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)。自1981年Schnepf分离了第一个cry基因以来,迄今全世界从Bt中发现并正式命名的ICP基因已有42大类,总数超过250种。在国家863计划的支持下,近年我国Bt分子生物学的研究发展迅速。1997以来已经克隆了28种ICP基因,占同期国际新记载Bt基因总数的1/3。除ICP以外,Bt以及蜡样芽孢杆菌营养生长阶段产生的另一种杀虫蛋白VIP亦引起了广泛注意,有的Vip基因对一些重要农业害虫更显特异性,因而具有很大的开发应用潜力。
为了进一步提高Bt的杀虫效果,如延长持效期、扩大杀虫谱等,可以通过杀虫基因的修饰、改造、转移等基因工程手段构建新型的工程菌。在国外,已有Conder、MVP等10余种Bt工程菌制剂投人了商业应用。在我国,也开发出多种高效Bt和荧光假单胞菌的组合基因工程菌剂,其中WG001已于2000年通过安全性审批,允许生产和应用。
生物农药业作为一项国家发展重点。发展生物农药产业不只在于它的经济效益,更在于它长远的社会和环境效益。发展生物农药对于保证农业可持续发展,对于保障人们的生命与健康,对于保护生态环境不受破坏和污染都是十分重要的。在今后相当长的一段时间内,生物农药不可能完全取代化学农药,农业生产中将是生物农药和低毒高效化学农药并存的局面。因此,应协调发展生物农药和低毒高效化学农药。采取复配和混配的途径,如Bt杀虫剂+阿维菌素,Bt杀虫剂+灭多威等,将是今后农药发展的一个重要方向。
政府应加大对应用基础研究和中试开发的支持力度。虽然自”七五”以来,生物农药即被列入国家科技攻关计划,但是对其支持力度远不如对化学农药研究开发的支持力度。随着人们对绿色食品需求的增长,农业生产中将会更多地使用生物农药。因此,今后一方面应加快已有研究成果的转化,推进规模化产业发展,另一方面必须加大投入,支持生物农药应用基础研究和中试开发,以期不断开发出新产品。
转基因技术能够迅猛发展的重要原因之一就是可以减少农药用量。尤其是目前中国已经初步建成转基因生物安全性评价研究的技术体系,为重要转基因农作物的研究、开发、生产化提供了科学依据。从中国农业生产的需要与技术发展现状考虑,目前可重点研究开发抗草甘膦的玉米和棉花,其次是大豆和油菜。据估算,若这四种转基因生物每年推广面积达到一半以上,要增加近4万吨草甘膦用量,但与使用其它选择性除草剂相比,每公顷用药成本可从225元降到75元,降低2/3,仅杂草防治用药每年可节约44亿元。
中国于1959年引进Bt杀虫剂,1965年在武汉建成国内第一家Bt杀虫剂生产企业。经过多年的发展,Bt杀虫剂已成为中国工业化和生产水平最高的生物农药之一。迄今为止,中国已发现41个血清型5O多个亚种。经过多年对菌株活动性测定、发酵工艺技术及安全性的系统研究,Bt杀虫剂质量与产量都有了很大提高。中国颁布的Bt杀虫剂质检标准重要技术指标均为国际水准。近年来高含量的Bt杀虫剂粉剂已出口到泰国、新加坡、美国、中国台湾省等多个国家和地区。中国目前已登记的Bt杀虫剂粉剂有16种,液剂12种,生产企业5O多家,年产量约2万吨。在国家”863计划”的支持下,Bt基因改良研究也取得了重要进展,已克隆出具有自主知识产权的基因几十个,有两个基因工程产品已进入中试阶段。
农药抗生素开发成果
中国农用抗生素的研究始于20世纪50年代,是随医用抗生素之后发展起来的,一些品种已达到世界先进水平。中国开发的井霉素,是防治水稻纹枯病的重要品种,多年来开发的主要杀菌剂有灭瘟素、多抗霉素和农抗120等品种。开发的中生菌素、武一夷菌素和宁南霉素等一些新的杀菌剂抗生素得到广泛应用。开发的杀虫抗生素和浏阳霉素、华光霉素和阿维菌素,特别是阿维菌素的消费量快速增长,开创了杀虫抗生素的新时代,年产制剂量约8000吨,并大量出口。到上世纪末,中国就已注册登记并生产的农用抗生素品种达17个,生产企业达130多家,年制剂产量这8万多吨。其中正式登记的杀菌剂品种有井冈霉素、农抗120和多抗霉素等8种;临时登记的杀菌剂品种有中生菌素、宁南霉素等4种;临时登记的杀虫、杀螨剂品种有双丙氨磷,畜用抗生素品种有盐霉素、莫能霉素和安普霉素等多种;其中生产井冈霉素的企业最多,达38个;其次是阿维菌素企业34个,农抗120企业7个。目前,中国农用抗生素研究的重点:①筛选新的农有抗生素;②提高生产菌株的发酵水平,降低生产成本;③通过研制新剂型或复配等方法进行完善或创新,以降低应用成本和稳定药效。
中国是研究和应用杀虫植物最早的国家。多年来,中国研究人员对烟草、鱼藤、厚果鸡、血藤、巴豆、川楝、苦楝和苦皮藤等10多种杀虫植物的活性民分进行了研究并开发出若干种植物源农药。目前,中国已有皂素烟碱可溶性乳剂、鱼藤酮乳油、双素碱水剂、茴香素水剂、硫酸烟碱、楝素杀虫乳油及“8811”植物农药等正式注册登记或临时登记进行批量生产的品种。
真菌类农药开发成果
中国开展真菌制剂的研究开发已有30多年的历史,其中主要以研究白僵菌制剂为主,每年应用自僵菌防治松毛虫和玉米螟等的面积达了70万公顷以上。木霉菌已开发成功,取得农药登记注册,用于防治蔬菜灰霉病具有较理想的效果和应用前景。目前处于小试和中试阶段的真菌制剂还有绿僵菌、淡紫拟青霉、虫霉和蜡蚧轮枝菌等。