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生物技术在种植业中的应用与实践-6

花匠小妙招
2024-10-27 00:47

三、我国生物农药的研究发展现状

(一)生物体农药

1.动物体农药

我国对天敌昆虫的研究还处于起步阶段，主要是针对寄生蜂、草岭和瓢虫三大类，虽然在室内及田间试验取得了一定的效果，但目前尚未形成可行性的产品。

2.转基因植物

我国的农业基因工程研究开始于20世纪80年代末，在国家863计划的重点扶植下，取得了很好的成绩，目前研究的转基因植物达47种，并有6种已被批准进行商业化生产。研制成功的对鳞翅目害虫抗性达80%以上的转基因抗虫棉品种，是我国成为继美国之后第2个拥有该项技术自主知识产权的国家。截至2000年底，国内抗虫棉的示范面积达550多万亩。转基因抗病小麦对黄蒌病、赤霉病、白粉病的防治效果很好。转抗菌肤基因的抗青枯病马铃薯对青枯病的抗性提高了1~3级。

3.微生物体农药

我国应用白僵菌防治松毛虫、大豆食心虫及玉米等害虫效果良好，年使用面积达1000万亩以上。在我国登记的防治蜚的绿僵菌制剂，块状虫霆制剂已经取得农药登记证。近年来，国对定殖于大豆包蠢线虫、蔬菜和烟草根结线虫及茶叶黑粉虱虫生真菌的研究取得一定的进展，同时还引进了国外的蜡轮村菌防治温室白粉虱和虫。

(1) 微生物杀虫剂

我国研究和应用Bt起步较晚，但发展较快。1965年我国第一座工业化生产Bt粉剂的车间在武汉建成。目前我国Bt制剂产量达2万~3万吨，Bt制剂的质量也提高到了3000~4000国际单位。我国发现了41个血清型50多个亚种，其中玉米螟亚种、云南亚种山东亚种、武汉亚种等12个亚种为我国首先发现。我国还对Bt菌株进行基因改良，已克隆出具有自主知识产权的基因几十个，并有两株Bt工程菌进入中试阶段。1995年，我国成功研制出1.5万单位/毫克的高含量Bt可湿性粉剂，Bt杀虫晶体蛋白达7.5%，杀虫效果达到国外同类商品技术指标。

我国在病毒杀虫剂领域的研究取得了不错的成绩，已分离昆虫病毒250余种，并且已经成功开发出了十几种极具开发前景的病毒株系。1993年棉铃虫核多角体病毒杀虫剂取得登记，随后余纹夜蛾多角体病毒、粘病毒、小菜蛾颗粒体病毒、首蓓银纹夜蛾核多角体病毒也陆续登记注册，年使用面积达到上百万亩。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正在研究。

(2) 微生物杀菌剂

我国成功研制出了木霉菌制剂，并取得了农药登记，对蔬菜灰霉病具有很好的防效。此外，防治根结线虫的厚轮枝抱菌制剂也已登记注册，淡紫拟青霉制剂还在中试阶段。我国开发成功的细菌杀菌剂有亚宝(枯草芽抱杆菌)、力宝(假单抱菌)、增产菌(蜡质芽抱杆菌)，地衣芽抱杆菌制剂、荧光假单抱制剂也已商品化。

(3)微生物除草剂

我国在20世纪60年代就利用炭疽菌开发出了微生物除草剂“鲁保一号”，防除大豆田的苑丝子，被推广到20多个省，防效稳定在80%以上。新疆分离并研制出镰刀菌除草剂，对埃及列当防治效果良好。

(4)其他微生物体农药

我国对昆虫病原线虫的研究只有20多年，目前已发现对蝗虫防治效果良好的线虫，但暂无产品上市。我国利用蝗虫微孢子虫控制草原蝗虫效果很好，极具市场前景。

(二) 生物化学农药

1.动物源生物农药

我国在棉铃虫、棉红铃虫、梨小食心虫等性信息素类的分离鉴定、人工合成及田间应用方面，已取得了不错的成绩。此外，对报警信息素、聚集信息素和踪迹信息素也有一定的研究

2.植物源生物农药

我国是研究和应用杀虫植物最早的国家，近年来研究开发出来的印楠素、苦皮藤素、雷公藤皮素、胡椒素、尼西那素、番荔枝素、万寿菊素、海藻素等对昆虫都有很高的杀灭活性。目前，我国已经商品化的植物性杀虫剂有硫酸烟碱、印楠素乳油、川建素乳油、皂素烟碱可溶性乳剂、苦皮藤乳油 (或粉剂)、鱼藤酮乳油、苗蒿素水剂和双素碱水剂等。植物源混合脂肪酸、小氨碱等植物杀菌剂在我国也已商品化。

3.微生物源生化农药

我国农用抗生素的研究开始于20世纪50年代，70年代成功开发出井冈霉素，防治水稻纹枯病效果稳定在85%以上，使用面积达2亿多亩。90年代我国抗生素研究开发进人了一个发展高潮杀虫抗生素先后开发出了浏阳霉素、华光霉素和阿维菌素，杀虫效果都很好，特别是阿维菌素，被迅速推广应用，年产量达上万吨。抗生素杀菌剂有中生菌素、宁南霉素等四种已临时登记，农抗120、春日霉素、公主岭霉素、武夷菌素、庆丰霉素也已经开发成功。抗生素除草剂有双丙氨磷已注册并投入生产。

四、生物农药研究的发展趋势及前景展望

(一)生物农药研究的发展趋势

随着人类对生存环境的保护意识不断增强、对化学农药自身缺点和生物农药优点的认识，人类越来越重视生物农药的开发和使用，各大农药公司和科研单位都投入大量人力物力以期开发高效、广谱、适应性强的生物农药和转基因植物。21世纪将是生物农药发展的重要时期。生物农药以其天然低毒、易分解无残留等特点获得市场青睐，但同时也以其见效慢、价格高和受环境制约等缺点而在应用上远远不及化学农药，转基因植物给人类带来了希望的同时也赋予了人类一个新的使命一一生物安全性，这些都有待国内外科研工作者来突破。近年来他们在通过生物工程、发酵工程技术等筛选新生物农药、改造原有生物农药以及降低成本等方面取得了重大进展，并将朝着这些方面发展。

1.探索新的高效、广谱生物农药资源

大自然是一个生物宝库，也是一个巨大的优胜劣汰、自我调节的生态系统，种类繁多的各种生物都将可能成为生物农药。方面我们要根据已知的生物农药资源来开发和筛选同属、同种同小种、同专化型的其他一些未知生物，如苏云金杆菌的研究上，研究人员根据苏云金杆菌都能产生毒素和杀虫晶体的这一规律对它的其他亚种进行研究，目前已发现它的多个亚种有杀虫活性，且各亚种的杀虫谱都不尽相同，目前已发现70个血清型834亚种，芽抱杆菌属的其他种类如枯草芽抱杆菌和蜡质芽抱杆菌都有杀菌作用，能产生杀菌蛋白，它的其他种类都是生物农药的候选者。另一方面对一些未开发成生物农药的物种进行研究。

2.利用生物技术改造现有的生物农药资源

(1)利用细胞融合技术和基因工程来提高微生物的发酵水平对微生物来说，提高发酵水平是实现工业化的关键。利用细胞融合技术和基因工程来提高赤霉素、灭瘟素、井冈霉素、苏云金杆菌等的发酵单位，将其产量在不增加原料、设备的情况下加以提高。

(2) 生物活性物质的结构改造及仿生合成

现代生物技术的飞速发展，使得我们可以完全利用遗传工程、基因工程、原生质体融合等方法对现有生物农药资源进行取长补短的改造。如目前生产应用的Bt菌剂存在杀虫谱窄、有效成分易分解等缺点。英美等国科学家研究发现Bt毒素蛋白有决定寄主范围和杀虫活性的两个功能区，不同的Bt之间前者氨基酸序列差别很大，而后者几乎相同，因此可以采用基因工程的方法，将不同亚种的毒蛋白基因拼接成杂合基因以扩大杀虫范围，或对原来的毒蛋白基因诱变重组以提高杀虫活性。防治水稻白叶枯病的杀枯定就是根据微生物产物人工合成的，此外还有很多植物毒素已被人工仿生合成出来，降低生产成本的同时，又提高了产品的质量。

3.筛选安全、高效、合理的生物农药剂型

农药的剂型以及助剂的添加对它能否最好地发挥功效非常重要，而见效慢、易受环境影响的生物农药就更加需要适合的剂型。加强对生物农药的物理化学特征和生理机制的研究，能有助于研制出高效、安全、合理的生物农药剂型，其次要加强生防生物与靶标生物之间的生态学关系的研究，如木霉菌与植物病原菌在土壤中争夺生活空间和营养源，木霉菌能在低浓度营养下存活，所以在木霉菌制剂中加入麸皮作为稀释剂为木霉菌提供营养载体，可提高其生长定殖能力，达到增效作用。

4.改进生产技术提高产品质量

生物农药特别是微生物农药的生产工序比较麻烦，培养基的配方、培养的温度、PH值、培养时间以及菌种的保存等方面都直接影响到生产出来的产品的质量，所以应当在这些方面进行不断的试验，以期获得更有效的产品。

(二)生物农药发展前景展望

综上所述，生物农药的发展面临着巨大的市场需求和企业公司、政府巨资投入的机遇，但是市场上需要的是效果不逊色干化学农药、价格不高的生物农药，而目前的生物农药大多都达不到市场的要求，生物农药的发展同时面临着巨大的增效、增谱的挑战。相信在现代生物技术和其他先进科学技术的支持下，在政府和企业的重视下，人类将能更轻易地发现更多更好的生物农药资源，能更加有可能实现高效生物农药资源的改造和杀菌活性物质的重组及仿生，能更安全地应用转基因作物和复合工程菌株这些都将为生物农药赶超甚至取代化学农药划上历史性的一笔为自然环境的保护和人类自身的健康作出巨大贡献。人类利用生物农药来防治作物病虫害的潜力非常之大，预计将有更多像Bt.井冈霉素、阿维菌素、印素等一样的高效、广谱、药效稳定不易产生抗药性的生物农药出现，全面应用无污染、无需人工施药的通过食品安全性检测的转基因植物也是可能的，防治病虫害将会是很轻松、低成本的事情，节约了资源，解放了劳动力，减少了农业生产的投入，增加了收益。但是这条道路还才刚开始,任重道远，保护环境是全世界的共同义务。各国应当发挥各自的资源优势、技术优势联合起来攻克一个个难关，资源共享，成果共享，避免重复研究的资金和精力浪费，政府和企事业单位应当紧密联系已取得的科研成果并转化成生产力;人们也应该提高对生物农药的认识、接受和配合新产品的开发和示范，这样才能解j加快生物农药取代化学农药之路，实现农业的健康、绿色、可持续发展，实现人类社会的可持续发展。

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