生物农药综述.doc

2010-2011年第一学期生物农药科目考查卷专业：生物技术及应用 班级：生物专08-1班 任课教师：尹爱国姓名：吴诗平 学号：08113090116 成 绩：国内外生物农药现状及进展【摘要】本文章将苏云金芽胞杆菌、农用抗生素制剂、拮抗微生物杀菌剂、昆虫病原线虫、微孢子虫杀虫剂、植物农药及转基因植物列为生物农药的代表，分析国内外生物农药的在状况、趋势及市场需求，并对如何推进我国生物农药研究开发与产业发展进行了展望。【关键词】生物农药;发展现状; 前景研究；对策.一. 前言我国生物农药的研究开发始于50年代,直到80年代中期才开始正式列入国家科技攻关的发展计划。近十多年来,在生物农药的资源筛选评价、新产品开发、生产工艺、产品质量检测和新技术示范推广方面都取得了长足的进展1。生物农药指用来防治病、虫、草等有害生物的生物活体及其代谢产物和转基因产物，并制成商品的生物源制剂，包括细菌、病毒、真菌、线虫、植物、昆虫天敌、农用抗生素、植物生长调节剂和抗病虫草害的转基因植物等。生物农药应用于农业生产已有半个世纪的历史，但发展一直较为缓慢2。近年来，由于化学农药的毒副作用及筛选新农药的艰难，研究人员和生产企业开始把注意力转向了生物农药的开发与使用。发展生物农药是保障人类健康和农业可持续发展的重要举措。通过针对生物农药的现状和进展的研究，深入了解现状国内外生物农药的市场环境和他们的发展前景，以便更好开发生物农药市场，提高现在农业的的发展水平，造福人类！二国内外生物农药的发展现状研究2.1国内生物农药的发展现状研究2.1.1苏云金芽胞杆菌杀虫剂我国自50年代末开始苏云金杆菌(简称Bt)杀虫剂的研究工作,历经漫长的商品开发过程。80年代中期,集中了全国Bt科研力量,解决了制约我国Bt生产发展的主要技术难题。到90年代初,全国Bt产品的质量和产量开始大幅度提高。目前发酵水平大约30004000国际单位,达到国际90年代水准。全国Bt年产量大约23万吨,产品批量出囗东南亚国家。Bt杀虫剂已经广泛应用于防治粮食、棉花、蔬菜、园林20多种重要经济害虫和卫生害虫。1994年国内从瑞士Ciba-Geigy公司引进Bt工程菌GC-91,试制产品完全符合国际标准,为我国生产Bt工程菌产品积累了宝贵的经验。1995年6月,农业部正式颁布以生物测定方法标定Bt杀虫剂产品质量的管理标准(NY293-95),对提高我国Bt杀虫剂的生产水平和质量管理起到了积极的作用。近年,国内单位又从国外引进测定Bt杀虫蛋白质含量SDS-PAG凝胶电泳技术,实现了Bt质量检测与国际双接轨【1】。1995年,我国研制开发成功1.6万单位/毫克高含量Bt可湿性粉剂,Bt杀虫剂原粉晶体蛋白质含量已经达到7.5%,杀虫效果达到国外同类商品技术指标,表明我国Bt杀虫剂的商品化开发能力登上一个新的台阶。Bt杀虫剂己经成为我国生产无公害蔬莱生产的首选生物杀虫剂。但是,国内研究调查证实,目前广州、深圳部分地区的小菜蛾己经对血清3型的Bt杀虫剂产生了中等水平的抗药性,给我国Bt杀虫剂的进一步发展提出了新的挑战3。2.1.2农用抗生素制剂国内农用抗生素的研究始于50年代,目前市场最大的品种首推井冈霉素,年产量约34万吨,每年防治水稻纹枯病稳定在1.52亿亩。井冈霉素是我国生物农药商品化开发最成功的范例,已经彻底取代砷制剂。90年代以来,国内获得登记的主要农抗品种包括两种杀螨剂(10%浏阳霉素乳油、2.5%华光霉素可湿性粉剂)和新近开发成功的三种农抗杀菌剂(防治蔬菜真菌性病害的武夷霉素、防治作物细菌性病害的中生菌素及防治烟草病毒病的宁南霉素)。近年采用Avermectin品系开发的生物杀虫、杀螨剂是我国生物杀虫剂研究开发的重大突破。该类产品是一种农抗、畜抗多用途杀虫剂,己经取得农药和兽药登记。Avermectin的作用方式主要为神经毒剂,与神经传递介质GABA起拮抗作用,抑制害虫神经末端GABA的释放而被累积,从而阻断神经的传递影响昆虫生命。它对控制抗药性的棉铃虫、小菜蛾、叶螨、蚜虫、美洲斑潜蝇、柑橘潜叶蛾等重大农业害虫效果非常显著,对畜禽的肠道寄生虫也有极佳的防治效果;在常规使剂量(26 ppm)的情况之下,残效期一般1015天,农产品的药物残留水平很低,是一种新型安全、可靠的生物杀虫剂。Avermectin产品己经开始实现大规模工业化生产,随着工业发酵水平的提高和产品使用成本降低,己表现出十分良的市场开发前景1。2.1.3拮抗微生物杀菌剂自80年代末开始,国内利用有益拮抗微生物的研究趋于活跃,形成了生物源农药研制应用新的热点。其中,中国农业大学(原北京农业大学)开发的“益微”(增产菌)以及“特立克”、“克瘟灵”、“消蚀灵”、“棉康宁”、南京农业大学研制的“菜丰宁”和西南农业大学推广的“丰收菌”,在全国累计应用面积超过十几亿亩,拓宽了植物病害生物防治技术途径1。但是,由于植物体内和土壤中微生物种类复杂,对拮抗微生物发挥防病作用有一定的影响,需进一步加强研究拮抗微生物的作用机理,提高拮抗微生物生防制剂产品的应用效果和稳定性。益微选用内生共生菌作为首选菌株,其制剂受环境条件影响较少,稳定性较好,在全国10亿亩耕地上推广应用,有效率达98%,没有减产的记录5。2.1.4昆虫病原线虫、微孢子虫杀虫剂国内从事研究昆虫病原线虫和昆虫微孢子虫活体生物杀虫剂起步较晚。90年代初,研究解决了工厂化批量生产工艺和应用技术,产品达到实用化程度。目前防治的主要对象是园林的蛀干害虫、草原蝗虫和果园害虫等,每年应用面积超过百万亩。近年国内侧重于开展昆虫病原线虫液体发酵生产技术和产品的储藏技术研究,并且积极寻找新的防治对象,期望能够逐步拓宽技术市场1。2.15特异性植物源农药在植物农药研究利用方面,我国具有悠久的历史,目前已经调查发现近千种具有杀虫活性物质的植物,近些年已有10余种植物农药投入国内市场,主要以楝素杀虫剂为主体,并有少量产品出囗。但是,目前国内植物农药产量规模和应用范围与微生物农药和农用抗生素制剂比较还相对较小,是一个有待深入开发利用的重要生物资源宝库1。2.2国外生物农药的发展现状研究2.2.1苏云金杆菌苏云金杆茵(baeill“5thuringiensis，简称Bt)是一种革兰氏阳性芽抱杆菌，它能产生一种具有杀虫作用的晶体蛋白(xnsectieidalCrystalprotein，简称ICP)以及其他杀虫毒素，并能寄生于昆虫体内引起虫体发病。1957年，美国太平洋酵母公司第1个生产出Bt杀虫剂的商品制剂。目前，已知的Bt菌种有70个H血清型83个亚种，Bt杀虫剂商品包括防治鳞翅目害虫、防治鞘翅目叶甲类害虫和专杀双翅目蚊纳幼虫的三大类约20多个品种6。最近，日本等国家在开发专杀地下害虫的第4类Bt杀虫剂方面取得了重要进展2。根据美国环保局统计，20世纪80年代初，Bt杀虫剂的年销售额仅为0.56亿美元，80年代末，达到了5亿美元;美国生产Bt杀虫剂的公司由70年代的3家发展到12家，其中Sandoz公司大约占有20%的市场份额。日本也有10家研制销售Bt杀虫剂的公司4。国际上生产Bt杀虫剂的国家有美国、法国、比利时、丹麦、日本、保加利亚、中国、俄罗斯、韩鲜等国家。各大公司竞争的焦点是开发Bt资源，研制广谱高效的制剂和应用各种现代生物技术手段(加质粒消除、原生质体融合、结合转移、基因重组)来提高杀虫晶体蛋白的产量、扩大杀.电谱和延长有效期7。目前，Bt杀虫剂占所有活体微生物杀虫剂的90%以上，但其销售额仅占世界杀虫剂销售额的1%左右。从发展观点来看，其市场潜力是巨大的。2.2.2农用抗生素农用抗生素品种很多，产业化程度最高，可用于防治植物病虫草害和畜禽病虫害。俄罗斯、美国、日本、德国、意大利、印度、丹麦等国都已把农用抗生素的研究开发列人国家重点计划。国外农用抗生素的研究开发有3个方向:(l)大量筛选新的化合物。1982一1994年，日本平均每年产生110个新抗生素专利，居世界首位。1999年以后，美国产生的新抗生素专利数超过了日本。这些新抗生素主要包括杀虫抗生素、除草抗生素、杀菌抗生素等。(2)重点改造一些农用抗生素的结构，以增加用途或提高药效。如在strobilurin(一种从担子菌中发现的抗菌活性物质)基础上，英国ICI公司开发出了ICIA55O4、瑞士诺华公司开发出了Flint、德国巴斯夫公司开发出了BASO一490F旧本盐野义制药公司开发出了ssF一126，这些都是广谱性的抗真菌生物农药。(3)加强老品种的再开发，以拓宽其用途。如诺华公司改造Strobilurin得到的Flint可用于防治葡萄、梨、蔬菜、花生、燕麦及草皮的多种病害，将Flint改变剂型则开发出了种子处理剂Helix，它对地下害虫也有防治效果2。日本是农用抗生素生产的主要国家，生产品种有春日霉素、灭瘟素、多氧霉素和多效霉素等，年产量4万一5万t。在众多农用抗生素中，阿维菌素是一个销售很好的产品，世界年销售额已达10亿美元以上。2.2.3昆虫病毒杀虫剂目前，全世界已从n个目43个科的900多种昆虫中发现了1690多种病毒，研究开发出棉铃虫NPV、毒蛾NPV、小菜蛾GV等大约50多种病毒制剂，用于防治棉花、大豆、茶叶、苹果、蔬菜及林木上的多种农业害虫。据不完全统计，全世界登记注册的病毒杀虫剂有30多个品种，其中美国6种、欧洲10种、俄罗斯n种、中国9种2。20世纪80年代末，世界各大生物农药公司和一些著名的杆状病毒研究机构开始投入大量的人力和资源，利用基因工程技术改造野生型杆状病毒以提高其杀虫性能，形成了以插入激素或酶类、插入神经毒素、缺失egt基因为代表的技术路线7。重组改良的病毒有AeMNPV、甜菜叶蛾NPV(荷兰)、午毒蛾NPV(美国)、云杉卷叶蛾NPv(加拿大)、海灰翅夜峨NPv(以色列)、棉铃虫NPV(美国、澳大利亚)等，其中AoMNPv的改良品种已有大田试验结果。三、 生物农药的前景研究3.1我国生物农药发展前景我国虽然在中国21世纪议程中提出发展生物农药，在农业部成立了绿色食品发展中心，在国家环保总局成立了有机农业食品发展中心，一些省市也已公布了在蔬菜瓜果上禁用的剧毒、高毒化学农药名单，但国家还缺乏一个倡导和支持大力发展生物农药的中长期发展规划8。加人世界贸易组织之后，在国际农产品和食品贸易中，我国出口企业将面对苛刻的农药残留标准，而这同时也为生物农药的发展提供了巨大的机遇。可以预测，在未来无公害农业生产中，生物农药将逐步取代部分化学农药，与高效低毒化学农药共同发展。因此，采取复配和混配的途径，逐步降低化学农药的用量，将是今后农药发展的一个重要方向9。我国是一个人口大国，也是一个农药大国，农业的产量关系到我们的经济健康发展和国内的稳定。发展生物农药有利于环境保护，提高产量，有利于我们经济，社会又好又快地发展。3.2发展生物农药是世界各国的需要随着人类环境保护意识的增强，各主要发达国家政府均陆续公布了禁用或服用化学农药名单并制定了生物农药发展的规划。目前，全世界每年新研制成功和登记注册的生物农药品种正以4%的速度递增，预计到2015年，生物农药占所有农药的份额将由现在的2%一3%增加到50%。四发展生物农药的对策4.1统筹规划，制定相关法规，确保质量问题. 为了保证我国农业的可持续发展，建议把发展生物农药产业作为国家一项发展重点来考虑。由农业部、国家环保总局和科技部联合组织制定相关法规，公布禁用和限用的剧毒、高毒、高残留的化学农药名单。并制定一些强制性的政策，制止农药残留超标产品的流通8。4.2利用市场价格机制控制农药使用量切实建立起农产品市场品质检测和质量价格差的运行机制,用质量和价格的双重杠杆来调节和激发农民放弃使用高毒农药。农药价格是市场中验证销量的一个重要指标，科学制定价格，严格对农药的市场销售把关，能有效确保减少农民对高毒农药的依赖性8。4.3推广新农药，淘汰对环境污染大的农药品种新产品走向市场,最主要的工作在于推广。各涉农部门应加大生物农药的宣传及推广力度,使广大农民掌握生物农药的使用技能,提高使用生物农药的积极性和主观能动性。新农药的研发要从考虑对环境少污染，最好是吴污染的角度出发，大量推广有利于环境保护的生物农药，及时淘汰那些不利于环境和人类身体健康的农药9。4.4引进优秀人才，增加投资，增大市场竞争力生物农药具有很大的社会价值和生态环境价值,应制定稳定的、吸引优秀科技人才的科技开发政策,而不是单纯依靠企业化和市场化手段,大力鼓励科技人员发具巨大经济价值和社会价值、更具市场竞争力的新产品10。目前制约中国生物农药大发展的主要症结是资金严重不足。引入风险投资基金,进入风险市场,成为大力发展生物农药的捷径。国外大多数生物农药企业都与风险投资联姻,共同开发生物农药。五.总结本次综述主要通过针对几种具有代表性的生物农药的国内外现状研究，和深入分析它们的特点和使用状况等分析。探索了它们的发展前景和潜在的问题，使我们更清楚认识到生物农药对于发展农业的重要性。也是我们更加深入认识到生物农药对于发展农药的利和弊。针对生物农药的现状，我采取了相应的对策，这对于加快开发生物农药和开拓新市场有一定的促