楊 光，孫長(zhǎng)華，李東剛

（黑龍江省質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)研究院，黑龍江 哈爾濱 150050）

1 微生物農(nóng)藥的產(chǎn)業(yè)狀況

微生物農(nóng)藥是生物農(nóng)藥的一種，是指微生物及其微生物的代謝產(chǎn)物，和由它加工而成的、具有殺蟲、殺菌、除草、殺鼠或調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)等活性的物質(zhì)[1，2]。

我國(guó)是以種植業(yè)為基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)作物病蟲害的常年發(fā)生給我國(guó)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而每年近百萬(wàn)噸化學(xué)農(nóng)藥制劑的使用，導(dǎo)致了多種作物農(nóng)藥殘留量超標(biāo)[3]，嚴(yán)重威脅著人們的健康和生態(tài)環(huán)境。而微生物農(nóng)藥污染小、針對(duì)性強(qiáng)的特點(diǎn)恰恰迎合了綠色農(nóng)業(yè)的需求。因此，微生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程較快，早在二十世紀(jì)50年代初至70年代末就奠定了較好的基礎(chǔ)，80年代中期發(fā)展尤為迅速[4]。2005年我國(guó)各類生物農(nóng)藥的總需求量占全國(guó)農(nóng)藥市場(chǎng)的11%左右。據(jù)2008年統(tǒng)計(jì)，目前全球生物農(nóng)藥年產(chǎn)值約20億美元，并以每年10%～20%的速度遞增，專家預(yù)測(cè)，到2010年生物農(nóng)藥將取代20%以上的化學(xué)農(nóng)藥[3]。而微生物農(nóng)藥占全世界生物農(nóng)藥產(chǎn)品近90%。在國(guó)際市場(chǎng)上，由于歐盟2003年1月31日的農(nóng)藥禁令給生物農(nóng)藥讓出了巨大的市場(chǎng)空間[5]，因此，未來(lái)我國(guó)微生物農(nóng)藥市場(chǎng)具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2 微生物農(nóng)藥的種類及應(yīng)用

根據(jù)用途和防治對(duì)象的不同，微生物農(nóng)藥可分為微生物殺蟲劑、微生物殺菌劑、微生物除草劑、微生物殺鼠劑和微生物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等[1，6]。

2.1 微生物殺蟲劑

2.1.1 細(xì)菌殺蟲劑 某些細(xì)菌對(duì)昆蟲有致病或致死作用，利用這一特點(diǎn)將細(xì)菌及其所含有的活性成分制成殺蟲制劑即為細(xì)菌殺蟲劑。其作用機(jī)理為胃毒作用。昆蟲攝入制劑后，通過(guò)腸細(xì)胞吸收，進(jìn)入體腔和血液，使之得敗血癥導(dǎo)致全身中毒死亡[7]。

蘇云金芽孢桿菌殺蟲劑是目前世界上用途最廣、產(chǎn)量最大、應(yīng)用最成功的微生物殺蟲劑[8，9]，蘇云金芽孢桿菌占微生物殺蟲劑總量的95%以上，已有60多個(gè)國(guó)家登記了120多個(gè)品種[10]，廣泛應(yīng)用于防治農(nóng)業(yè)、林業(yè)和貯藏的害蟲，主要應(yīng)用于鱗翅目枯草桿菌、放射性土壤桿菌、洋蔥球莖病假單胞菌、熒光假單胞菌、丁香假單胞菌、灰綠鏈霉菌，對(duì)防治土傳性秧苗病和水果及蔬菜病原菌效果很好[11]。此外還有青蟲菌、殺螟桿菌、松毛蟲桿菌、7216桿菌、球形芽孢桿菌等。

2.1.2 真菌殺蟲劑 以分生孢子附著于昆蟲的皮膚，分生孢子吸水后萌發(fā)而長(zhǎng)出芽管或形成附著孢，侵入昆蟲體內(nèi)，菌絲體在蟲體內(nèi)不斷繁殖，造成病理變化和物理?yè)p害，最后導(dǎo)致昆蟲死亡[10]。真菌殺蟲劑具有某些化學(xué)殺蟲劑的觸殺性能，并具有防治范圍廣、殘效長(zhǎng)、擴(kuò)散力強(qiáng)等特點(diǎn)。但也存在見效慢，侵染過(guò)程較長(zhǎng)，受環(huán)境影響較大等缺點(diǎn)[12]。

真菌殺蟲劑種類繁多，包括：白僵菌殺蟲劑、綠僵菌殺蟲劑、擬青霉殺蟲劑及座殼孢菌殺蟲劑。應(yīng)用真菌殺蟲劑防治害蟲一直受到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注，我國(guó)開展真菌制劑的研究開發(fā)已有30多年的歷史，目前世界上已記載的殺蟲真菌大約有100個(gè)屬，800多個(gè)種，其中約50%集中于半知菌亞門，如：白僵菌屬、綠僵菌屬、被毛孢屬、蟪霉屬、輪枝擬青霉屬、棒孢霉屬等[13]。研究最多的是該亞門中的白僵菌[14]，其次是綠僵菌。此外還有擬青霉屬、赤僵菌、蟲生藻菌等;英國(guó)、美國(guó)等國(guó)家還有蚧生輪枝菌、湯普生多毛菌的商品制劑[15]。各種真菌殺蟲劑及其應(yīng)用范圍見表1。

表1 真菌殺蟲劑種類及其應(yīng)用范圍[16-21]Tab.1 Fungal insecticide and its application

國(guó)際生防組織使用黃綠綠僵菌防治沙漠蝗蟲，美國(guó)引進(jìn)舞毒蛾噬蟲霉防治舞毒蛾，巴西使用金龜子綠僵菌防治甘薯沫蟬等，均取得了顯著效果[22]。

2.1.3 昆蟲病毒殺蟲劑 昆蟲病毒是以昆蟲作為宿主并在宿主種群中流行傳播的一類病毒，沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，主要成分是核酸和蛋白質(zhì)。病毒侵入昆蟲后，核酸在宿主細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行病毒顆粒復(fù)制，產(chǎn)生大量的病毒粒子，促使宿主細(xì)胞破裂，導(dǎo)致昆蟲死亡。致病力強(qiáng)、藥效持久、作用專一、對(duì)人畜安全。其中研究最多、應(yīng)用最廣的是核形多角體病毒（NPV），質(zhì)形多角體病毒（CPV）和顆粒體病毒（GV）[23]。核形多角體病毒主要用于農(nóng)業(yè)和林業(yè)等害蟲的防治，顆粒體病毒主要用于防治菜青蟲、小菜蛾及黃地老虎等。

2.1.4 微孢子殺蟲劑 微孢子蟲為原生動(dòng)物，它是經(jīng)宿主口或卵、皮膚感染，并在其中增殖，使宿主死亡。微孢子蟲宿主范圍廣，包括鱗翅目、直翅目、雙翅目、鞘翅目、半翅目、膜翅目和蜉蝣目的多種昆蟲[24]。當(dāng)前用于農(nóng)林防治的微孢子殺蟲劑主要有3種，即行軍蟲微孢子、云杉卷葉蛾微孢子蟲和蝗蟲微孢子蟲。1986年北京農(nóng)業(yè)大學(xué)從美國(guó)引進(jìn)的蝗蟲微孢子蟲（Nosema locstae）在防治草原蝗蟲方面取得了顯著效果，它既能在短時(shí)間內(nèi)迅速降低蟲口密度，又能引起流行病，達(dá)到長(zhǎng)期防治的目的[2]。

2.1.5 線蟲殺蟲劑 線蟲殺蟲劑是國(guó)際上新興的生物殺蟲劑。雖然從嚴(yán)格意義上講，線蟲是多細(xì)胞真核生物，并不屬于微生物范疇。但線蟲作用于昆蟲的機(jī)制和微生物殺蟲劑相似。因此，也就歸為一類微生物殺蟲劑[25]。食蟲的線蟲通過(guò)自然傷口穿透蟲體，然后和致病桿菌屬（Xenorhabdus）或光桿狀菌屬（Photorhabdus）的細(xì)菌共生。這些細(xì)菌能很快得以釋放毒素的方式殺死寄主[26，27]。在腐爛的寄主組織中再產(chǎn)生線蟲。但線蟲對(duì)干燥特別敏感，所以它們僅限在潮濕生活環(huán)境中對(duì)害蟲進(jìn)行有效的控制。

斯氏線蟲（Steninernema feltiae）等已在田間用于防治小菜蛾、桃小食心蟲、地老虎、蠅蛆、天牛等害蟲。異小桿線蟲（Heterorhahditis Sp）“泰山1號(hào)”已中試生產(chǎn)，防治大蠟螟等害蟲，效果良好[28]。

2.2 微生物殺菌劑

2.2.1 農(nóng)用抗生素 它是由微生物發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物，在低濃度時(shí)可抑制或殺滅作物的病、蟲、草害及調(diào)節(jié)作物生長(zhǎng)發(fā)育。農(nóng)用抗生素研究開發(fā)在美、日等國(guó)均已列入國(guó)家重點(diǎn)科研規(guī)劃。以日本發(fā)展最快，居世界領(lǐng)先，先后開發(fā)了春日霉素、滅瘟素、多氧霉素、井岡霉素、滅孢素、殺螨霉素等[29]。我國(guó)農(nóng)用抗生素的研究起步較晚，始于二十世紀(jì)50年代初，至今己取得了很大的成績(jī)。井岡霉素、農(nóng)抗120、春日霉素、慶豐霉素、多抗霉素、公主嶺霉素、中生菌素、武夷菌素、科生霉素等農(nóng)用抗生素品種相繼研制和利用。農(nóng)抗120是中國(guó)農(nóng)科院生防所針對(duì)農(nóng)作物真菌病原菌，定向篩選的一種抗真菌抗生素。它抗多種真菌病害，如白粉病、炭疽病、枯萎病、紋枯病等有很好的防效，增產(chǎn)顯著[30]。經(jīng)過(guò)幾十年的研究探索，我國(guó)對(duì)新農(nóng)用抗生素的篩選方法有較大程度的改進(jìn)和提高，已篩選出不少農(nóng)用抗生素新品種，如多效霉素、769、891、5702、86-1、26號(hào)等[31]。

2.2.2 細(xì)菌殺菌劑 近年來(lái)細(xì)菌殺菌劑的應(yīng)用也較為普遍。在國(guó)外用放射土壤桿菌k84菌系來(lái)防治果樹的根癌病是最成功的例子，并且已商品化。美國(guó)報(bào)道用草生歐氏桿菌防治梨火疫病效果與鏈霉素相當(dāng)[29]。沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)生物農(nóng)藥工程中心利用拮抗木霉和拮抗細(xì)菌混合發(fā)酵制成粉劑，成功地防治了保護(hù)地蔬菜和甜瓜的苗期病害，該項(xiàng)產(chǎn)品正處于中試階段[32]。其他報(bào)道的細(xì)菌殺菌劑還有:用來(lái)防治黃瓜及煙草炭疽病菌的地衣芽孢桿菌，防治甘藍(lán)黑腐病的枯草芽孢桿菌，以及防治水稻紋枯病的假單孢菌等。由于細(xì)菌的種類多、數(shù)量大、繁殖速度快，且易于人工培養(yǎng)和控制，因此，細(xì)菌殺菌劑的研究和開發(fā)具有較大的前景[29]。

2.2.3 真菌殺菌劑 真菌殺菌劑研究和應(yīng)用最廣泛的是木霉菌，其次是粘帚霉類。我國(guó)開發(fā)研制的滅菌靈，主要用于防治各種作物的霜霉病。此外，一些食線蟲真菌可用來(lái)防治大豆孢囊線蟲、根結(jié)線蟲病害，如淡紫擬青霉用于防治香蕉穿孔線蟲病、馬鈴薯金線蟲病，并提高其產(chǎn)量。以色列開發(fā)出一種名為Trichode的哈茨木霉制劑，能夠防治灰霉病、霜霉病等多種葉部病害。日本山陽(yáng)公司則開發(fā)了用于防治煙草白絹病的木霉屬菌。WRGrace公司開發(fā)了用于園藝的綠粘帝霉。Ecologicallabs的木隔孢伏革霉被用于森林病害的防治。目前，此類制劑商品化市場(chǎng)尚未形成[33]。

2.3 微生物除草劑

微生物除草劑主要是利用活體生物或其代謝產(chǎn)物來(lái)殺滅雜草?；铙w微生物除草劑，目前成為國(guó)外的研究和開發(fā)的熱點(diǎn)，其中以真菌除草劑的研究和開發(fā)最為活躍，活體微生物除草劑的作用方式是孢子、菌絲等直接穿透寄主表皮，進(jìn)入寄主組織、產(chǎn)生毒素，使雜草發(fā)病并逐步蔓延，影響雜草植株正常的生理狀況，導(dǎo)致雜草死亡，從而控制雜草的種群數(shù)量[34]。

利用微生物代謝產(chǎn)物除草即為農(nóng)用抗生素除草劑，以日本的研究最為領(lǐng)先[29]。雙丙氨磷（2-氨基-4-甲基磷酰乙酰）是一種廣譜微生物除草劑，能防治一年生和多年生的雜草，同時(shí)具有很高的殺螨活性。除日本明治制果開發(fā)的雙丙氨磷產(chǎn)業(yè)化成功外，其它抗生素除草劑幾乎均未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[35]。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前生物防治病蟲害面積已由1972年的80萬(wàn)公頃發(fā)展到2007年的2130萬(wàn)公頃[36]。為了提高微生物活體許多發(fā)達(dá)國(guó)家也投入了相當(dāng)大的力量和資金，并廣泛地開展了國(guó)際性協(xié)作。美國(guó)、加拿大、俄羅斯、法國(guó)、澳大利亞、日本、比利時(shí)、保加利亞、朝鮮、瑞士等國(guó)家均在不同方面做了不少有科研價(jià)值的工作，目前已有美國(guó)、日本等幾個(gè)國(guó)家利用生物工程技術(shù)培育了多種抗病蟲害的農(nóng)作物新品種[37]。

3 存在的問(wèn)題

3.1 缺少質(zhì)量監(jiān)督體系及相關(guān)使用規(guī)范

微生物農(nóng)藥研究力量分散，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，市場(chǎng)混亂，相關(guān)部門目前尚沒有公布詳細(xì)的使用規(guī)范，而且缺少嚴(yán)格的質(zhì)量監(jiān)督體系。當(dāng)然，人們已經(jīng)意識(shí)到這一問(wèn)題的存在。我國(guó)已于近期首次發(fā)布了GB/T 21459-2008的一系列共5個(gè)微生物類真菌農(nóng)藥基礎(chǔ)性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，此系列標(biāo)準(zhǔn)是真菌類農(nóng)藥的首個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，具有一定探索性和規(guī)范性，根據(jù)真菌農(nóng)藥產(chǎn)品的特點(diǎn)和實(shí)際生產(chǎn)情況，創(chuàng)造性地制訂了真菌農(nóng)藥產(chǎn)品的5種劑型的標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)范。但規(guī)范中尚未給出菌種鑒別的具體檢測(cè)方法，檢測(cè)技術(shù)需進(jìn)一步研究。

3.2 微生物農(nóng)藥的產(chǎn)業(yè)化受限

微生物農(nóng)藥的產(chǎn)業(yè)化受到多方面原因的限制。與傳統(tǒng)的化學(xué)農(nóng)藥相比，大多數(shù)生物農(nóng)藥，尤其是活體微生物及某些植物提取的抗生素對(duì)靶標(biāo)生物作用緩慢，并且生物農(nóng)藥的防效和耐儲(chǔ)性均易受環(huán)境條件的影響，壽命有限或需要特殊的方法保持活力。抗菌素對(duì)病菌有選擇作用，易產(chǎn)生抗藥性。真菌毒素對(duì)人畜的安全性尚需深入研究。

但是，由于生物遺傳工程技術(shù)的迅速發(fā)展[38]，檢測(cè)技術(shù)的不斷完善，人類對(duì)環(huán)境保護(hù)需求的增加，微生物農(nóng)藥必將有著廣闊的發(fā)展前景。

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