微生物农药经典

微生物农药定义与优点微生物农药是利用微生物及其基因产生或表示各种生物活性成份，制备出用于防治植物病虫害、环卫昆虫、杂草、鼠害，以及调整植物生长制剂总称。EPA：微生物、转微生物基因工程植物。

微生物农药含有以下优点：（1）对病虫害防治效果好，对人畜安全无毒，不污染环境，无残留；（2）对病虫杀伤特异性强，不伤害天敌和有益生物，能保持生态平衡；（3）生产原料和有效成份属天然产物，它可回归自然，确保可连续发展；（4）可用生物技术和基因工程方法对微生物进行改造，不停提升性能和质量；（5）各种原因和成份发挥作用，害虫和病原菌难以产生抗药性。微生物农药经典第1页4.1微生物杀虫剂

按杀虫剂起源，微生物杀虫剂可分为：细菌杀虫剂、杀虫抗生素、真菌杀虫剂、病毒杀虫剂、原生动物杀虫剂、昆虫病原线虫制剂和微生物杀线虫剂等类型。4.1.1细菌杀虫剂

细菌杀虫剂主要包含：苏云金芽孢杆菌杀虫剂、球形芽孢杆菌杀虫剂、金龟子芽孢杆菌杀虫剂和缓病芽孢杆菌杀虫剂等。4.1.1.1苏云金芽孢杆菌（Bt）苏云金芽孢杆菌（Bacillusthuringiensis），是能形成芽孢革兰氏阳性杆菌，在芽孢形成同时可形成含有杀虫活性、由蛋白质组成伴胞晶体。Bt对鳞翅目、双翅目、鞘翅目昆虫以及原生动物门、螨类等类群中一些种类有活性。微生物农药经典第2页InsecticidalCrystalProteinsBacillusthuringiensis（苏云金芽孢杆菌)微生物农药经典第3页Plutellaxylostella（小菜蛾）Heliothisarmigera（棉铃虫）微生物农药经典第4页Modeofaction

微生物农药经典第5页1901年日本石渡繁胤分离到猝倒芽孢杆菌1911年Berliner分离到类似杆菌，并命名为苏云金芽孢杆菌1938年第一个商品化苏云金芽孢杆菌杀虫剂在法国得到应用二十世纪90年代以来，第二代细胞工程杀虫剂和第三代基因工程杀虫剂相继投入市场（一）苏云金芽孢杆菌杀虫成份按其存在部位，可分为：

外毒素：该菌在生长过程中分泌到胞外代谢产物

内毒素：亦称为晶体毒素，是以蛋白质晶体结构形式存在于细胞内，并随芽孢囊破裂和芽孢释放而释放到胞外，是主要杀虫毒素。微生物农药经典第6页活性物质①α-外毒素（磷脂酶C）：一个热不稳定对昆虫肠道有破坏作用酶。②β-外毒素(thuringiensin)即苏云金素，是一个热稳定外毒素。通常在营养生长阶段产生并分泌到胞外。③δ-内毒素：伴胞晶体毒素，有一至几个杀虫晶体蛋白组成特异性晶格结构。④γ-外毒素：对昆虫毒力还不确定。⑤ZwA（ZwittermicinA)：一个抗生素物质，对植物病原细菌和真菌有抑菌作用，同时对Bt杀虫晶体蛋白毒素有协同杀虫活性。⑥

营养期杀虫蛋白(VIP)：对小地老虎、甜菜夜蛾等昆虫有杀虫活性。⑦

芽孢：可增强其它毒素，尤其是δ-内毒素杀虫活性。微生物农药经典第7页（二）杀虫晶体蛋白基因分类

1989年Hofte和Whiteley依据晶体蛋白氨基酸序列和杀虫谱不一样，将已发表42种晶体蛋白分为5群14亚类。cryI为鳞翅目特异性，cryⅡ为鳞翅目和双翅目特异性，cryⅢ为鞘翅目特异性，cryⅣ为双翅目特异性。cyt基因。1996年，Crickmore为首著名学者组成杀虫晶体蛋白基因命名委员会，提出了苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白按氨基酸序列同源性进行分类新分类系统。截至到年11月，已报道分离292种各种不一样杀虫基因，这些基因被分为42个不一样基因簇。微生物农药经典第8页<45%45-78%78-95%>95%

微生物农药经典第9页（三）主要亚种和杀虫基因1.库斯塔克亚种（HD-1）和cry1A杀虫晶体蛋白基因：对鳞翅目昆虫有特异性杀虫活性。大多数含有cry1Aa、cry1Ab和cry1Ac，其中cry1Ac基因是毒力最高基因。将cry1Ac基因插入到能在植物维管束定植内生细菌基因组中，经过细菌繁殖产生杀虫毒素蛋白，提升对玉米螟防治效果。2.鲇泽亚种和cry1C基因：鲇泽亚种含有特征性cry1C基因，是对灰翅夜蛾等害虫毒力最高基因。3.拟步行甲亚种和cry3A基因：拟步行甲亚种主要用于防治鞘翅目昆虫。该亚种含有cry3A基因，用于重组微生物和转基因植物，防治鞘翅目昆虫。4.以色列亚种和杀蚊毒素蛋白基因：防治伊蚊、库蚊和按蚊等蚊虫。该亚种含有最少cry4A、cry4B、cry11A和cyt1A四个杀虫基因，Cyt1A晶体蛋白对其它基因产物含有协同杀蚊作用。5.对动植物寄生线虫有毒基因：主要是cry5和cry6等。杀线虫剂。微生物农药经典第10页4.1.1.2球形芽孢杆菌（(Bacillussphaericus,Bs）1965年Kellen等首次分离。为好氧产芽孢细菌，普遍存在于世界各地土壤和水生环境中，对蚊幼虫尤其是库蚊含有高毒力。

主要活性成份：本身产生一至多个具蛋白质晶格结构伴胞晶体，含有两种主要蛋白质，分别为51kDa和42kDa，单独对幼虫没有毒性，却都是产生毒性所必需。这种毒素称为二元毒素（binary）。晶体在中肠碱性pH环境中溶解，二元毒素51kDa和42kDa分别加工成43kDa和39kDa蛋白。毒蛋白结合于中肠上皮细胞，造成幼虫进食受到抑制，最终造成死亡。毒素经过对敏感幼虫细胞中特定蛋白ADP-核糖基化发挥作用。微生物农药经典第11页4.1.1.3金龟子芽孢杆菌（Bacilluspopilliae）各类金龟子科甲虫病原菌，杀虫机制是经过细菌在血管内快速繁殖，引发败血症，而使幼虫致死。金龟子芽孢杆菌使用不足是宿主太专一，商业化取得芽孢唯一路径是细菌在金龟子幼虫中生长。微生物农药经典第12页4.1.2杀虫抗生素杀虫抗生素是指一类由微生物（主要是放线菌）产生，含有杀虫活性次级代谢产物，简称“杀虫素”。大环内酯类抗生素：阿维菌素、伊维菌素、埃玛菌素、Spinosad、梅岭霉素、浏阳霉素聚醚类抗生素：莫能菌素、盐霉素、马杜拉霉素4.1.2.1阿维菌素（Avermectin）

阿维菌素是十六元大环内酯类抗生素微生物农药经典第13页R1

R2阿维菌素A1aMe

阿维菌素A1bMe

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阿维菌素A2bMe

阿维菌素B1aH

阿维菌素B1bH

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阿维菌素结构微生物农药经典第14页目标昆虫：阿维菌素对螨类、线虫和昆虫有很高杀虫活性，其中包含鳞翅目、鞘翅目、半翅目、双翅目、膜翅目和同翅目等有害农作物昆虫。作用机理是：刺激无脊椎动物释放

-氨基丁酸——抑制神经传导物质，使寄生虫处于麻痹状态，终至死亡。应用：广泛用于与各种化学农药和生物农药复配，以加强生物农药杀虫效果和降低化学农药使用量。阿维菌素、伊维菌素、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、乙酰氨基阿维菌素、多拉霉素微生物农药经典第15页4.2.2浏阳霉素（Liuyangmycin，Polynactin）浏阳霉素属大环四内酯类化合物，有A、B、C三个组份，其中C组份杀螨活性最高。浏阳霉素是一个低毒、低残留广谱杀螨剂，对环境污染轻微，对天敌昆虫安全，而且反抗性螨类依然有效。微生物农药经典第16页微生物农药经典第17页4.3真菌杀虫剂

真菌杀虫剂种类很多，其中以白僵菌、绿僵菌、拟青霉应用面积最大。真菌杀虫剂与其它生物杀虫剂相比，含有一些类似化学杀虫剂触杀作用，对刺吸式口器害虫起到独特防治效果。其缺点是作用比较慢，侵染过程长，效果受环境影响大。4.3.1白僵菌

在分类上丝孢纲丝孢目丛梗孢科白僵菌属（Beauveria），该属有两种：球孢白僵菌（Beauveriabassiana）和卵孢白僵菌（Beauveriatenella），其中前者较常见。白僵菌分生孢子粉致病力强，不污染环境，易于培养生产。白僵菌对各种农林害虫含有致死作用，大面积用于防治松毛虫、玉米螟和水稻叶蝉等害虫。微生物农药经典第18页4.3.2绿僵菌金龟子绿僵菌(Metarhiziumanisopliae)分类上属于丛梗孢科，主要用于防治地下害虫、天牛、飞蝗、蚊幼虫等。另外，对蛴螬亦有显著防治效果，表现出很好开发利用前景。4.4病毒杀虫剂病毒杀虫剂应用在微生物杀虫剂中仅次于Bt和杀虫抗生素。杆状病毒占全部已知感染昆虫病毒60%以上。应用最多杆状病毒有核型多角体病毒（NPV）、质型多角体病毒（CPV）和颗粒体病毒（GV）。病毒杀虫剂优点：宿主特异性强，能在害虫群体内流行，持效作用长等显著特点。病毒杀虫剂缺点：杀虫范围太窄、生产困难和作用速度较慢等缺点。微生物农药经典第19页包涵体：即单个或多个病毒粒子被包围在一个由蛋白质组成结构中，包涵体作用：有效地保护病毒颗粒不受损伤，而且在离开虫体多年后仍可保持侵染活性。病毒包涵体通常以取食过程进入昆虫消化管，经碱性昆虫消化液裂解后释放出病毒粒子，这些病毒粒子深入侵染昆虫体内各种细胞，直至造成昆虫死亡。

核型多角病毒：是世界卫生组织和粮农组织推荐使用一个生物杀虫剂，它对人、植物和害虫天敌均无危害，是当前应用最为成功昆虫病毒。质型多角体病毒：人们发觉它不但能侵染幼虫，而且能经由卵传染给昆虫子代，这点在病毒应用上含有十分主要作用。核型多角体病毒、质型多角体病毒主要用于棉铃虫、小菜蛾和森林害虫尺蠖防治。微生物农药经典第20页4.5原生动物杀虫剂

蝗虫微孢子虫（Nosemalocustae）：是当前唯一商品化原生动物杀虫剂，能够防治草原蝗虫，可使亚洲小车蝗、宽须蚁蝗、白边痂蝗和皱膝蝗。特点：既能在短时期内快速压低虫口密度，又能引发流行病，到达长久控制种群目标。昆虫病原斯氏属（Steinernema）和异小杆属（Heterhabditis）线虫是当前国际上新型生物杀虫剂。特点：寄主范围广，对寄主主动搜索能力强，尤其是对土栖性及钻蛀性害虫，对人畜、环境绝对安全，并有能人工大量培养优点。作用机理：主要是昆虫病原线虫斯氏线虫属和异小杆线虫属共生细菌致病杆菌和发光杆菌以线虫为载体侵入昆虫血腔，在昆虫血腔内繁殖，产生毒素，引发昆虫死亡。微生物农药经典第21页4.6微生物杀线虫剂

线虫危害十分严重，每年给农作物造成相当于1000亿美元损失。在我国危害农业最严重是根结线虫和包囊线虫。微生物杀线虫剂主要包含：食线虫真菌抗生素（如阿维菌素、甲胺基阿维菌素）穿刺巴斯杆菌（Pasteuria）。微生物农药经典第22页4.6.1食线虫真菌是植物寄生线虫生物防治中极其有用生物资源。1978年，法国Cayrol用粗状节丛成功防治双孢蘑菌丝孢线虫（Ditylenchusmyceliophagus）拟青霉(淡紫拟青霉)，采取液固两相法生产活孢子，用于防治大豆孢囊线虫和烟草根结线虫，还能够促进作物生长，提升产量。机理：较高杀虫活性，有类似生长素和细胞分裂素作用。厚垣轮枝霉ZK7：经过液体深层，用于防治烟草根结线虫。微生物农药经典第23页

穿刺巴斯杆菌（Pasteuriapenetrans），可专一性寄生于根结线虫等各种植物寄生线虫，控制有害线虫虫口密度。该细菌当前不能经过发酵商业化生产，依然采取活体线虫进行繁殖。根结线虫发育受穿刺巴斯德氏柄菌抑制穿刺巴斯杆菌芽孢微生物农药经典第24页4.2微生物杀菌剂4.2.1井冈霉素（Validamycin）对水稻纹枯病菌（PelliculariaSasakii）有显著防治作用作用机理：经过影响纹枯病菌菌丝伸长而降低纹枯病菌致病力，它对纹枯病菌无致死作用，因而不具备反抗性菌筛选作用。

显著优点：①持效期长，耐雨水冲涮。持效期可长达20～30天；一旦被菌丝吸附，雨水难以冲掉。②发酵效价高，应用成本低。当前大罐发酵水平，有效组分最高可达17000～18000ug/ml③未发觉抗药性微生物农药经典第25页微生物农药经典第26页4.2.2公主岭霉素

含有广谱抗植物病原菌作用对禾谷类黑穗病、水稻恶苗病、稻曲病防效显著，效果达95%以上;不吸水链霉菌公主岭新变种（Steptomycesahygroscopicussubsp.gongzulinensis）产生代谢产物。4.2.3春雷霉素尤其适合用于水稻稻瘟病防治，也适合用于蔬菜、水果、豆类、糖甜菜、咖啡等作物真菌或细菌病害。微生物农药经典第27页4.2.4农抗120

白粉病、炭疽病、枯萎病、纹枯病等有很好防效。4.2.5中生菌素

又名农抗751，防治作物细菌性病害，如白菜软腐病、黄瓜角斑病、水稻白叶枯病等。微生物农药经典第28页4.3微生物除草剂当前，利用微生物源开发微生物除草剂有二类：一类是利用放线菌生产抗生素除草剂，比如双丙氨膦；另一类是利用病原真菌生产孢子除草剂。4.3.1双丙氨膦

谷氨酰胺合成酶抑制剂，造成植物体内氨结累惯用于非耕地和果园等防除一年生和一些多年生杂草在土壤中半衰期（DT50）为20~30天。左侧是没有喷洒双丙氨膦除草剂烟草种植物和杂草一起生长情况；

右侧是喷洒后情况，只留下烟草种植物。图片提供：Monsanto.Co微生物农药经典第29页双丙氨膦制备方法：吸水链霉菌SF-1293特殊培养液中28

C下振摇96h培养物离心滤液用活性炭脱色色谱柱分离制得双丙氨膦微生物农药经典第30页4.3.2孢子除草剂由杂草病原真菌生产活孢子和适宜助剂组成作用机理：孢子直接穿透寄主表皮，进入寄主组织，产生毒素，使杂草出现病斑并逐步蔓延，破坏植物正常生长，造成杂草死亡。孢子除草剂工业化生产1、液体发酵生产孢子盘孢菌属，用液体发酵可生产大量分生孢子。不少具开发应用前景杂草病原菌在液体发酵条件下只产生菌丝体而不能产生孢子2、液体—固体联合发酵生产孢子先液体发酵生产菌丝体，然后在固体培养基上发酵利用菌丝体生产大量孢子。微生物农药经典第31页3、剂型孢子除草剂剂型有粉剂和油剂等举例：Collego剂型为粉剂，由孢子粉（A）和水合物＋表面活性剂（B）组成，实际是“一剂二个包装”组合剂。微生物农药经典第32页4.4植物生长调整剂4.4.1赤霉素赤霉素是一个天然植物生长调整剂，调整植物生根、发芽和结果等过程，刺激水稻、棉花和麻类等作物生长发育，广泛使用