張正煒，成瑋，何壯，陳秀,2，黃蘭淇,2

(1.上海市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，上海 201103；2.上海市農(nóng)藥檢定所，上海 201103)

微生物農(nóng)藥(microbial pesticide)又稱(chēng)為微生物生防制劑(microbial bio-control agents，MBCAs)，是指利用微生物或其代謝產(chǎn)物來(lái)防治危害農(nóng)業(yè)的病、蟲(chóng)、草、鼠等有害生物以保護(hù)或促進(jìn)植物生長(zhǎng)的一類(lèi)生防制劑。我國(guó)于2017 年頒布實(shí)施的最新版《農(nóng)藥登記資料要求》中將微生物農(nóng)藥定義為以細(xì)菌、真菌、病毒和原生動(dòng)物或經(jīng)基因修飾的微生物活體為有效成分的農(nóng)藥。微生物農(nóng)藥因具備選擇性高、對(duì)人畜無(wú)害、對(duì)自然環(huán)境污染小、不易產(chǎn)生抗藥性等眾多優(yōu)點(diǎn)而倍受青睞，是目前發(fā)展最迅速、推廣應(yīng)用最成功的一類(lèi)生物農(nóng)藥產(chǎn)品[1]。

按照活體有效成分的生物學(xué)分類(lèi)劃分，微生物農(nóng)藥可細(xì)分為細(xì)菌農(nóng)藥(bacterial pesticide)、真菌農(nóng)藥(fungal pesticide)、病毒農(nóng)藥(viruses pesticide)和原生動(dòng)物農(nóng)藥(protozoa pesticide)四大類(lèi)[2]。其中細(xì)菌農(nóng)藥歷史悠久，是最早被商業(yè)化應(yīng)用的微生物農(nóng)藥。其商業(yè)化應(yīng)用的歷史可追溯到瑞典于1904 年推出的腸道沙門(mén)氏菌(Salmonella enterica)生物滅鼠劑Ratin 和法國(guó)在1938 年推出的蘇云金桿菌(Bacillus thuringiensis)殺蟲(chóng)劑Sporéine。作為一類(lèi)重要的微生物農(nóng)藥的活性成分，細(xì)菌一直占據(jù)著微生物農(nóng)藥的半壁江山。與真菌和病毒等其他微生物農(nóng)藥相比，細(xì)菌易于培養(yǎng)，農(nóng)藥活性評(píng)價(jià)也相對(duì)容易。更重要的是細(xì)菌發(fā)酵生產(chǎn)工藝成熟，工業(yè)化生產(chǎn)成本可控，更加便于產(chǎn)業(yè)化利用。所以細(xì)菌類(lèi)微生物農(nóng)藥一直受到科研單位和企業(yè)的青睞，成為微生物農(nóng)藥研發(fā)創(chuàng)制和商業(yè)化開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)領(lǐng)域。在2010—2020 年全球新登記的微生物農(nóng)藥中，細(xì)菌種類(lèi)占比超過(guò)40%[3]，發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。截至2020 年底，我國(guó)登記的細(xì)菌農(nóng)藥產(chǎn)品已占登記微生物農(nóng)藥產(chǎn)品總數(shù)的近七成[4]。

1 我國(guó)細(xì)菌類(lèi)微生物農(nóng)藥的登記管理

依據(jù)產(chǎn)品特性和出于管理便捷的需要，細(xì)菌農(nóng)藥在我國(guó)與真菌、病毒等有效成分為微生物活體的農(nóng)藥統(tǒng)一作為微生物農(nóng)藥進(jìn)行登記管理。盡管我國(guó)較早就開(kāi)展微生物農(nóng)藥產(chǎn)品登記工作，但由于我們對(duì)各類(lèi)新生微生物農(nóng)藥的特性認(rèn)識(shí)和準(zhǔn)備不足，我國(guó)早期的微生物農(nóng)藥登記管理在登記資料的規(guī)范性和重要技術(shù)指標(biāo)的要求方面都略顯滯后[5-6]。

2012 年9 月1 日，由農(nóng)業(yè)部農(nóng)藥檢定所起草的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《微生物農(nóng)藥毒理學(xué)試驗(yàn)準(zhǔn)則》正式實(shí)施，該標(biāo)準(zhǔn)共包括急性經(jīng)口毒性/致病性試驗(yàn)、急性經(jīng)肺毒性/致病性試驗(yàn)、急性注射毒性/致病性試驗(yàn)、細(xì)胞培養(yǎng)試驗(yàn)、亞慢性毒性/致病性試驗(yàn)、繁殖/生育效應(yīng)試驗(yàn)等6 個(gè)部分。該標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)了微生物農(nóng)藥在暴露途徑、毒性癥狀及染毒時(shí)間和觀察指標(biāo)上的差異，滿(mǎn)足了我國(guó)微生物農(nóng)藥安全性評(píng)價(jià)和管理工作的需求，標(biāo)志著我國(guó)微生物農(nóng)藥安全性評(píng)價(jià)和管理工作進(jìn)入一個(gè)新時(shí)期[7]。

2017 年新修訂的《農(nóng)藥管理?xiàng)l例》和《農(nóng)藥登記資料要求》發(fā)布實(shí)施，國(guó)家完善了微生物農(nóng)藥的相關(guān)登記要求。同時(shí)，我國(guó)對(duì)微生物農(nóng)藥的登記注冊(cè)實(shí)施了多項(xiàng)優(yōu)惠措施，并先后實(shí)施了生物農(nóng)藥稅收和使用補(bǔ)貼政策，積極引導(dǎo)相關(guān)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。2020 年9 月18 日，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)藥管理司發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施農(nóng)藥登記審批綠色通道管理措施的通知》[農(nóng)農(nóng)(農(nóng)藥)〔2020〕78 號(hào)]將微生物農(nóng)藥的登記審批納入綠色通道，在保障質(zhì)量和安全的前提下加快技術(shù)審查進(jìn)程[8]。

《農(nóng)藥登記資料要求》中明確要求提交微生物農(nóng)藥的國(guó)際通用名稱(chēng)(通常為拉丁學(xué)名)，分類(lèi)地位(如科、屬、種、亞種、株系、血清型、致病變種或其他與微生物相關(guān)的命名等)及國(guó)家權(quán)威微生物研究單位出具的菌種鑒定報(bào)告及菌株代號(hào)(菌種保藏中心的菌株編號(hào))等。需要提供產(chǎn)品中有效成分的鑒別試驗(yàn)方法，如從形態(tài)學(xué)特征、生理生化反應(yīng)特征、血清學(xué)反應(yīng)、分子生物學(xué)(蛋白質(zhì)和DNA)等方面描述并提供必要的圖譜、照片或序列等。有效成分含量通常以單位質(zhì)量或體積產(chǎn)品中的微生物數(shù)量表示，根據(jù)測(cè)定方法的不同而規(guī)定不同的微生物含量單位，如芽孢數(shù)、孢子數(shù)、國(guó)際毒力單位(ITU)、國(guó)際單位(IU)、菌落形成單位(CFU)、包含體(IB 或OB)等表示，并需規(guī)定有效成分最低含量[9]。

2 我國(guó)登記應(yīng)用的細(xì)菌類(lèi)微生物農(nóng)藥情況

2020 年3 月，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)藥檢定所發(fā)布的《我國(guó)生物農(nóng)藥登記有效成分清單(2020 版)》(征求意見(jiàn)稿)共收錄細(xì)菌類(lèi)微生物農(nóng)藥有效成分21 個(gè)。在清單發(fā)布之后陸續(xù)又有日本史迪士生物科學(xué)株式會(huì)社及南京高正農(nóng)用化工有限公司的解淀粉芽孢桿菌(Bacillus amyloliquefaciens)AT-332，四川百事東旺生物科技有限公司的貝萊斯芽孢桿菌(B a c i l l u s velezensis)CGMCC No.14384，拜耳股份公司的解淀粉芽孢桿菌QST713，武漢科諾生物科技股份有限公司的解淀粉芽孢桿菌ZY-9-13、蘇云金桿菌(Bacillus thuringiensis)HAN055 及經(jīng)基因修飾的蘇云金桿菌G033A，云南大學(xué)的殺線(xiàn)蟲(chóng)芽孢桿菌(Bacillus nematocida)B16，華東理工大學(xué)的解淀粉芽孢桿菌SN16-1，陜西恒田生物農(nóng)業(yè)有限公司的解淀粉芽孢桿菌HT2003 等產(chǎn)品在我國(guó)取得登 記[10-11]。截至2023 年11 月底我國(guó)登記的細(xì)菌類(lèi)微生物農(nóng)藥有效成分已達(dá)30 個(gè)，其中除蘇云金桿菌、蘇云金桿菌以色列亞種(Bacillus thuringiensisH-14)、蘇云金桿菌G033A、球形芽孢桿菌(Bacillus sphaericusH5a5b)及短穩(wěn)桿菌(Empedobacter brevis)5 種有效成分以殺蟲(chóng)劑登記外，其余25 種有效成分則全部作為殺菌劑登記用于病害(含根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)病)防治。

2.1 我國(guó)細(xì)菌類(lèi)微生物殺蟲(chóng)劑的登記情況

細(xì)菌類(lèi)微生物殺蟲(chóng)劑主要是利用對(duì)昆蟲(chóng)有致病或致死作用的昆蟲(chóng)病原細(xì)菌作為有效成分，通過(guò)病原細(xì)菌自身代謝產(chǎn)生的生物活性毒素或通過(guò)營(yíng)養(yǎng)體、芽孢在蟲(chóng)體內(nèi)繁殖等途徑發(fā)揮殺蟲(chóng)作用。研究中經(jīng)篩選發(fā)現(xiàn)的具有殺蟲(chóng)作用的細(xì)菌有上百種，但我國(guó)目前只少量幾個(gè)菌種獲得登記并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化利用[12]。當(dāng)前我國(guó)細(xì)菌類(lèi)微生物殺蟲(chóng)劑產(chǎn)品共計(jì)187 個(gè)，包括母藥12 個(gè)(總計(jì)4 種)、制劑175 個(gè)，登記防治靶標(biāo)主要為鱗翅目和雙翅目害蟲(chóng)(表1)。

表1 我國(guó)細(xì)菌類(lèi)微生物殺蟲(chóng)劑的登記情況

蘇云金桿菌仍是目前產(chǎn)量大、應(yīng)用范圍廣的微生物殺蟲(chóng)劑。蘇云金芽孢桿菌能產(chǎn)生伴孢晶體，其中主要的殺蟲(chóng)活性成分是δ-內(nèi)毒素。晶體蛋白在昆蟲(chóng)中腸堿性條件下經(jīng)蛋白酶水解為具有毒性的形式，從而破壞腸道內(nèi)膜，使細(xì)菌易于侵襲和穿透腸道進(jìn)入血淋巴，最后昆蟲(chóng)因饑餓和敗血癥而死亡。伴孢晶體對(duì)鞘翅目、雙翅目及鱗翅目昆蟲(chóng)具有毒性，并且其毒性具有菌株特異性。因此在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)致病型的不同，大部分蘇云金桿菌產(chǎn)品登記主要用于鱗翅目害蟲(chóng)的防治，也有少數(shù)產(chǎn)品將防治范圍拓展到鞘翅目；而對(duì)雙翅目昆蟲(chóng)致病性較強(qiáng)的蘇云金桿菌以色列亞種則主要作為衛(wèi)生農(nóng)藥登記用于蚊子幼蟲(chóng)的防治[13-14]。

2.2 我國(guó)細(xì)菌類(lèi)微生物殺菌劑的登記情況

雖然早期被商業(yè)化應(yīng)用的細(xì)菌農(nóng)藥多專(zhuān)注于滅鼠和殺蟲(chóng)，但作為生物鏈最底層的分解者，細(xì)菌對(duì)植物病原微生物的寄生、拮抗、競(jìng)爭(zhēng)、溶菌等作用很快被發(fā)掘利用，并應(yīng)用于作物病害防治。1973 年，放射形土壤桿菌K84 菌株(Agrobacterium radiobacterK84)在美國(guó)被成功開(kāi)發(fā)用于由根癌農(nóng)桿菌(Agrobacterium tumefacins)引起的果樹(shù)根癌病的防治，成為較早的應(yīng)用于生產(chǎn)并獲得成功的細(xì)菌類(lèi)微生物殺菌劑之一[15]。在此之后，以土壤放線(xiàn)菌和芽孢桿菌為代表的細(xì)菌類(lèi)微生物殺菌劑被廣泛開(kāi)發(fā)。但前者多以其發(fā)酵后的代謝產(chǎn)物如井岡霉素(jingangmycin)、春雷霉素(kasugamycin)等投入商品化應(yīng)用；而后者則多以活體菌劑的形式用于病害防治，并逐漸成為繼微生物殺蟲(chóng)劑之后的又一類(lèi)重要的細(xì)菌類(lèi)微生物農(nóng)藥[16]。

截至2023 年11 月，我國(guó)登記尚在有效期內(nèi)的細(xì)菌類(lèi)微生物殺菌劑產(chǎn)品共計(jì)149 個(gè)，其中母藥28 個(gè)(總計(jì)17 種)、制劑121 個(gè)。登記應(yīng)用最為廣泛的為枯草芽孢桿菌(母藥10 個(gè)、制劑77 個(gè))，目前已在大田、蔬菜、果樹(shù)及中藥等21 種不同作物上登記，登記防治病害多達(dá)45 種(表2)。

表2 我國(guó)細(xì)菌類(lèi)微生物殺菌劑的登記情況

3 我國(guó)登記細(xì)菌類(lèi)微生物農(nóng)藥的劑型構(gòu)成

我國(guó)登記的細(xì)菌類(lèi)微生物農(nóng)藥劑型總計(jì)約有10 余種，但仍主要以可濕性粉劑和懸浮劑為主，前者占比60%以上，后者占比也近30%。細(xì)菌類(lèi)微生物殺菌劑產(chǎn)品中可濕性粉劑占比高達(dá)74%，懸浮劑占比不足10%；細(xì)菌類(lèi)微生物殺蟲(chóng)劑劑型構(gòu)成中也有50%左右為可濕性粉劑，而懸浮劑產(chǎn)品占比已達(dá)43%(圖1)。

圖1 我國(guó)登記細(xì)菌類(lèi)微生物農(nóng)藥劑型構(gòu)成

不同的微生物農(nóng)藥或同一微生物農(nóng)藥對(duì)不同的防治對(duì)象，其制劑加工劑型及施用技術(shù)均有不同要求。殺蟲(chóng)劑和殺菌劑劑型構(gòu)成上的差別反映了生產(chǎn)中蟲(chóng)害防治和病害防治對(duì)細(xì)菌類(lèi)微生物農(nóng)藥的不同技術(shù)要求。一般而言，由于防治靶標(biāo)的不同，殺蟲(chóng)劑對(duì)制劑的分散性能等要求要高于殺菌劑。對(duì)于以細(xì)菌活體為有效成分、作用時(shí)間較長(zhǎng)、藥效相對(duì)較弱的細(xì)菌類(lèi)微生物農(nóng)藥而言更是如此的。因此細(xì)菌殺蟲(chóng)劑更傾向于采用分散性相對(duì)較好的懸浮劑劑型。

產(chǎn)品的貨架期短和制劑穩(wěn)定性差一直是制約微生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的瓶頸之一。成功的微生物農(nóng)藥劑型應(yīng)賦予產(chǎn)品穩(wěn)定貨架期(包括稀釋后的穩(wěn)定性)和強(qiáng)力抵御外界環(huán)境因素影響等能力，并在施用后盡可能的發(fā)揮產(chǎn)品最佳的生物防效(提高靶標(biāo)上的定位和滯留時(shí)間等)。近年來(lái)，我國(guó)在微生物農(nóng)藥的研發(fā)和使用技術(shù)方面已取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，如現(xiàn)代分子技術(shù)手段的應(yīng)用加快了新型農(nóng)藥的研究進(jìn)度。但當(dāng)前微生物農(nóng)藥在制劑配方和助劑研制方面仍面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[17-18]。助劑加工配方不合理，缺乏合適的載體、表面活性劑、助劑等仍是現(xiàn)階段微生物農(nóng)藥商品化過(guò)程中較為突出和亟待解決的問(wèn)題[19]。

4 細(xì)菌類(lèi)微生物農(nóng)藥的應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)和策略

微生物農(nóng)藥是高品質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)不可或缺的生產(chǎn)資料，我國(guó)最新修訂的《綠色食品農(nóng)藥使用準(zhǔn)則》(NY/T 393—2020)將活體的真菌、細(xì)菌和病毒，以及其提取物、發(fā)酵產(chǎn)物等悉數(shù)納入AA 級(jí)和A 級(jí)綠色食品生產(chǎn)允許使用的農(nóng)藥清單中。與真菌、病毒等其他種類(lèi)的病原微生物相比，細(xì)菌類(lèi)有效成分最大的優(yōu)勢(shì)在于易通過(guò)發(fā)酵實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化利用。細(xì)菌類(lèi)微生物農(nóng)藥也是目前我國(guó)推廣應(yīng)用較為成功的一類(lèi)生物農(nóng)藥產(chǎn)品，目前全國(guó)已有近200 家企業(yè)登記有相關(guān)產(chǎn)品。細(xì)菌類(lèi)微生物農(nóng)藥的推廣和使用對(duì)保障我國(guó)高品質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)意義重大。但同時(shí)，與化學(xué)農(nóng)藥相比，細(xì)菌類(lèi)微生物農(nóng)藥也存在很多缺點(diǎn)，比如作用速度慢、持效期短、儲(chǔ)存不當(dāng)容易失效等等。作為我國(guó)目前登記種類(lèi)和產(chǎn)品數(shù)量最多的一類(lèi)微生物農(nóng)藥，厘清現(xiàn)有細(xì)菌農(nóng)藥產(chǎn)品的特性和使用技術(shù)要點(diǎn)，有助于我們?cè)趹?yīng)用中揚(yáng)長(zhǎng)避短發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

4.1 轉(zhuǎn)變應(yīng)用思路

由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中長(zhǎng)期依賴(lài)化學(xué)農(nóng)藥防治病蟲(chóng)害，防治效果和經(jīng)濟(jì)成本往往是農(nóng)民選擇藥劑時(shí)首要考慮的因素，而農(nóng)藥的環(huán)境和殘留問(wèn)題往往容易被忽視。當(dāng)前，包括細(xì)菌農(nóng)藥在內(nèi)的生防制劑的優(yōu)越性尚難以掩蓋其毒性低、藥效慢等弱點(diǎn)。推廣生物防治首先要加強(qiáng)宣傳，抓住各地大力發(fā)展高品質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的契機(jī)，轉(zhuǎn)變病蟲(chóng)防治觀念。從生態(tài)角度和長(zhǎng)期效應(yīng)出發(fā)制定農(nóng)作物病蟲(chóng)害的管理策略，引導(dǎo)農(nóng)藥使用者從環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)控制、農(nóng)產(chǎn)品安全等多方面權(quán)衡利弊選用農(nóng)藥。

4.2 明確防治靶標(biāo)和適用范圍

細(xì)菌類(lèi)微生物農(nóng)藥的防治靶標(biāo)和適用范圍有限，雖然微生物農(nóng)藥不存在困擾化學(xué)農(nóng)藥的藥害、農(nóng)殘等問(wèn)題，但出于藥效考慮更應(yīng)杜絕超范圍使用。目前商品化的農(nóng)用細(xì)菌殺蟲(chóng)劑以防治鱗翅目害蟲(chóng)的蘇云金桿菌制劑居多，其作用方式僅為胃毒，對(duì)卵、蛹及成蟲(chóng)均無(wú)效果，并且低齡幼蟲(chóng)比老齡幼蟲(chóng)更加敏感。因此防治適期選擇應(yīng)掌握在幼蟲(chóng)1～3 齡期。殺菌劑方面，眾多細(xì)菌類(lèi)微生物生防菌劑的發(fā)現(xiàn)都源自對(duì)植物根系及土壤菌群的研究。與保護(hù)性和治療性的化學(xué)殺菌劑不同，細(xì)菌類(lèi)微生物殺菌劑主要通過(guò)活體細(xì)菌以及其代謝產(chǎn)物對(duì)作物病原菌發(fā)揮作用。因而早期的細(xì)菌類(lèi)微生物殺菌劑產(chǎn)品多作為生防細(xì)菌用于植物土傳病害防治，用作種子處理劑或在苗期應(yīng)用效果最佳。

4.3 遵循適期施用

作為活體菌劑，細(xì)菌類(lèi)微生物農(nóng)藥的藥效與細(xì)菌數(shù)量及活性密切相關(guān)。其制劑加工、儲(chǔ)存及施用技術(shù)都是圍繞這一核心問(wèn)題展開(kāi)。細(xì)菌制劑可加工成休眠和正常代謝(活動(dòng))2 種狀態(tài)，前者雖然拉長(zhǎng)了儲(chǔ)存期，提高了對(duì)環(huán)境的抗逆性，便于與化學(xué)農(nóng)藥混配，但施用后存在一個(gè)激活階段，藥效發(fā)揮相對(duì)滯后；活動(dòng)狀態(tài)的菌劑貨架期短，對(duì)環(huán)境的抗逆性及與化學(xué)農(nóng)藥的相容性都不如前者。由于活動(dòng)狀態(tài)的菌劑還需要滿(mǎn)足細(xì)菌對(duì)氣體和水分交換的需要，故活動(dòng)狀態(tài)的繁殖芽體一般為水基制劑，并且對(duì)包裝也有特殊要求。但處于活動(dòng)狀態(tài)的細(xì)菌成分施用后藥效發(fā)揮較快。細(xì)菌農(nóng)藥的施用要充分考慮病蟲(chóng)害的發(fā)生規(guī)律，嚴(yán)格在病蟲(chóng)害的防治適期用藥以提高防治效果。

4.4 嚴(yán)格施藥條件

細(xì)菌類(lèi)微生物農(nóng)藥使用時(shí)也要特別注意溫度、濕度、陽(yáng)光、雨水等氣象條件。盡量選擇在晴天傍晚或陰天用藥，切勿在強(qiáng)陽(yáng)光下或強(qiáng)降雨時(shí)噴霧，避免有效成分的損失。防治土傳病害時(shí)要根據(jù)土壤濕度適當(dāng)調(diào)整藥液稀釋倍數(shù)，確保藥液被植物根部土壤吸收，以便于活體成分的有效定殖。作為活體菌劑，細(xì)菌制劑同樣不能與眾多化學(xué)農(nóng)藥，特別是具有殺菌作用的藥劑混用。并且也要避免在已施用殺菌劑農(nóng)藥的持效期內(nèi)施用，以免對(duì)菌劑活性造成影響降低藥效。

5 小結(jié)

2015 年以來(lái)，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部組織開(kāi)展化肥農(nóng)藥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)，截至2020 年底，中國(guó)化肥農(nóng)藥減量增效已順利實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)?！笆奈濉逼陂g，在政府的大力推動(dòng)和引導(dǎo)下，我國(guó)農(nóng)藥等投入品結(jié)構(gòu)將持續(xù)優(yōu)化，相關(guān)科學(xué)用藥技術(shù)也需加快推廣。推廣部門(mén)要進(jìn)一步加強(qiáng)宣傳指導(dǎo)，提升包括細(xì)菌類(lèi)微生物農(nóng)藥在內(nèi)的各類(lèi)生防菌劑的科學(xué)用藥水平，加快綠色防控技術(shù)集成與防治策略構(gòu)建，為我國(guó)農(nóng)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展助力。