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生物农药的现状和发展趋势.doc

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生物农药的现状和发展趋势.doc

生 物 农 药 的 现 状 和 发 展 趋 势 摘要 生物农药的研究与开发对于满足我国无公害农产品、 绿色食品和有机食品生产中病虫害防治 的需要 , 缓解农药残留带来的环境污染具有重要的意义 , 已成为我国科技界、 产业界研究的热点之一。本文阐述了我国生物农药的发展现状 , 探讨了生物农药研究与应用过程中存在的主要问题 , 从技术和产业的角度展望了生物农药的发展趋势。 关键词 (生物农药) (现状)(发展趋势) 生物农药是具有农药特性的用来防治病、 虫、草等有害生物的生物活体及其产生的生理活性物质和转基因产物。与传统的化学农药相比 , 生物农药具有对人畜和非靶标生物安全,环境兼容性好,不易产生抗性,易于保护生物多样性,来源广泛等优点。因此,高效生物农药的开发应用对人类健康、 环境保护和农业的可持续发展都有极其重要的意义 [ 1] 。 我国生物农药的现状分析 1. 1 发展现状 我国生物农药的研究始于 20 世纪 50 年代初, 在国家主管部门的扶持下, 已逐步形成了具有良好试验条件的科研院所、高校、国家及部级重点实验室,以及其他具备一定工作条件的研究单位。在生 物农药的资源筛选评价、遗传工程、发酵工程、产后加工和工程化示范验证方面已经自成体系,拥有 大约 400 家生物农药生产企业 [1] 。近 10 年来, 我国在生物农药研究的关键技术与产品开发方面已取得了一批重大成果,苏云金杆菌杀虫剂、农用抗生素、棉铃虫 NPV、杀虫真菌剂等技术产品已经达到或部分超过国外同类先进水平,不但满足国内市场需求变化,而且走出国门,进入亚洲和欧美市场。 2 生物农药开发与应用过程中存在的问题 近年,生物农药的开发与应用取得了可喜的研究进展,新品种不断涌现,市场份额逐年增加,应用面积持续扩大。然而,在生物农药开发与应用过程中仍存在诸多问题,这些问题严重制约着生物农药的健康发展,亟待解决。 我国生物农药发展存在的突出困难和问题主要是 : 仿制国外产品多,原创性拳头产品少;研究开发与生产脱节,重学术水平,轻技术创新;生产工艺落后,产品质量稳定性差;产品的产业化,市场 化及应用推广难度大;缺乏有效的风险投资意识等 [ 2] 。由于目前我国生物农药品种有 50 余种, 其发展历史长短各异,研究深度也不一致,各个产品面临的技术瓶颈也不尽相同。 生物农药的发展趋势 1 主要发展趋势 国内外主要发展趋势表现为: 一是以基因重组为核心的战略高技术竞争日趋激烈, 关键技术创新显着加快, 最新的分子生物学手段越来越多地被应用到生物农药研究开发中去, 转基因生物农药新品种不断涌现; 二是生物农药的研究开发和应用向更安全和环保的方向发展, 这是新型生物农药比起传统化学农药更具优势的方面; 三是产品更新换代速度加快, 生物农药产业已成为涉农工业最具前景的 发展领域。 2 . 2 研究进展 . 1 细菌、真菌、病毒类杀虫剂 苏云金芽孢杆菌 (Bt) 制剂是目前国内外产量最大、应用范围最广的微生物杀虫剂。 Bt 杀虫作用的主要机制是在其生长过程中产生不同类型的杀虫晶体蛋白 (ICPs) [3 ] 。Bt 产生的伴孢晶体 , 可以杀死 150 多种鳞翅目昆虫而对人畜无害 , 它具有多个亚种和多种血清型 , 难于产生抗性。近年来 , 国内外专家致力于 Bt 的高效剂型增效因子、发酵工艺、广谱毒性重组 Bt 以及转基因植物的研究 , 取得了较大成果 [ 4 ] 。昆虫真菌可在自然界中再次侵染,引起害虫种群的流行病,对害虫有明显的 自然控制作用。国内外研究表明,真菌是唯一能在自然条件下通过体壁接触侵染昆虫的病原微生物 [5] , 对防治刺吸式口器害虫具有独特的作用。我国在昆虫病毒研究领域中取得了较大的进展,已从 188 种昆虫中分离到 220 多株病毒 , 其中 110 株为我国首次分离得到 [6] 。目前有 20 多个国家的 30 多种病毒杀虫剂进行登记、注册 、生产应用,我国已有 20 多种进入大田试验 。 2. 2. 2 农用抗生素 农用抗生素主要指用于防治病、虫、草等有害生物的微生物代谢产物,可分为抗菌素、杀虫素和 杀草素。 抗菌素是微生物在生命活动中所产生的化学物质, 它能有选择性地抑制它种微生物生长或杀灭它种微生物。我国农用抗菌素的研究处于世界先进行列, 90 年代以来 , 我国陆续研制出了中生菌素、武夷霉素、宁南霉素、华光霉素、嘧肽霉素等。最近又开发了杀枯肽、磷氮霉素、波拉霉素、白 肽霉素、金核霉素、瑞拉菌素等抗菌素,部分品种已进入中试阶段 [ 7 ~ 9] 。再说杀虫素,我国研究的杀蚜素和韶关毒素,用于防治锈壁虱、棉蚜、叶螨,此外还有浏阳霉素、日光霉素、南昌霉素等 用于防治果树、温室害螨,均取得了良好效果。最后说杀草素,日本明治制果开发的双丙氨磷,用于 防除一年生和多年生禾本科杂草和阔叶杂草, 已商品化; 日本三共株式会社研制的 Conmexistin 对单、双子叶杂草均有效。近年开发的 Antibiotis-SF2494, Antibiotis 一 6241B 也具有良好除草活性。此外硫代乳酸霉素、浅蓝菌素、丁香霉索、 Aheichin 、Tentoxin 等也具有较好的除草活性。 2. 2. 3 微生物蛋白质农药 过敏性蛋白是一类能激活、 诱导植物保卫反应和产生系统抗性的新型蛋白, 最早发现于梨火疫病菌(Erwinia amylovora) 的侵染机理研究。由于这类蛋白具有作用机制独特、防病和促进植物生长效 果显着和环境友好的突出优点,现已迅速开发成为一类新型 “绿色农药”并进入了国际市场。我国在水稻白叶枯病菌、水稻条斑病菌等多种细菌的研究中发现, Harpin 不仅广泛存在,而且其基因结构具有丰富的遗传多样性。 这就为这类激活蛋白作用机理的进一步研究和生防制剂的后续开发创造了 良好的条件 [ 10 ] 。有关激发植物免疫抗病和促生增产作用的蛋白激活剂的研究,已引起国内外的 广泛关注和重视。 目前我国已成功分离和获得了多个植物激活蛋白基因工程菌株。 通过激发植物防御免疫反应,提高植物抵御病虫害的能力,同时促进植物生长发育,提高作物产量。田间试验表明,激 活蛋白农药 1 000 倍液对多种植物病害防效可达 70 %和增产 10%以上, 2004 年该成果已通过了农业 部成果鉴定,达到同类研究的国际先进水平。与国际同类产品比较,激活蛋白发酵周期长,产率低 [ 11 ] 。 2 .2. 4 生物化学及新型激发子类农药 20 世纪 80 年代学者们发现来源于真菌及植物细胞壁的甲壳素、寡糖、糖蛋白、多肽和脂肪酸类 物质能开启植物中多种信号传导途径,作为一类全新的生物激发子 ( 含寡糖 、糖蛋白、多肽和脂肪酸等类物质 ) 生物化学农药的研发、 生产及应用: 小分子蛋白和有机脂肪酸 ( 透明质酸 ) 对昆虫生化 ( 消化) 酶具有强烈的抑制作用导致昆虫死亡,还具有兼抗线虫、真菌、细菌和病毒的作用 [ 12 ] 。我国科研工作者以来源丰富的生物资源为原料 , 通过糖生物学及寡糖工程技术,已研制开发了用于防治粮食 作物、经济作物、蔬菜、水果、花卉等植物的病毒病和真菌病的系列

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