03 第二章 动物源的生物农药（讲义3）

1、第二章第二章 动物源的生物农药动物源的生物农药 动物体生物农药 动物源生物农药 动物的生物化学农药 动物天然生物化学化合物 动物的生物化学农药 人工合成的源于动物天然产物的化合物 是指动物活体或者源于动物的一些产物作为农药用来控制有害生物，称这些农药为动物源农药。 区别动物源生物农药与动物源农药动物源生物农药与动物源农药动物活体农药与动物生物化学农药动物活体农药与动物生物化学农药动物活体农药动物活体农药主要是指昆虫、螨类等小型动物用于控制有害生物，称为动物活体农药。动物活体农药在害虫生物防治中发挥非常重要的作用。是传统生物防治的重要组成部分。主要分为寄生性和捕食性两大类。通过食物链联系在一起，

2、这里不作详细介绍。需要注意的是寄生性的是益虫，而重寄生则是害虫，不能算做生物农药。 动物动物的生物化学农药的生物化学农药昆虫激素 昆虫信息素 昆虫产生的忌避剂（repellents） 昆虫神经肽 昆虫毒素 昆虫抗菌肽 1.昆虫激素 内激素主要包括脑激素、黑化激素、抗脑激素、黑化激素、抗利尿激素、蜕壳激素、鞣化激素、促心利尿激素、蜕壳激素、鞣化激素、促心博因子、激脂激素、刺激产卵激素、利博因子、激脂激素、刺激产卵激素、利尿激素、高血糖激素、促黑血素因子、尿激素、高血糖激素、促黑血素因子、控制引诱物释放因子、滞育激素、保幼控制引诱物释放因子、滞育激素、保幼激素、蜕皮激素、雄性激素、睾丸激素、激素、

3、蜕皮激素、雄性激素、睾丸激素、卵静态激素、抗促性腺激素、后肠灵等卵静态激素、抗促性腺激素、后肠灵等20种。但生产上作为生物农药应用比较种。但生产上作为生物农药应用比较多的主要是昆虫保幼激素及其类似物和多的主要是昆虫保幼激素及其类似物和昆虫蜕皮激素及其类似物昆虫蜕皮激素及其类似物。 2 2 昆虫保幼激素及其类似物昆虫保幼激素及其类似物 天然保幼激素 保幼激素类似物（保幼激素类似物（JHA或或JHM） 2.1天然保幼激素天然保幼激（Juvenile Hormore, JH）是由昆虫咽侧体分泌，控制昆虫生长发育、变态及滞育的重要内激素之一 。1936年英国的昆虫生理学家年英国的昆虫生理学家Wiggl

4、es Worth在吸血蝽体内证实咽侧体的激在吸血蝽体内证实咽侧体的激素有保持幼虫特性的功能。素有保持幼虫特性的功能。1967年，年，R ller分离鉴定了第一个保幼激素分离鉴定了第一个保幼激素（JH I）以来，迄今已发现了）以来，迄今已发现了4种天然种天然保幼激素。保幼激素。 2.22.2保幼激素类似物（保幼激素类似物（JHA或或JHM） 1973年合成了第一个商品化的昆虫保幼激素类似物（JHA或JHM）Methoprene（烯虫酯），结构比较稳定，成功地用于控制蚊子和家蝇，至今已经合成了数以千记的保幼激素类似物。值得注意的是保幼激素类似物的结构与天然保幼激素并不相同或相似，但却具有保幼激素的

5、功能，从生物农药的角度来讲这并不是生物农药，但从作用机理来讲，由于其特殊的作用机理而被作为生物农药。代表性的品种有：1973年，第一个商品化的昆虫保幼激素类似物（烯虫酯） 1984年开发，保幼、杀虫和杀卵作用。蚊虫、粉虱、书虱等有效。（灭幼宝、吡虫醚） 代表性的品种有：肟醚类化合物，对蚊幼虫有很高的活性（日本，1988） 哒嗪酮类化合物，特点是对稻飞虱、叶蝉具有很高的活性。前体物 1990年，匈牙利的Matolcsy（1990）采用前体药物（pro-drug）的原理来合成新型保幼激素类似物。所谓前体药物，是指本身并无生物活性而所谓前体药物，是指本身并无生物活性而在机体中又可转变为有活性的化合物

6、的一类化在机体中又可转变为有活性的化合物的一类化合物。前体物本身虽无活性，但却容易穿透生合物。前体物本身虽无活性，但却容易穿透生物膜。如引入物膜。如引入 基团，化合物转移穿透能基团，化合物转移穿透能力提高。力提高。 那么其到达体内的量增加，因而活性增加（从那么其到达体内的量增加，因而活性增加（从双氧威到双氧威到NKI-35120，就是活性增加的过程）。，就是活性增加的过程）。前体物双氧威，是生产上广泛使用的一种JHA。引入增加活性基团后活性大为提高。昆虫保幼激素及其类似物的作用机理昆虫保幼激素及其类似物的作用机理其作用机理都是通过影响昆虫的相关基因而起作用的。如激素可以启动某一个基因从而影响到

7、代谢和一些生理过程等。（可参考昆虫生理的相关解释）昆虫保幼激素及其类似物的作用效果昆虫保幼激素及其类似物的作用效果 导致昆虫的异常变态，不能正常发育，这是主导致昆虫的异常变态，不能正常发育，这是主要的作用效果要的作用效果2 还有打破滞育的作用。还有打破滞育的作用。3 对成虫的卵巢发育和性成熟有影响。对成虫的卵巢发育和性成熟有影响。4 对卵的处理可引起胚胎停止发育，产生杀卵作对卵的处理可引起胚胎停止发育，产生杀卵作用用其特点是活性高、选择性强、对非靶标生物及其特点是活性高、选择性强、对非靶标生物及环境安全。环境安全。 但其缺点是： 在昆虫的特定发育阶段才有作用在昆虫的特定发育阶段才有作用（最主要

8、是变态阶段）；发育不整齐（最主要是变态阶段）；发育不整齐或者错过影响发育的关键时期，不能或者错过影响发育的关键时期，不能发挥作用。发挥作用。 其杀虫作用缓慢，施药后可控制昆其杀虫作用缓慢，施药后可控制昆虫种群的发育，但不能迅速控制其危虫种群的发育，但不能迅速控制其危害。害。 天然的保幼激素抑制剂天然的保幼激素抑制剂 Bowers(1976)从菊科植物熊耳草（Ageratum houstonianum）,卢人道（1982年）从同是菊科植物的藿香蓟（Ageratum conyzoide）中分别分离到了早熟素和，它们的结构式如下： 抗保幼激素的活性主要是：抗保幼激素的活性主要是： （1）引起早熟变态

9、 （2）诱导滞育（3）杀卵作用作用机理：可以是以某种方式破坏分泌保幼激作用机理：可以是以某种方式破坏分泌保幼激素的素的咽侧体咽侧体。早熟素是在昆虫体内发生活化代。早熟素是在昆虫体内发生活化代谢产生一种环氧化物（谢产生一种环氧化物（3 3，4-4-环氧化物），同咽环氧化物），同咽侧体蛋白质作用，使细胞蛋白烷基化，从而导侧体蛋白质作用，使细胞蛋白烷基化，从而导致细胞死亡，破坏咽侧体。（破坏蝗虫离体的致细胞死亡，破坏咽侧体。（破坏蝗虫离体的咽侧体只需咽侧体只需2 2个小时）个小时）3 蜕皮激素及其类似物蜕皮激素及其类似物蜕皮激素（ Moulting Hormone, MH），是由昆虫前胸腺素分泌的另

10、一类昆虫内激素。1939年Butenandt开始从事分离，直到1954年才分离到蜕皮素晶体。1965年才完全阐明其化学结构。500kg的家蚕蛹中分离出25mg的活性物质。现已知有15种蜕皮激素，主要有：-蜕皮素和-蜕皮素两种（因为异构体的差异而出现的变化）蜕皮激素引起若虫或幼虫蜕皮及化蛹，它和保幼激素协同作用，共同控制昆虫的生长发育和变态。昆虫蜕皮激素化学结构复杂，极性基团多，难以从昆虫表皮进入昆虫体内，而且昆虫体内存在大量的钝化酶，因此蜕皮激素本身难以作为害虫控制剂。主要用在养蚕业上。蜕皮激素的应用途径主要是天然合成。1988年英国罗母哈斯公司的年英国罗母哈斯公司的Wing在在美国宾西法尼亚

11、的研究室报道的第一美国宾西法尼亚的研究室报道的第一个非类固醇结构的蜕皮激素活性类似个非类固醇结构的蜕皮激素活性类似物（物（RH-5849），商品名称为抑食肼，），商品名称为抑食肼，由于这类化合物都含有二酰肼类结构，由于这类化合物都含有二酰肼类结构，因此又称为二酰肼类昆虫生长调节剂：因此又称为二酰肼类昆虫生长调节剂：（国家自然科学基金（国家自然科学基金1998年资助年资助27岁岁的博士南开大学王清民）的博士南开大学王清民）商品化的二酰肼类昆虫生长调节剂 目前，已经商品化的二酰肼类昆虫生长调节剂品种共有4个（如下图），其中最著名的是RH-5849（抑食肼）和米满（RH5992，又称特虫肼）。合成蜕

12、皮激素的抑制剂合成蜕皮激素的抑制剂1990年Matolcsy等合成了含咪唑及三唑的化合物PIM及PTM，具有明显的活性。主要是抑制细胞色素P-450的活性，从而影响昆虫蜕皮激素的合成。如果不能合成蜕皮激素，则昆虫就不能正常蜕皮。这种作用的效果主要与保幼激素类似物相似。 2. 昆虫信息素（昆虫信息素（Pheromone） 外激素，同种之间交流2.1性信息素性信息素(sex pheromone)2.2产卵驱避剂产卵驱避剂 (Oviposition-Deterring pheromone,ODP) 2.3报警激素报警激素 (Alarm pheromone)3.1性信息素性信息素最早是1959年德国的

13、化学家（Butenandt）等从家蚕雌蛾中分离出蚕蛾素（bombykol）50万只分离出12mg，命名为反-10-顺-12十六碳烯醇。为a、b两个异构体化合物，天然比例为92.8:7.2。目前，大约已经鉴定出有300多种昆虫信息素的化学结构，一般都由碳氢氧组成。天然的一般由雌性分泌引诱雄虫。同性昆虫不止分泌一种性信息素。昆虫性信息素的结构一般都不复杂，大多能人工合成，并实现工业化生产。据Wakamura（1993）报道，日本有29种昆虫性信息素产品投放市场我国早在70年代初期就开始了这方面的研究，先后合成了梨小食心虫、桃小食心虫、苹果蠹蛾、二化螟、棉红铃虫、舞毒蛾等二十多种昆虫性信息素。自己也

14、鉴定出了一些结构，如马尾松毛虫和亚洲玉米螟的鉴定就很有意义。昆虫性信息素的作用昆虫性信息素的作用 ： 检疫调查。 虫情测报。 大量诱捕。 迷向。大量诱捕的特点，简单方便，防效显著等优点。大量诱捕的特点，简单方便，防效显著等优点。局限性是局限性是 a 通常只适用于一生只交配一次的害通常只适用于一生只交配一次的害虫或者是发生比较整齐的害虫；虫或者是发生比较整齐的害虫；b 雄性早熟或雄性早熟或对雌雄两性同时发生引诱作用的害虫；对雌雄两性同时发生引诱作用的害虫；c 在虫在虫口密度低时效果明显，在虫口密度高时，单靠口密度低时效果明显，在虫口密度高时，单靠大量诱杀雄虫难以收到理想效果大量诱杀雄虫难以收到理

15、想效果 迷向。即在野外释放过量的人工合成性信息迷向。即在野外释放过量的人工合成性信息素弥漫在大气中，使雄虫难以辨认雌虫的方位，素弥漫在大气中，使雄虫难以辨认雌虫的方位，从而干扰它们的正常交配。其特点：从而干扰它们的正常交配。其特点： 必须与其必须与其它防治技术结合；虫口密度大时也很难成功。它防治技术结合；虫口密度大时也很难成功。22产卵驱避剂产卵驱避剂（Oviposition-Deterring pheromone,ODP）又叫昆虫密度调节剂。又叫昆虫密度调节剂。雌虫分泌：可以警示自己，也可以警示别的个雌虫分泌：可以警示自己，也可以警示别的个体。体。如赤豆象成虫产卵，一粒上一般只产一粒，实如赤

16、豆象成虫产卵，一粒上一般只产一粒，实在没有位置了才多产一点，即使产的多，也可在没有位置了才多产一点，即使产的多，也可能只有刚产的卵才能孵化，导致产卵分布均匀。能只有刚产的卵才能孵化，导致产卵分布均匀。产卵驱避剂一般不具有挥发性，喷布在保护对产卵驱避剂一般不具有挥发性，喷布在保护对象上可以确保此种昆虫不去产卵。目前确定的象上可以确保此种昆虫不去产卵。目前确定的化合物主要是花园卵石蛾的产卵驱避素，为芥化合物主要是花园卵石蛾的产卵驱避素，为芥子酸。子酸。现在已经合成了一些产卵阻止剂，但实用化上现在已经合成了一些产卵阻止剂，但实用化上还有一些距离。还有一些距离。2 . 3 报 警 激 素报 警 激 素

17、 (Alarm pheromone)如小黄蚁(Aconthomyops claviger)的工蚁受到骚扰时，立即从上颚腺和腹部的杜氏腺中释放出报警激素，传递的有效半径约10cm，在这个距离内的其它工蚁就会向发源地集结并显示出进攻性动作。现已查明，其报警激素是 个 混 合 物 ， 主 要 组 分 为 香 茅 醇（citronellol）、十三烷酮（tridecanone）、 牛儿醛（geranial）等，结构式如下。3昆虫产生的忌避剂昆虫产生的忌避剂(repellents)据Norris（1990）报道，昆虫和其它动物产生的昆虫忌避剂共有296种，其中酯类化合物66种，这些化合物都是5C26C化

18、合物，大约70%是8C18C化合物，而50%又是乙酸酯。 醛类化合物45种 醇类化合物48种 酮类化合物39种 烃类 79种 醌类化合物12种 酚类化合物7种，但都是一元酚昆虫忌避剂昆虫忌避剂的实际应用目前很少有报道，而且仅限于防治卫生害虫，特别是防蚊，如避蚊胺，避蚊醇。在防治农业昆虫方法未见成功的例子。主要原因是：主要原因是：1这些忌避剂大都是挥发性物质，这些忌避剂大都是挥发性物质，在作物上不能持久，在作物上不能持久，在害虫防治季节要多次重复使用，这在经济上是行不通在害虫防治季节要多次重复使用，这在经济上是行不通的。的。2 2 选择性很强。往往对一种害虫有忌避作用，对其它害选择性很强。往往对

19、一种害虫有忌避作用，对其它害虫还可能有诱致作用。虫还可能有诱致作用。3 3 对保护作物有效，但又对未施药的作物却会带来灾害。对保护作物有效，但又对未施药的作物却会带来灾害。4 4 昆虫忌避剂的实用化也不太成功。昆虫忌避剂的实用化也不太成功。 4昆虫的神经肽（Insect Neuropeptide） 是由神经分泌细胞产生的一类小分子化合物。一般由几个至几十个氨基酸组成，可以影响昆虫的生长，发育，变态，生殖和代谢等许多生理过程。目前已分离鉴定出100多个化合物。主要包括： 促前胸腺激素（PTTH），其靶器官是前胸腺和某些昆虫的卵巢 影响蜕皮激素的分泌等拟咽侧体（AS）神经肽和促咽侧体（AT）神经肽

20、 影响保幼激素 利尿激素（diuretic hormone，DH） 利尿肽抗利尿激素（antidiuretic peptide，ADP）控制着昆虫水和离子的平衡及废物的移除，对维护昆虫稳定的内环境具有非常重要的意义。 激脂激素 /红色素聚集素族 （ASKS） 激脂激素 /红色素聚集素族 （ASKS）激脂激素I 是一个具有10个氨基酸的肽，广泛存在于飞蝗与沙漠蝗的心侧体中。其结构和来源与甲壳动物中的红色素聚集素（RPCH）十分相似，因此合称为激脂激素/红色素聚集素族（ASKS） 功能：可以激活脂肪与糖的代谢，抑制脂肪体中蛋白质合成和脂肪酸合成，刺激骨骼肌或心机博动，刺激保幼激素调控蛋白的合成等等

21、。昆虫神经肽开发种类繁多，每种昆虫体内都含有多种神经肽物质存在。昆虫神经肽开发成为杀虫物质有两种限制因素： 一.肽链不能穿透昆虫表皮来影响昆虫 二.如果从消化系统进入则会被消化掉而失去作用开发的途径：是合成性质稳定的亲脂性强，足以穿透昆虫表皮，并在虫体内发挥作用的类似物； 是开发神经肽形成过程中所需酶系的抑制剂。 采用生物工程技术大量合成昆虫神经肽类激素如1992年艺中安彦合成的蜕壳激素EH，又称昆虫羽化激素。开发的途径：是合成性质稳定的亲脂性强，足以穿透昆虫表皮，并在虫体内发挥作用的类似物； 是开发神经肽形成过程中所需酶系的抑制剂。 采用生物工程技术大量合成昆虫神经肽类激素如1992年艺中安彦合成的蜕壳激素EH，又称昆虫羽化激素 5 昆虫毒素 （Toxins derived from insects）是由昆虫产生的用以防卫自身，抵御敌人，攻击猎物的天然产物，如斑茅素，火蚁中的生物碱类毒素，蜂毒生物胺，多种酶蛋白和肽