第一版 引言
随着科学技术的不断发展进步，减少使用化学农药，保护人类生存环境的呼声日益高涨，且早已引起人们的高度重视。研究开发利用有益微生物及其代谢产物防治作物病虫害已取得了较为理想的效果。
目前微生物农药主要开发有微生物杀虫剂、微生物杀菌剂、微生物除草剂及利用微生物代谢分泌的有效活性物质制成的农用抗生素杀虫、杀菌剂。微生物杀虫剂中细菌类杀虫剂以苏云金芽孢杆菌推广应用面积最大，而且杀虫效果非常理想，此外，还有真菌杀虫剂，病毒杀虫剂等。微生物杀菌剂，如中国农业大学研究开发的增产菌系列产品；南京农业大学分离筛选的枯草芽孢杆菌不同菌株，对不同作物有不同的防病治病效果，研制开发成功菜丰灵系列产品。
目前，开发应用面积较大的农用抗生素杀虫剂阿维菌素是由日本和美国共同研制开发的；抗生素杀菌剂井冈霉素是由上海农药所在江西省井冈地区发现的1株链霉菌开发成功的，它已成为我国农用抗生素产品的当家品种；农抗120是由中国农科院开发成功的抗生素杀菌剂。
第二版 微生物农药及其特点
微生物农药是指应用生物活体及其代谢产物制成的防治作物病害、虫害、杂草的制剂,也包括保护生物活体的助剂、保护剂和增效剂,以及模拟某些杀虫毒素和抗生素的人工合成制剂。微生物农药被认为是无公害农药,防治对象不易产生抗药性,不伤害天敌,繁殖快,能利用农副产品甚至是工农业废水、废弃物等广泛生产,是生产无公害食品的首选药剂 。
目前,微生物农药逐渐作为农药产业的主体,与化学农药相比,有着诸多方面的优点:
(1)研发的选择余地大,开发利用途径多;
(2)无公害、无残留,安全环保;
(3)特异性强,不杀伤害虫天敌及有益生物,维持生态平衡;
(4)不易产生抗药性;
(5)环境相容性好;
(6)生产工艺简单。
以上为大多数微生物普遍具有的特点。另外,微生物还可依不同种类而具有一些特别的优点。但是,微生物农药也具有一些不足之处,如:较化学农药见效慢,某些微生物在自然环境中稳定性相对较差等。能够用于生产微生物农药的微生物类群包括细菌、真菌、病毒、原生动物、线虫等,以前三者为主。细菌杀虫剂是其中应用最多、效果最好的一类。按照用途,微生物农药可分为微生物杀虫剂、微生物杀菌剂、微生物除草剂等。
第三版 微生物杀虫剂
（一）细菌杀虫剂
细菌杀虫剂( bacterial insecticide)是利用对某些昆虫有致病或致死作用的杀虫细菌,及其所含有的活性成分制成,用于防治和杀死目标害虫的生物杀虫制剂。其作用机制是胃毒作用。昆虫摄入病原细菌制剂后,通过肠细胞吸收,进入体腔和血液,使之得败血症导致全身中毒死亡。如苏云金芽孢杆菌、青虫菌、杀螟杆菌、松毛虫杆菌、7216杆菌、球形芽孢杆菌等。其中苏云金芽孢杆菌杀虫剂是目前世界上用途最广、产量最大、应用最成功的微生物杀虫剂,占微生物杀虫剂总量的95%以上,已有60多个国家登记了120多个品种,广泛应用于防治农业、林业和贮藏的害虫。
（二）真菌杀虫剂
真菌杀虫剂以分生孢子附着于昆虫的皮肤,分生孢子吸水后萌发而长出芽管或形成附着孢,侵入昆虫体内,菌丝体在虫体内不断繁殖,造成病理变化和物理损害,最后导致昆虫死亡。真菌杀虫剂具有某些化学杀虫剂的触杀性能,并具有防治范围广、残效长、扩散力强等特点;缺点在于起效缓慢,侵染过程较长,效果受环境影响较大。已发现的杀虫真菌约有100多属800多种,其中以白僵菌、绿僵菌、拟青霉的应用最多。在防治松毛虫、蝗虫、线虫等方面取得了显著成效。
1.白僵菌杀虫剂 我国应用白僵菌防治害虫种类达40 多种,年防治面积达670000hm2 ,防治种类和面积均居世界首位。主要用于防治松毛虫、玉米螟及地下害虫蛴螬、水稻叶蝉、桃蛀果蛾、茶小象鼻虫等。目前白僵菌生产用液固两相生产法,产品质量不高,主要表现为孢子粉含水量偏高,一般在13% - 15% (国际标准5% - 7% ) ,常温下活力(发芽率)难以保持2个月以上,产品污染比较严重。
2.绿僵菌杀虫剂 绿僵菌的防治对象主要有地下害虫(金龟子) 、天牛(青杨天牛、云斑天牛) 、蚊幼虫、苹果食心虫等,最近,由我国研制的绿僵菌农药,虽速效性较低,但7 - 9d可使蝗虫集中大量死亡,能有效控制蝗虫种群数量。药后持效期15d以上。
3.拟青霉杀虫剂 大田应用的拟青霉主要有淡紫拟青霉、粉质拟青霉、玫烟拟青霉和肉色拟青霉。用淡紫拟青霉防治大豆孢囊线虫和烟草结线虫,该菌发酵液还具有促进作物生长、提高产量等效果;用粉质拟青霉防治松毛虫;用玫烟拟青霉防治温室白粉虱;用肉色拟青霉防治褐飞虱等都取得了明显的效果。
4.座壳孢菌杀虫剂 座壳孢菌中的双座壳孢菌可以防治刺棉蚧,柑桔粉虱座壳孢可防治粉虱和寡刺长粉虱,乳突座壳孢可治温室白粉虱。
（三）病毒杀虫剂
昆虫病毒是一类没有细胞结构的生物体,主要成份是核酸和蛋白质。病毒侵入昆虫后,核酸在宿主细胞内进行病毒颗粒复制,产生大量的病毒粒子,促使宿主细胞破裂,导致昆虫死亡。病毒杀虫剂宿主特异性强,能在害虫群内传播,形成流行病。也能潜伏于虫卵,传播给后代,持效作用长;缺点是施用效果受外界环境影响较大,宿主范围窄。其中研究最多、应用最广的是核形多角体病毒(NPV) ,质形多角体病毒(CPV)和颗粒体病毒(GV)。
（四）微孢子杀虫剂
微孢子虫为原生动物,它是经宿主口或卵、皮肤感染, ,并在其中增殖,使宿主死亡。当前用于农林防治的微孢子杀虫剂有3种,即行军虫微孢子、云杉卷叶蛾微孢子虫和蝗虫微孢子虫。1986年北京农业大学从美国引进的蝗虫微孢子虫(N osem alocstae)在防治草原蝗虫方面取得了显著效果,它既能在短时间内迅速降低虫口密度,又能引起流行病,达到长期防治的目的。
（五）线虫杀虫剂
线虫通常从口腔、气孔、嗉囔进入宿主,发育后在血淋巴中迅速繁殖,宿主因组织遭到破坏而死亡。线虫是目前国际上新型的生物杀虫剂,它具有寄主范围广,对寄主主动搜索能力强,对人畜、环境安全,并能大量培养的优点。但在人工培养基上进行活体外大量培养难的问题还未能解决,大量生产及应用受到限制。目前研究最广、应用最有效的为索科线虫和斯氏线虫科。
第四版 微生物杀菌剂
微生物杀菌剂是一类控制植物病原菌的制剂,主要有农用抗生素、细菌杀菌剂、真菌杀菌剂和病毒杀菌剂等类型。微生物杀菌剂主要抑制病原菌能量产生、干扰生物合成和破坏细胞结构。内吸性强、毒性低,有的兼有刺激植物生长的作用。
微生物杀菌剂防治植物病害的机理随生防菌及其代谢产物的种类及植物与病原菌的变化而异。其中主要的机制有竞争作用、拮抗作用、重寄生作用和诱导植物抗性,或两种以上机制的协同作用。目前,生产上应用的微生物杀菌剂,包括有井冈霉素、公主岭霉素、赤霉素、春雷霉素、农抗120、农抗5102、中生菌素、武夷菌素、浏阳霉素等。
（一）农用抗生素
它是由微生物发酵过程中产生的次生代谢产物,在低浓度时可抑制或杀灭作物的病、虫、草害及调节作物生长发育。国外以日本发展最快,居世界领先,先后开发了春日霉素、灭瘟素、多氧霉素、井冈霉素、灭孢素、杀螨霉素等。我国农用抗生素的研究起步较晚,始于50年代初,发展迅速,至今己取得了很大的成绩。井冈霉素、农抗120、春日霉素、庆丰霉素、多抗霉素、公主岭霉素、中生菌素、武夷菌素、科生霉素等农用抗生素品种相继研制和利用。经过几十年的研究探索,我国对新农用抗生素的筛选方法有较大程度的改进和提高,已筛选出不少农用抗生素新品种,如多效霉素、769、891、5702、86 - l、26号等。
（二）细菌杀菌剂
近年来以细菌来防治植物病毒病取得了较大的进展。在国外用放射土壤杆菌k84菌系来防治果树的根癌病是最成功的例子,并且已商品化。美国报道用草生欧氏杆菌防治梨火疫病效果与链霉素相当。沈阳农业大学生物农药工程中心利用拮抗木霉和拮抗细菌混合发酵制成粉剂,成功地防治了保护地蔬菜和甜瓜的苗期病害,该项产品正处于中试阶段。其他报道的细菌杀菌剂还有:用来防治黄瓜及烟草炭疽病菌的地衣芽孢杆菌,防治甘蓝黑腐病的枯草芽孢杆菌,以及防治水稻纹枯病的假单孢菌等。由于细菌的种类多、数量大、繁殖速度快,且易于人工培养和控制,因此,细菌杀菌剂的研究和开发具有较大的前景。
（三）真菌杀菌剂
真菌杀菌剂研究和应用最广泛的是木霉菌,其次是粘帚霉类。木霉菌对植物病原真菌的抑制作用早有发现,并也出现了一些具有抑制植物病原真菌活性的木霉菌。以色列开发出一种名为Trichode的哈茨木霉制剂,能够防治灰霉病、霜霉病等多种叶部病害,已在欧洲和北美的20多个国家注册,具有良好的市场前景。日本山阳公司则开发了用于防治烟草白绢病的木霉属菌。
WRGrace公司开发了用于园艺的绿粘帝霉。Ecologicallabs的木隔孢伏革霉被用于森林病害的防治。我国开发研制的灭菌灵,主要用于防治各种作物的霜霉病。此外,一些食线虫真菌可用来防治大豆孢囊线虫、根结线虫病害,如淡紫拟青霉用于防治香蕉穿孔线虫病、马铃薯金线虫病,并提高其产量。目前,此类制剂商品化的寥寥无几,市场有待开拓。
第五版 微生物除草剂
目前微生物除草剂的研究主要集中在以下两个方面:(1)利用活体微生物直接作为除草剂,即活体微生物除草;(2)利用微生物所生产的对植物具有毒性的次生代谢产物作为除草剂来使用,即农用抗生素除草剂。活体微生物除草剂,目前成为国外研究和开发的热点,其中以真菌除草剂的研究和开发最为活跃,除草农用抗生素的开发,以日本的研究最为活跃。
活体微生物除草剂的作用方式是孢子、菌丝等直接穿透寄主表皮,进入寄主组织、产生毒素,使杂草发病并逐步蔓延,影响杂草植株正常的生理状况,导致杂草死亡,从而控制杂草的种群数量。除草农用抗生素的作用机理完全不同于活体微生物除草剂,前者主要作用于植物体内敏感的分子靶标,但这些靶标很少与化学合成除草剂存在共同的分子靶标部位。
（一）活体微生物除草剂
活体微生物除草剂是由杂草病原菌的繁殖体和适宜的助剂组成的微生物制剂。由寄主杂草分离得到的植物病原菌对寄主植物一般具有种间特异性,选择性高,所以对栽培植物安全性高,危害小。对人、畜、天敌等非靶标生物安全,可缓解生防和化防的矛盾,而且对环境压力相对较小。通常,首选的病原微生物是那些可以引起植物致命性病害如炭疽病、萎蔫病、枯萎病、及叶斑病等的病原微生物种群。具有杂草生物防治开发潜力的微生物中真菌类主要集中在以下9 个类型:镰刀菌属、盘孢菌属、链格孢菌属、尾孢菌属、疫霉属、柄锈菌属、黑粉菌属、核盘菌属、壳单孢菌;细菌类主要为根际细菌,主要有以下几个属:假单孢杆菌属,黄杆菌属,黄单孢杆菌属等。
（二）农用抗生素除草剂
将细菌、真菌和放线菌等微生物发酵过程中所产生的,具有抑制某些杂草的生物活性的次级代谢产物,加工成可以直接使用的形态,这就是农用抗生素除草剂。与化学除草剂相比,除草农用抗生素具有以下显著特点:
(1)化学结构新颖。来源于次级代谢的具有生物活性的天然产物,一般具有较为复杂的结构骨架,一般为经典的农药化学合成难以发现的潜在的新型植物毒性化合物(新除草剂作用机制或作用靶标部位) 。
(2)易在自然界中分解成无毒化合物。由于微生物农药来源于自然环境,相对于化学除草剂而言,大多数微生物除草剂与环境相容性高,较易降解,而且其分解物对环境压力相对较小。
(3)特异性。有相当一部分为寄主专化性毒素(HostSpecified Toxin) ,表现为具有较高的选择性,对人、畜、天敌等非靶标生物安全。
(4)与活体微生物除草剂相比,更易储存、利于剂型加工且使用方便。
(5)天然植物毒素一般为多靶标作用位点和方式,不容易引起杂草抗性的产生。
(6)开发和登记等费用低于化学除草剂。
第六版 中国微生物农药的发展前景
目前，在我国以Bt制剂、井冈霉素和阿维菌素为主的各类微生物农药施用面积仅占病虫害防治总面积的10％—15％。我国农药销售额现为60亿元，其中Bt杀虫剂占市场份额的2％，棉铃虫病毒杀虫剂占0.2％，农用抗生素占9％，植物源农药占0.5％。据有关专家预测，今后10年内，生物农药将取代20％以上的化学农药。
我国小麦、水稻、玉米和棉花的种植面积约9.3×108ha，蔬菜、烟叶种植面积约3.30x107ha。每年棉铃虫、小菜蛾和甜菜叶蛾等害虫危害面积约2.0x108ha,水稻纹枯病、稻瘟病、白叶枯病、小麦白粉病、锈病、赤霉病、植物线虫病和病毒病等危害面积约2.7x108ha，因此农药的需求量很大。我国各类蔬菜种植面积已达1．0x108ha，科技含量高的设施蔬菜已发展到1.0xl08ha，年产量超过.3.0x1011kg。在我国蔬菜生产从传统方式向绿色产业和出口创汇产业过渡中，生物农药将逐步部分或全部替代化学农药，以降低生产成本，提高品质，也才能适应人世后对农产品特别是出口农产品的高标准和新要求。
而且，微生物农药的技术创新和产业发展对我国农业科技体制改革和农业产业结构转型将产生积极的促进作用。新型微生物农药的研究注重资源优势单位和技术优势单位的强强组合以及上、中、下游工作的紧密联合，有利于全国农业相关科研机构和人员的重新组合和有限资源的重新配置，在激烈市场竞争中形成一批科研实力强、出重大成果并能产业化、适应市场变化和具有现代管理体制的研究开发实体，从而推动我国科技体制的改革。目前全国微生物农药工厂已发展到60多家，各类县级小型发酵厂近千家，并有日益扩大的趋势。新型生物农药的研究成果转让市场潜力相当可观，并将推进传统农药产业结构调整和技术提升，带动农业微生物产业的发展和壮大，获得巨大的规模效益，同时还可能形成一些新的农业高新技术产业群，增强我国生物农药产业在技术和产品上的国际竞争能力，为我国现代农业生产和生态环境的可持续发展，为农业等相关产业结构的调整提供重要的技术保障。
