《生物农药》PPT课件.ppt

第四章 生物农药,1、生物农药概念2、生物农药分类3、生物农药的特点4、生物农药的研究应用现状,第一节 概述,1、生物农药概念,广义上生物农药是指直接利用生物产生的生物活性物质或生物活体作为农药，以及人工合成的与天然化合物结构相同的农药。指用来防治农业病虫草鼠害和卫生害虫等有害生物的生物活体及其生理活性物质，并可以制成商品上市流通的生物源制剂，包括微生物源（细菌、病毒、真菌及其次级代谢产物等）、植物源、动物源和抗病虫草害的转基因植物等”。,2.生物农药的分类,人工创制农药,农药,天然产物农药,完全创制农药,天然产物模版改造农药,生物农药,矿物农药,无机农药,矿物油农药,生物体农药,生物化学农药,生物体农药：指用来防除病、虫、草等有害生物的商品活体生物。生物化学农药：是指从生物体中分离出的、具有一定化学结构的、对有害生物有控制作用的生物活性物质，该物质若可人工合成，则合成物结构必须与天然物质完全相同。（但允许所含异构体在比例上的差异）,生物农药,生物体农药,生物化学农药,动物体农药 天敌昆虫、捕食螨、转基因昆虫等植物体农药 转基因作物等微生物体农药 真菌、细菌、病毒、线虫、微孢子虫等,植物源生物化学农药 毒素、激素、防卫素、植物源昆虫激素等 动物源生物化学农药 昆虫信息素、昆虫激素、毒素等 微生物源生物化学农药 抗生素、毒素类等,3、生物农药的特点,专一性强，活性高对环境安全对非靶标生物相对安全开发利用途径多作用机理不同于常规农药种类繁多，研发的选择余地大,天敌类动物体农药可以人工繁育,也可以引种释放。微生物类生物农药可以直接利用,也可以经基因重组后利用。生物化学类农药不但可直接利用或经人工合成后利用,4、生物农药的研究应用现状,4.1 生物体农药动物体农药 植物体农药微生物体农药,动物体农药 天敌昆虫、捕食螨、赤眼蜂等动物体农药的另外开发途径昆虫进行基因工程改造将对杀虫剂的抗性基因转到天敌中，使其产生抗药性，提高田间竞争力。如带抗有机磷农药基因的工程益螨将害虫显性不育基因导入雄虫体内培养不育雄虫，干扰其后代的正常生育。,植物体农药：直接利用作物本身为载体,经基因修饰或重组而开发为农药。这里所说的植物体农药是指在作物中引入一个目的基因,而使植物组织产生一种原来不具备的、对病虫害有抵御作用的物质,或可免受某些有毒物质的损害,这样的基因重组作物才是植物体农药。,微生物体农药,真菌类生物农药一般是农业有害生物的致病真菌,如白僵菌、绿僵菌、淡紫拟青霉(防治植物线虫)、毒力虫霉(防治蚜虫)、和蜡蚧轮枝菌(防治白粉虱)、绿毛粘帚霉(防治萝卜立枯病)等。除B.t 外,我国开发成功的细菌制剂还有亚宝(枯草杆菌)、力宝(假单胞杆菌)、增产菌(蜡质芽孢杆菌)等。,球孢白僵菌(Beauveria bassiana)的菌丝长出金龟甲尸体表面,球孢白僵菌杀死松毛虫、蝗虫和家蚕,松毛虫,用于害虫防治的病毒主要是核多角体病毒(N PV)、Baculoviridae 科的颗粒体病毒(GV)、Reoviridae 科的细胞质多角体病毒(CPV)和Poxviri2dae 科的昆虫痘病毒。我国已成功研究出了十几种有开发前景的病毒株系,其中棉铃虫核多角体病毒、斜纹夜蛾多角体病毒和粘病毒已登记注册,年使用面积达到百万公顷以上。正在研究的有甜菜夜蛾核多角体病毒、八字地老虎核多角体病毒、杉叶毒蛾核多角体病毒、灰菜尺蛾多角体病毒等。,棉铃虫幼虫的环节处被核型多角体病毒感染.,4.2 生物化学农药动物源生物化学农药微生物源生物化学农药植物源生物化学农药,动物源生物化学农药动物源生物化学农药中,最常见的是昆虫信息素类,尤其是性信息素类。对报警信息素、聚集信息素和踪迹信息素也有一定的研究。昆虫激素在昆虫体内的含量极少,对其开发一般是人工合成相同的化合物,加工为农药使用。,植物源农药主要是利用植物体内的次生代谢物质,如木脂素类、黄酮、生物碱、萜烯类等。这些物质是植物自身防御功能及与有害生物适应演变、协同进化的结果,其中的多种次生代谢物质对昆虫具有拒食、毒杀、麻醉、抑制生长发育及干扰正常行为的活性,对多种病原菌及杂草也有抑制作用。国外研究较多的有印楝、番荔枝、巴婆、万寿菊等植物,其中最成功的当属印楝。,第二节 植物源农药,一、概念 植物源农药：利用植物的某些部位，提取其有效成份制成具有杀虫、杀菌、除草、抗病毒或调节植物生长等的农药。,二、植物源农药的特点,（1）大多数植物源农药对哺乳动物毒性较低，使用中对人畜比较安全；（2）防治谱较窄，甚至有明显的选择性；（3）对环境的压力小，对非靶标生物安全；（4）大多数植物源农药作用缓慢，在遇到有害生物大量发生时往往不能及时控制危害；（5）多种成分协同发挥作用；（6）延缓抗性。,三、植物源农药作用机制作用方式与机理胃毒作用 苦皮藤素V主要破坏中肠肠壁细胞膜及细胞器膜 川楝素破坏中肠组织，阻断神经传导而导致害虫麻痹、昏迷、死亡。触杀作用 主要有除虫菊、鱼藤、烟草等。除虫菊素主要作用于昆虫的神经系统；鱼藤中的活性成分鱼藤酮作用于电子呼吸链；烟草中的主要杀虫成分，作用于乙酰胆碱受体。,忌避与拒食作用 阻止感知昆虫与之接触的化学物质叫忌避剂或驱避剂。大多为挥发性物质，Norris 1990年在其专著中列出了137种产生昆虫忌避剂的植物。当归、辣蓼、鱼腥草、山奈、芹菜籽、八角茴香、薄荷等对蚜虫及某些仓库害虫有很好的忌避效果。可以干扰或抑止取食的物质叫拒食剂。已报道有拒食作用的物质有200多种，如印楝素具有很高的拒食活性。拒食作用最强的几种属于萜烯和香豆素类,引诱作用,植物产生的对某些昆虫具有引诱的活性物质。丁香油可引诱东方果蝇和日本丽金龟；,绝育作用,植物产生的对昆虫具有绝育作用的活性物质。从巴拿马硬木天然活性物质衍生合成的绝育剂对棉红铃虫有绝育作用；从印度菖蒲根提取的-细辛脑能阻止雌虫卵巢发育。,增效作用,植物产生的对杀虫剂有增效作用的活性物质。例如芝麻油中含有的芝麻素和由其衍生合成的胡椒基丁醚，对菊酯类杀虫剂有较强的增效作用。,异株克生物质,植物产生的某些次生代谢物质，释放到环境中能刺激或抑制附近异种或同种植物(株)的生长。已发现的化学结构类型较多，但尚未实用化。它们具有不同的作用机制，是开发除草剂或植物生长调节剂的潜在资源。,1、印楝活性成分：印楝素作用方式：拒食、生长调节与产卵驱避作用机理：对抑食细胞的的刺激，导致拒食作用;阻断变态肽类的激素，影响了蜕皮激素 和保幼激素的滴度商品化：20个国家建厂，十几个产品，防治400余种 害虫局限性：毒力较低、作用缓慢、持效期短,四、主要的植物,印楝树是世界著名的最优秀的杀虫植物，它一身是宝。从1980年至今，联合国粮农组织已召开了七次国际印楝大会，专门讨论印楝产品的开发与应用，被誉为“绿色黄金”。印楝素可防治10目400余种农林、仓储和卫生害虫。可以广泛用于粮食、棉花、林木、花卉、瓜果、蔬菜、烟草、茶叶、咖啡等作物。,印楝中主要杀虫活性成分是印楝素，每株印楝树一年的结果量高达50kg，印楝的杀虫有效成分主要存在于种子里，1968年Butterworth和Morgan成功地分离出印楝素，化学结构也已弄清。,印楝素杀虫剂的生产应用情况以0.3%印楝素乳油为主的印楝素杀虫剂是我国无公害农产品生产的理想用药，被国务院绿色食品办公室列为绿色食品生产推荐使用农药品种，印楝素杀虫剂的大规模推广应用，主要用于防治蔬菜、果树、茶叶、水稻害虫和蝗虫，印楝素的成功推广应用，打破了生物农药叫好不叫座的尴尬局面，成为生物农药推广应用的范例。,品名：印楝素产品规格：100mlx50瓶 产品特点：本产品是从印楝树种核中提炼出的一种高效无公害的植物源杀虫剂。是世界公认的最优秀的生物农药，其杀虫机理独特，具有胃毒、触杀、拒食、忌避、抑制生长发育和绝育等多种作用。广泛用于防治蔬菜、茶叶和粮食作物的多种害虫。如菜青虫、小菜蛾、甜菜夜蛾、蝗虫、潜叶蛾、小绿叶蝉、烟青虫等。对人、畜安全，在环境中易分解。,2、除虫菊杀虫成分：除虫菊酯I,II、瓜菊酯I,II、茉莉菊酯I,II杀虫范围：农业害虫及卫生害虫（家蝇、蚊子、蟑螂等）杀虫机理：驱避、击倒、毒杀 为神经毒剂，作用于钠离子通道，引起神经细胞的重复开放，导致害虫麻痹、死亡；另外，对突触上ATP酶活性也有影响,除虫菊(Chrysanthemum cineriaefolium)是多年生菊科草本植物，其起源于中东和近东。我国20世纪20年代开始引进栽培。陆宗莲等(1998)进行了除虫菊的组织培养研究，为除虫菊的商业化开发奠定了基础。除虫菊有效成分在花里，主要是白花除虫菊。,天然除虫菊是一种理想的杀虫剂,在害虫防治上广泛应用。然而近二十多年来拟除虫菊的飞速发展，使天然除虫菊受到很大冲击。随着人们的健康与环保意识的不断提高，对农药给农产品带来的污染问题十分关注，天然除虫菊市场需求也随之增长。,3、鱼藤 鱼藤酮是从鱼藤属等植物中提取出来的一种有杀虫活性的物质，是综合防治上的一个比较理想的杀虫药剂。鱼藤酮对菜粉蝶幼虫、小菜蛾和蚜虫等昆虫具有强烈的触杀作用和胃毒作用，对日本甲虫有拒食作用，对某些鳞翅目害虫有生长发育抑制作用对一些害虫还有熏杀作用。,4、苦皮藤、雷公藤活性物质：苦皮藤素I-V作用方式：拒食、麻醉、毒杀商品化：根皮加工制剂，种油加工制剂防治对象：菜青虫、稻苞虫、玉米象、猿叶甲等雷公藤对叶菜类、瓜果类多种害虫具有忌避、拒食、毒杀、抑制生长发育及产卵忌避作用,5、番荔枝番荔枝素：强烈的神经毒剂，抑制呼吸链的电子传递对根猿叶甲虫、菜蛾、棉蚜、烟蚜、线虫等有较好的活性（与除虫菊酯类似）,番荔枝，又名佛头果，番荔枝科热带果树，原产热带美洲。果实清甜，有特殊气味，根、叶可做药。,6、万寿菊、猪毛蒿光活化毒素（呋喃香豆素、三噻吩和聚乙炔类等）：在光照下（光动力作用、光诱发毒性）对昆虫具有很强的杀虫活性，对哺乳动物活性很低，结构简单，容易合成，具很大的开发潜力。,7、其它杀虫植物杜鹃花科黄杜鹃柏科砂地柏,胡椒科黑胡椒芸香科木茼蒿、茱萸菊科千日菊、松果菊,五、植物源农药的开发利用1、直接开发利用即对植物中的活性物质进行粗提取后，直接加工成可利用的制剂。这种利用方式的主要优点是能够发挥粗提物中各种成分的协同作用，而且投资少，开发周期短，目前，我国在这方面的工作较多，已开发出楝素乳油、苦皮藤乳油、鱼藤酮乳油等多种商品化制剂。,2、间接开发利用,即研究活性物质的结构、作用机制、结构与活性间的关系，进而人工模拟合成筛选，从中开发新型植物源农药制剂。间接利用是当前国外植物源农药研究开发的重点，也是我国植物源农药研究发展的方向。,历史悠久2000多年前，周礼秋官已有“剪氏掌除蠹物，以攻萦攻之，以莽草熏之”的记载，东汉末年(约公元前220年)第一部药物专著神农本草经问世，该书收载三百多种药物。本草纲目中也记载了不少杀虫植物，如狼毒、百部、雷公藤、苦参、川楝、巴豆和鱼藤根等。,六、我国植物性农药发展的历史与现状,中国土农药志记载着分布在86个科中的220种植物性农药，中国有毒植物一书中则列入了1300余种有毒植物，其中许多种类被作为植物性农药利用。,建国以来，1958年大搞土农药的群众性运动，曾掀起过植物性农药的开发热潮，但由于当时技术水平相对较低，加上随后拟除虫菊酯类杀虫剂等高效农药的崛起，植物性农药又步入低谷。近年来，随着现代科学技术的迅猛发展及人们对环境质量的要求逐步提高，植物性农药重新受到重视，利用植物资源开发和创制新农药已成为现代农药开发的重要途径。,近20年多，我国已生产和实际应用了40多种植物性杀虫剂。我国植物性农药的登记生产数量呈明显上升趋势(见图1)。2004年，植物性农药的生产和应用有了很大的发展，有101家植物性农药生产企业，登记生产的植物性农药种类20种，植物性农药单剂或原药品种54个，植物性农药混配制剂46个，共有植物性农药产品100个,图1 我国植物性农药品种增长曲线,图1 我国植物性农药品种增长曲线,表1 2004年我国登记植物性农药种类,2004年我国登记植物性农药单剂和原药1、0.0016%丙酰芸苔素内酯水剂0.3%印楝素乳油2、丙酰芸苔素内酯原药7.5%鱼藤酮乳油3、25%除虫菊素母液2.5%鱼藤酮乳油4、6%除虫菊素乳油鱼藤酮原药5、5%除虫菊素乳油0.65%茴蒿素水剂6、除虫菊素原药41%乙蒜素乳油7、0.38%苦参碱粉剂乙蒜素原药8、1.1%苦参碱粉剂0.5%藜芦碱可溶性粉剂9、0.36%苦参碱可溶性粉剂0.5%楝素乳油10、0.38%苦参碱可溶性粉剂0.5%楝素杀虫乳油(重量/容量),11、1%苦参碱可溶性粉剂10%烟碱乳油12、0.3%苦参碱乳油12%血根碱母药13、0.38%苦参碱乳油1%血根碱可湿性粉剂14、2.5%苦参碱乳油0.2%低聚糖素水剂15、0.2%苦参碱水剂4%低聚糖素水剂16、0.5%苦参碱水剂10%闹羊花素-III母液17、0.36%苦参碱水剂0.1%闹羊花素-III乳油18、0.3%苦参碱水剂80%乙蒜素乳油19、0.26%苦参碱水剂30%乙蒜素乳油20、苦皮藤母液印楝素原药21、0.23%苦皮藤素乳油1%苦皮藤素乳油,2004年我国登记植物性农药混配制剂1、0.8%阿维印楝乳油 12、1.1%苦烟水剂2、1.8%阿维鱼藤乳油 13、1%苦参碱印楝素乳油3、2.7%莨菪烟悬浮剂 14、0.36%苦参碱水剂+1.8%鱼 藤酮乳油混剂 4、0.4%阿维苦微乳剂 15、13.6%苦豆子灭乳油5、1.2%阿维辣椒碱微乳剂 16、16.1%苦豆子总碱辛乳油6、15%蓖烟乳油 17、41%氯霉乙蒜乳油7、10%除虫菊素烟碱乳油 18、0.6%内酯氧苦乳油8、5%除虫菊素鱼藤乳油 19、1.3%氰鱼藤乳油9、25%敌鱼藤乳油 20、2.5%氰鱼藤乳油10、0.3%高渗苦参碱水乳剂 21、7.5%氰鱼藤乳油11、20%高渗乙蒜素乳油 22、17%杀螟乙蒜可湿性粉剂,23、3.5%高渗鱼藤酮乳油 35、25%水胺鱼藤乳油24、0.042%挥发油溴微粒剂 36、16%酮乙蒜可湿性粉剂25、3%甲酚愈创木酚可溶性粉剂 37、20%酮乙蒜乳油25、20%苦硫氧化钙水剂 38、32%酮乙蒜乳油27、1.8%苦氯乳油 39、32%辛烟油酸乳油28、3.2%苦氯乳油 40、18%辛鱼藤乳油29、12.04%苦灭水剂 41、21%辛鱼藤乳油30、1.5%苦氰乳油 42、0.5%氧苦内酯水剂31、0.6%苦小檗碱水剂 43、30%乙利芸水剂32、1.2%苦烟乳油 44、2.7%莨菪烟悬浮剂33、0.6%苦烟乳油 45、27.5%烟碱油酸乳油34、0.5%苦烟水剂 46、1.1%百部楝烟乳油,杀虫植物的推广种植印楝、鱼藤酮、非洲山毛豆、苦参、除虫菊、烟碱等杀虫植物在我国得到了大面积的推广种植，其中，我国印楝人工林的种植面积已超过原产地印度和巴基斯坦。云南计划或已经推广种植印楝30万亩、四川30万亩及海南20万亩，印楝的引种被认为是我国继橡胶树引种后的又一创举。四川成都绿金生物科技有限责任公司在攀枝花地区建立了一个30多万亩的印楝生产基地，可年产印楝种子200,000吨，综合经济效益超过100亿元，其中杀虫剂的产值可达46.3亿元。2002年，云南省曲靖和红河州除虫菊种植推广面积已超过9万亩，可年产干花5000吨，占世界产量的30%，已接近肯尼亚的种植面积，云南省种植除虫菊面积超过全国的90%。,植物源农药现有产品中有效成分含量太低、药效发挥不十分理想、防治效果受环境因素(温度、湿度)的影响较大、速效性不够、制剂的贮藏稳定性差、生产工艺及分析方法难于掌握、缺乏统一标准、质量上不易控制等自身存在的缺陷使得可供产业化开发的品种有限，无法形成有影响的产品，直接导致了植物源农药产业化的发展较为缓慢。同时，由于直接利用植物的某些部分作为原料生产农药，会带来过度采挖而造成资源枯竭和生态环境的破坏。因此，植物源农药的研究，应在弄清活性物质的化学结构与活性的基础上进行结构优化，开发实用化合物。,第五章 微生物肥料,1、何为微生物肥料,所谓微生物肥料，“是指一类含有微生物的特定制品，应用于农业生产中，能够获得特定的肥料效应，在这种效应的产生中，制品中活微生物起关键作用，符合上述定义的制品均应归入微生物肥料。”,2、微生物肥料的作用原理,氮,磷,钾,3、微生物肥料的作用,1）改善土壤结构，提高土壤肥力2）减少病虫害增强作物抗病能力3）促进生长，增加产量4）改善产品品质5）减少污染，改善生态环境对土壤中氮的转化率达到513.6%；对土壤中磷、钾的转化率可达到715.7%和816.6%。与施用化学肥料相比，可使产品中硝酸盐含量降低2030%，VC含量提高3040%，可溶性糖可提高14度。产品口味好、保鲜时间长、耐储存。,4、微生物肥料的分类,1）微生物菌剂2）微生物有机肥3）复合微生物肥料,微生物菌剂,微生物菌剂：是一种或一种以上的目的微生物经工业化生产增殖后直接使用或经浓缩或经载体吸附而制成的活菌制品。单一菌剂 复合菌剂生物固氮菌(如根瘤菌)；分解土壤有机物菌剂(有机磷细菌肥、综合细菌肥)；分解土壤难溶性矿物的菌剂(硅酸盐细菌肥料、无机磷细菌肥料)；抗病与刺激作物生长的菌剂(抗生菌肥料)；应用：固体 液体 喷施、拌种、蘸根、拌肥,生物有机肥,生物有机肥：是特定功能微生物与腐熟的有机肥复合而成的兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料。颗粒状的做基肥、追肥,复合微生物肥料,复合微生物肥料：指特定微生物与营养物质和有机质复合而成的肥料。以有机物质为主体，与生物“活化剂”完美组合，除含有氮、磷、钾大量营养元素和钙、镁、硫、铁、硼、锌、硒、钼等中微量元素外，还含有大量有机物质、腐殖酸类物质和保肥增效剂，养分齐全，速缓相济，供肥均衡，肥效持久。肥效快，用量大,5、生物肥料的发展简史,在罗马时代，农民就发现在前作为豆科植物的大田里种植谷类作物时，其产量有所提高 19世纪，德国的苜蓿种植者和美国的一些大豆种植者，他们利用苜蓿田或大豆田的土壤，转移接种至新的农田，从而使作物产量得到提高。1838年，法国农业化学家布森高（）发现了豆科植物能固定氮。1886-1888年德国科学家赫尔里格尔（H.Hellriegal）在砂培条件下证明，豆科植物只有形成根瘤菌才能固定大气中的氮。,1888年荷兰学者贝叶林克（）分离了根瘤菌，这是微生物肥料方面的突破。第一家美国公司纳特尔公司于1898年生产和销售了土壤细菌接种剂。20世纪20年代，又有一些新的微生物制剂用于大田土壤和农作物 20世纪40年代，美国农业部颁发了生物杀虫剂许可证，至今已有20多种不同的微生物产品为这一目的而使用。,6、我国微生物肥料生产应用的问题,1）问题 基础和应用基础研究仍然明显落后于生产实际，许多障碍应用效果提高的因子未能得到深入研究，曾收集过150多篇报告，涉及机理的研究极少，主要是一些增产原因的分析，诸如分析了株高、株数、分蘖、苗数、粒重和百(千)粒重，少数的文献探讨了微生物肥料适合的接种剂量(显示效果的活菌数量)，个别的还测定了土著群体数量的多寡与接种必要性的关系。但真正涉及微生物肥料及产品中微生物本身，例如，它们的作用实质，产品制造过程中最佳、最合理的工艺，微生物肥料施用后在土壤和植物根部的定居、存活和数量消长，与土壤中的同类或异类微生物的竞争，以及影响微生物肥料作用发挥的其它制约因素等，研究得极少，深度也远远不够。长期以来，从国家的角度极少有微生物肥料的基础和应用基础研究立项，不仅相关的高等院校和科研单位条件、设备落后，而且科研队伍萎缩、老化也是一个突出问题。除此以外，极少有企业愿意出资在这方面加强研究。,产品质量参差不齐，一些产品的构成需要改进。我国微生物肥料生产的产品存在较多的质量问题，诸如有效活菌含量低，杂菌率偏高，有效期短等。,未经登记的国外产品的大量涌入。近10年来，国外的一些未经登记的微生物肥料产品通过各种途径、关系在国内生产、推广、销售，有的产品故弄玄虚，号称内含80种微生物(细菌、真菌、放线菌)，有的产品其一级制剂售价30万人民币/吨，问题较多，特别是菌种缺乏安全监督，也不乏假冒产品，对其产生的负面影响不能忽视。市场上不乏伪科学或伪劣产品。行业管理有待进一步规范，产品标准有待强化。,