毒素和抗生素的人工合成的制剂 [1] .近年来,由于化学农药大规模的生产和无的使用,严重污染了人类环境和农林木产品,严重危害了人畜健康和水资源,并使害虫产生抗药性.为此,国内外在研制高效低毒化学农药的同时,对生物农药的研究也给予了极大的重视.

1. 2 生物农药的简介

通常情况下,可以将生物农药分为两大类: 一类是微生物农药, 包括病毒农药、真菌农药、细菌农药;另一类是生物工程植物.就微生物农药而言,目前已经研究成功的主要有微生物杀虫剂,微生物除草剂和农用抗生素制剂等.它们已在农林病虫害防治和环境保护中发挥着日益显著的作用.微生物杀虫剂是应用昆虫病原体作为杀虫的制剂, 这些病原体可以不加修饰近乎以自然状态应用,也可以通过标准的遗传操作或DNA重组技术将其杀虫活性予以改善. 世界上昆虫病原体种类很多,已发现的有200多种,主要包括: 病毒、细菌、真菌、原生动物、立克次体等. 这些病原体都对各自的寄主昆虫有致病、致死作用 [ 2, 3] . 目前国内外研究利用的主要是细菌、真菌、病毒三大类.现着重介绍三者在农林方面的应用现状.

2 新型光活化农药的研究与开发

我国是一个农业大国, 据统计,常年发生病虫害面积30亿亩次.由于病虫害不能有效控制,每年减产水稻 10% 、小麦 20% 、棉花 20% ~ 40%.1992 年, 我国棉铃虫大爆发, 造成棉花减产超过30% .近年我国西北大面积的蝗灾给农、林、牧业造成巨大损失, 因此开发高效、广谱的新型农药,成为当务之急.光活化农药是近些年来发展的一种新型、高效、无毒的农药.其原理是光动力作用, 即光敏剂在光照和分子氧存在的条件下,对细胞、病毒、生物体的杀伤作用,或在该条件下对生物分子诱发的化学修饰作用 [5] . 光敏剂一般是一些在可

见光谱区有强吸收的染料. 光敏剂在癌细胞上积累, 光照后可以杀死癌细胞, 叫做光动力治疗( photodynamic therapy) [ 6~ 8] . 如果作为农药,用来杀死害虫, 通常叫做光活化农药(photoactivated pesticides) .

最早利用对害虫产生光毒性反应的实验始1928 年[9] ,观察染料溶液对蚊子幼虫的杀伤作用.从此以后的 70 年中有20余种昆虫曾被用来做过光动力作用的实验 [9, 10] , 其中主要是蚊、蝇, 特别是果蝇. 美国农业部开发了荧光素( uranine) 和根皮红(phloxine B) 混合物作为活性组分,放在诱饵中,取代马拉硫磷( malathion) ,用来抑制果蝇.其他被实验的昆虫还有苹果蛾( codling moth) 、东方蜚蠊(oriental cockroach) 、洋白菜蝶( cabbage butterfly) 、玉米耳虫( corn earworm) 、小地老虎( blackcutworm) 、苹果蝇( apple maggot) 等 [5] . 将光敏剂混合于饲料或溶于水后喷在植物叶子上,甚至撒在蝇类喜吃的粪便上,害虫吃了光敏剂以后经日光或荧光灯、白炽灯照射, 在几天内就可以被杀死.现已成功地用于鸡舍内除苍蝇,污水面上除蚊, 果林中消灭果蝇等. 目前最新的进展是对南瓜十二星叶甲( corn rootworm) 的防治,在诱饵中放入光敏染料,害虫吃了以后,经太阳光的照射,几小时后就可以观察到害虫的死亡情况 [ 9] .

1. 1 研究新型光活化农药的意义

多少年来科学家们一直在追求对害虫高效、对人畜无害、对环境无污染的价廉的农药--绿色农药,光动力或称光活化农药似乎在展示这样一种前景. 在198年美国化学会组织的会议上人们展示了具有光活性的分子, 1995 年的会议上有了从实验室到大田的实验结果, 再过几年肯定会有越来越多的产品问世,将其推向实用.光活化农药的最大优点是其自身在持续的光照下经受自敏光氧化而降解, 因此不会在环境中积累; 研究表明,这种光敏剂对人、畜、鸟类和植物无害,具备人们期望的绿色特征.光活化物集化学农药的优点于一身, 又摈弃了化学农药的诸多副作用, 再加上可被光照激活的独特性能, 是一种比较理想的替代化学

农药的害虫治理技术. 它们应用害虫治理的探索将开创一个全新的跨学科研究和应用领域.

3 结论与讨论

国内关于光活化物用于害虫治理的研究刚刚起步 [ 21~ 23] , 该领域的研究还有待进一步深入. 我国地域辽阔, 具有多种害虫多发的特点, 因此, 在农林害虫治理中引入一种新的高效、广谱、速效、安全而又无污染的化合物, 开发一种利用光能杀虫的害虫治理新技术, 具有重要意义.

参 考 文 献:

[1] 毛景英. 生物农药%% % 未来农药发展的理想选择[J] . 环境科学进展, 1998, 6(3): 43- 47.

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[ 3] 任天瑞, 陈馥衡. 当代化学前沿[M] . 北京: 中国致公出版社, 1997.

[ 4] 候学文, 谢建军. 生物技术在植物性杀虫剂研究开发中的应用[J]. 植物保护学报, 2001, 28(1): 77~ 82.

[ 5] 马金石, 成 ? 昊, 张 ? 驿, 等. 新型绿色农药----光活化农药[J]. 化学进展, 1999, 11(4) : 341- 346.

[6] 张兴, 马志卿, 李广泽, 等. 生物农药评述 [ J]. 西北农林科技报, 2002, 30(2): 142- 148. [7] 叶纪明, 刘绍仁. 浅谈中国农药存在的主要问题及发展趋势 [M ]. 北京:

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