生物农药研究进展生物农药研究进展由于控制全球化合物生物积聚的呼吁越来越强烈、新化学农药开发耗资巨大和周期延长、农业害虫对化学农药抗药性日益增强，以及生物技术飞速发展带来的冲击,当今农药研究、开发和生产应用等正面临选择方向挑战，生物农药以其独特的优势迎来了新的发展机遇。

1 生物农药的发展在农药的发展历史中,生物农药是最古老的一类。

《周礼·秋官》就有“莽草熏之”“焚牡菊，以灰洒之”等防治害虫的记述;古罗马也有使用藜芦防治忍鼠类和昆虫的民间传说。

19世纪以来,开发应用生物成分防治有害物逐渐从以经验上升到科学试验阶段，如除虫菊、鱼藤和烟草的应用。

20世纪早期,微生物学的发展，特别是苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis，以下简称Bt)的发现促进了微生物农药的开发。

20世纪30年代以来，几类植物内源激素先后被发现和利用，20世纪40年代后，由于有机合成化学农药的发展,使生物成分农药的研究开发被相对忽视而发展缓慢，这段时期基于B.popillae、Bt的产品在美国上市.20世纪60年代，化学农药的弊端暴露出来,生物农药的研究又受到重视.在最近的几十年中，生物农药得到了长足发展，如农用抗生素、活体微生物农药等[15,30]。

20世纪末，植物农药(或转基因植物农药)等的出现,极大丰富了生物农药的内容。

2生物农药的内涵不同学者、不同机构、组织对生物农药的内涵意见不同。

过去，生物农药就是指“微生物农药”。

后来，其概念发展为“相对于化学农药而言的天然资源的生理活性物质，用于农药的有微生物、植物(除)虫菊”、菸碱等)、昆虫(性引诱剂、变态激素等)”[11]。

FAO(中文名称)(1988)将其定义为生物害物控制剂(Biological pest control agents)，包括生物化学农药和微生物农药，将传统的鱼藤酮、烟碱等具有直接毒性的物质排除在生物农药之外。

《中国农业百科全书———农药类》中生物农药(biogenic pesticides)是指利用生物资源开发的农药；狭义概念，指直接利用生物产生的天然活性物质或生物活体作为农药；广义概念，还包括按天然物质的化学结构或类似衍生结构人工合成的农药。

随着科技的发展,生物农药的内涵发生了巨大变化,英国作物保护委员会根据来源将生物农药分为五类,来自微生物、植物、动物的相关基因也包括在内。

美国环保署农药部(EPA)将生物农药(Bio-pesticides)分为三大类，其中一类为植物农药(Plant-pesticides)或转基因植物农药———将基因植入植物体内的农药，使得生物农药的概念进一步地得到延伸。

2001年农业部参考FAO和EPA的定义界定了生物农药的内涵，加强了我国生物农药的管理工作。

在这些定义中,完全仿生物合成的化合物、人工合成与天然产物相同的化合物、人工合成的衍生物(如烯虫酯、米满等)、转基因植物，以及鱼藤酮、烟碱等具有直接毒性的天然产物农药的归属存在分歧。

笔者认为，张兴等(2002)对生物农药内涵的界定较为科学。

生物农药是可以用来防治病、虫、草等有害生物的生物体本身及源于生物，并可作为“农药”的各种生理活性物质.在对概念范畴界定时,将完全仿生物合成的农药、人工合成的相同化合物(天然产物)、转基因植物以及鱼藤酮、烟碱等具有直接毒性的天然产物农药列为生物农药；而人工合成的衍生物(如烯虫酯、米满等)不属生物农药。

3生物农药的研究与利用生物农药的研究和利用，前人从不同侧面有过精彩的论述，以下按来源对生物农药进行概述。

3.1植物源农药概述据统计，全世界至少有25万种不同植物，而在化学性质上进行过调查研究的仅占10%,作为农药研究的更少。

1959年版的《中国土农药志》就包括220种植物农药[13]。

植物源农药包括植物体内的次生代谢物质和转基因植物农药[4]。

1977年就报道，植物中次生代谢物质超过40万种；主要有糖苷类、萘酮类、酚类、萜烯类、生物碱类、甾类、黄酮类、香豆素类、异丁基酚胺类、蛋白质类、酸类、噻吩类等化合物[2，4，20]。

3.1.1植物源杀虫剂Grainge和Ahmed(1988)报道，约有2400种植物具有控制害虫的生物活性，我国对杀虫植物研究也取得相当大的成就[4，13，19，24]。

植物杀虫有效成份主要是生物碱类、萜烯类、萘醌类、黄酮类，甾类等[20，22，24]；对昆虫具有毒杀、拒食、引诱、驱避、绝育、调节昆虫发育等作用[3，4，20，23]。

生物碱类是植物中最毒的成份[20]，对昆虫具有毒杀、拒食和抗生活性，主要有烟碱、百部碱、藜芦碱、苦参碱、喜树碱、次喜树碱、乌头碱等，多数已在我国登记[56]；在国外，烟碱、藜芦碱、尼鱼丁等很早就已使用[6，22]。

萜烯类主要具有拒食、内吸、毒杀、麻醉、忌避及一定的生长抑制作用，代表性的有川楝素、印楝素、苦皮藤素、闹羊花素Ⅲ等[20]，此外还有茶皂素。

国外印楝素已商品化，国内川楝素、印楝素、苦皮藤素、茶皂素等已商品化。

萘醌和黄酮类广泛存在于植物中，对昆虫表现为拒食和抗生作用[20]，代表性种类有胡桃醌[20]、类鱼藤酮、鱼藤酮[6]、苦参素等；后两种在我国已商品化。

甾类具有拒食、毒杀和抗生作用，主要有Nic-1和Nic-2，及植物质蜕皮酮、羊角扭总甙[20]。

羊角扭总甙已在我国实用化。

光活化毒素和植物精油是植物源杀虫剂中两类独特的成份.光活化毒素在光照下对害虫的杀伤力成几倍甚至上千倍的提高，是具有发展前景的一类物质。

植物精油是一类分子量较小的植物次生代谢物质，主要分为萜烯类、芳香族类、脂肪族类和含氮含硫化合物，主要对昆虫具有驱避或引诱、拒食、抑制生长发育、毒杀等作用。

茴芹油、香茅油、桉树油、天竺葵油、茉莉油、柠檬草油、桔油等已在美国商品化，国内商品化种类极少。

3.1.2植物源杀菌剂与植物源杀虫剂相比，植物杀菌剂研究较少[2]。

Wilkins等曾报道有1389种植物有可能作为杀菌剂。

植物中的抗毒素、类黄酮、特异蛋白、有机酸、酚类化合物，以及诱导产生的抗菌活性物质均有杀菌或抗菌活性，诱导产生的抗菌活性物质化学结构类型有:豌豆类、异黄酮、苯并呋喃衍生物、芪类、呋喃乙炔类、多烯、番薯酮、三萜烯、倍半萜烯、异香豆素等。

植物源混合脂肪酸[14]、小檗碱在我国已商品化，MAP在日本已工业化生产[27]。

3.1.3植物源除草剂植物源除草剂主要是利用植物的异生相克物质。

植物产生的某些次生代谢物质，释放到环境中能影响附近同种或异种植物的生长,包括刺激或抑制作用。

目前已在30多个科的植物中发现了上百种具有除草活性的物质，主要是肉桂酸衍生物、香豆素类、醌酚酸、鞣酸、类黄酮、萜类、甾族、脂肪酸及生物碱等。

它们有不同的作用机制，是开发除草剂的潜在资源。

除草效应最好的实例是从万寿菊中提取的α-三噻吩，但未见实用化。

3.1.4植物内源激素植物激素是植物的正常代谢产物，常从产生部位移动时作用部位调节自身生长发育过程的非营养性微量活性物质。

它在植物界普遍存在，不同激素具有不同的调节生理功能，植物内源激素主要类型有生长素类、赤霉素类、细胞分裂素类和脱落酸、乙烯等，大多数已商品化。

芸薹素内酯是近年来开发的一种甾类植物激素，人工合成后在生产上广泛应用[13]。

3.1.5植物农药20世纪末,在世界范围内，转基因植物的研究十分活跃[17]；1996年，第一个具有昆虫抗性的转Bt基因玉米在美国上市[15]。

目前投入市场的转基因作物主要为大豆、王米、棉花、马铃薯及南瓜等，转基因植物的主要性状为耐除草剂、抗虫害和病害。

目前，EPA登记的植物农药(Plan-Incorporated Protectants)有9种(8种为转Bt基因，1种转马铃薯卷叶病毒复制酶基因)，涉及玉米、棉花和马铃薯。

我国农业基因工程研究起始于80年代初，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，但未实行农药登记。

3.2微生物农药概述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。

按照用途，包括微生物杀虫剂、微生物杀菌剂、微生物除草剂、微生物生长调节剂、微生物杀鼠剂、微生态制剂等。

3.2.1微生物杀虫剂主要包括细菌杀虫剂、真菌杀虫剂、病毒杀虫剂、原生动物杀虫剂和昆虫病原线虫制剂[9]，以及抗生素杀虫剂。

目前筛选的杀虫细菌约有100多种，其中日本金龟子芽孢杆菌(B.popillae)、缓病芽孢杆菌(B.lentimor-bus)、球形芽孢杆菌(B.sphericus)和苏云金芽孢杆菌(Bt)等得到实际应用[7，9，28]，后两者在我国登记使用。

Bt是细菌杀虫剂中的代表，目前已鉴定了70个血清型，82个亚种，是世界上用途最广、开发时间最长、产量最大、应用最成功的微生物杀虫剂。

目前已发现杀虫真菌约100多属800多种，其中以白僵菌、绿僵菌、拟青霉、虫霉等应用较多[9]，全世界先后有50多个产品登记注册[16]。

球孢白僵菌(Beauveria bassiana)具有很好开发前景[21]，并在多个国家商品化[16]。

此外，美国还登记大链壶菌(Lagenidium giganteum)、金龟子绿僵菌(Metarhizium anisopliae)用于害虫的防治；块状耳霉菌(Conidioblous thromboides)在我国商品化。

目前已分离到的昆虫病毒有1200多种，已有60余种昆虫病毒被引入大田试验，我国也有20多种进入田间试验,应用最多的有核型多角体病毒(NPV)和颗粒病毒(GV)[25，27]。

早在20世纪70年代以前就有20多个国家对30多种病毒杀虫剂进行登记注册、生产和应用[9]；EPA目前登记注册有7种NPV病毒杀虫剂和1种GV病毒杀剂。

我国棉铃虫多角体病毒登记最早，到目前为止登记病毒杀虫剂7种。

原生动物杀虫剂中主要为微孢子虫，约有200种，常用的有蝗虫微孢子虫(Nosema locustae)、玉米螟微孢子虫(N.pyrausta)和枞色卷叶蛾微孢子虫(N.fumiferanae)等[9].在我国,利用蝗虫微孢子虫控制草原蝗虫具有较好的前景[1]。

已报导对害虫有寄生作用的线虫有100多种，重要的有格氏线虫(Steinernema glaseri)和斯氏线虫(S.carpocapsae),后者在美国、加拿大、前苏联进行了大量研究，应用潜力很大[9]。

我国研究、应用较多的有六索线虫、斯氏线虫等[1]。

抗生素防治农业害虫的研究始于20世纪50年代，发现抗霉素A具有杀虫、杀螨活性；20世纪60年代后，相继筛选出紫莱霉素(porfiromycin)、四抗菌素(Tetranactin)等有实用价值的杀虫抗生素。

近几年中报道抗生素约3000多种，其中杀虫抗生素占5%左右[28]，包括阿维菌素(Avermectin)[5，25]、多杀菌素(spinosad)[5]。