生物农药的国内外发展动态

何树文 达世彩

（甘肃省张掖市农业局 734000）

生物农药是指利用生物活体（真菌，细菌，昆虫病毒，转基因生物，天敌等）或其代谢产物（信息素，生长素，萘乙酸，2，4-D等）针对农业有害生物进行杀灭或抑制的制剂。生物农药具有生产原料来源广泛，对非靶标生物安全、毒副作用小、对环境兼容性好等特点，已成为全球农业产业发展的新趋势。近几年，在高毒农药日益成为社会公众关注的焦点、各方面要求禁用和淘汰高毒农药的环境下，随着分子生物学技术、基因工程、细胞工程、蛋白质工程、发酵工程、酶工程等高新技术的飞速发展，并逐步渗入到生物农药生产中，使得生物农药展现出良好的应用前景和巨大的社会经济效益，其优越特性（节能、环保、保护资源）比以往任何时候都受到世界各国政府的重视，成为各国生物技术研究机构和公司研究的热点。

1 国内外全球发展现况

1.1 产业发展现况

植物、动物、微生物皆为生物农药的开发素材。微生物因为种类繁多，且其产生的代谢产物更是多样化，可具有抗虫、抗病、除草、拮抗、诱导植物抗性、生长调节，甚至增加产量等各种功效，微生物资源便成为各界开发探索的目标，目前微生物农药占生物农药总量的 90%。微生物种类中应用最广泛的为苏力菌，2008年苏力菌产品占全球微生物农药市场的53%，此外，已有多项细菌类、真菌类及病毒类产品上市。根据国际生物防治组织（International organization for Biological control，IOBC）于 2010年发表的报告，在美国及欧盟登记的微生物农药中用于抗病及杀虫的产品种类较多，而具除草功能的产品较少。而唯一登记为杀细菌及真菌产品的枯草杆菌QST713（QST713）是 Agra Quest的产品的Serenade，可适用于葡萄、蔬菜、瓜类等作物，以防治白粉病、早疫病、细菌性斑点病等。Serenade有农药残留检测免除资格，并被列入美国有机资料审核协会清单中，可适用于有机农业，且枯草杆菌QST713已列入欧盟农化注册指令附录Ⅰ（AnnexⅠ），将于欧盟各国推行产品注册。国际上细菌剂产品有来自农杆菌、泛菌及嗜菌等；真菌剂方面真菌产品包含多项菌种，其中数量较多为木霉菌；杀虫剂方面细菌类杀虫剂有各种苏力菌产品及其他芽孢杆菌，真菌类杀虫剂有白僵菌、黑僵菌、酵母菌等；除草剂产品则有仙人掌杆菌、炭疽病菌、锈病菌等微生物菌种。

我国为化学农药的制造出口大国，而目前农业生产中生物农药的使用比列相当低。虽然我国生物农药市场应用处于起步阶段，但却是亚洲重要的苏力菌产品生产国家。在农业部登记的产品有效成分中发现，除了将苏力菌开发为生物农药外，已自行开发了阿维菌素、三落松、苜蓿银纹夜蛾核型多角躯病毒等，其中井冈霉素、阿维菌素、赤霉素、苏云金杆菌（简称Bt）4个品种已成为我国生物农药产业中的拳头产品和领军品种，农用链霉素、农抗120、苦参碱、多抗霉素和中生菌素等产业化品种已成为我国生物农药产业的中坚力量，春雷霉素、灭瘟素、公主岭霉素已成为实用化商品。

1.2 市场发展现况

美国市调公司BCCR esearch（2010）估计，全球农药市场2009年约428亿美元，于2009年～2014年间将以年复合成长率 3.6%的速度扩大至 511亿美元。虽然目前整个市场仍以化学农药为主，但因为抗病性，农药残留、人类与环境毒性等问题的出现，生物农药带来的好处受到重视，生物农药异军突起于农药市场。生物农药占整个农药市场的比重由2000年的0.2%提高至2009年的3.7%，据BCCResearch(2010)估计，到 2014年生物农药占整个农药市场的比重将达到6.5%，而生物农药市场规模将由 2009年的 16亿美元增加为2014年的的33亿美元，年复合成长率为15.6%，大幅高于化学农药的3%。在市场分析方面，该美国市调公司推测估算了2010年各地区生物农药市场比重，约为北美40%、欧洲25%、亚洲11%、拉丁美洲8%，大洋洲及非洲等地区约20%。整体来说，欧美仍为市场的中心，其中又以美国为首。

1.3 推广应用现况

生物农药有乳油、水分散粒剂、可湿性粉剂和悬浮剂4种制剂，其中乳油为最常用的制剂类型，约占生物农药比重的60%，其次为水分散粒剂和可湿性粉剂。果树作为生物农药的主要使用对象，年使用量占总生物农药量的55%，旱地和牧地年使用量占总生物量的29%，大田作物占16%。北美在大豆和玉米等大田作物种植过程中生物农药的使用空间已趋饱和，并在种植这些作物的土地上开始使用基因改良的种子。

按生物农药类型分析各类型所占市场比重，细菌类占74%、真菌类10%、病毒类占5%，其他类型生物农药占13%。细菌类中虽然苏云金芽孢杆菌在生物农药市场中仍占主导地位，但在北美所占市场比重由1990年的90%下降至2007年的56.8%，主要由于是由于大量新的生物农药产品的出现占据了一部分市场份额。真菌类农药己经开始被用作细菌类生物农药的补充。白僵属真菌占总真菌类生物农药市场的60%，病毒类生物农药中核多角体病毒占60%，为病毒类生物农药的主导品种。

2 国内外研究热点及趋势

2.1 细菌、病毒杀虫剂

国内外主要以苏云金杆菌（Bt）为主。Bt杀虫剂的研究在我国始于50年代，年产量约4万吨，但与发达国家相比，我国产品的发酵和制剂水平仍存在相当大的差距。国外生产已广泛采用高效广谱的工程菌株，发酵水平较高，发酵产品回收率高；剂型多样，有粉剂、可湿性粉剂、悬浮剂、浓水剂、油乳剂、乳油、颗粒剂、片剂、ES（Emulsifiable suspension）、缓释剂、生物包被剂等。而国内大部分生产菌株为Bt苏云金杆菌（Bt）k类型，产品剂型仅有可湿性粉剂、悬浮剂2种；液体发酵工艺主要采用批式发酵技术，后提取技术采用离心浓缩工艺，导致发酵液中增效因子等有效成分大量损失。此外，我国目前的喷雾干燥设备也制约了产品回收率的提高。采用基因工程技术构建药效稳定，防治面较广的Bt工程菌剂，是当前Bt生物农药发展的新趋势。

对目标害虫有持续控制效果的昆虫病毒杀虫剂的研究始于 70年代。上世纪棉铃虫的暴发，促进了棉铃虫核型多角体病毒杀虫剂的发展。我国登记注册的 15个病毒杀虫剂中有 12个是棉铃虫核型多角体病毒，可见目前我国昆虫病毒杀虫剂品种单一。

新型杀虫微生物制剂：以叶甲类鞘翅目害虫、甜菜夜蛾等鳞翅目害虫为主要防治对象，进行高效广谱Bt制剂的研制和应用研究。充分利用我国极其丰富的微生物资源，分离有自主知识产权和重要应用价值的新的抗虫和抗病蛋白基因。通过杀虫蛋白基因组合，分子进化、不同结构域中氨基酸定点诱变、融合、互换等分子设计手段进一步提高杀虫毒力，扩大杀虫谱。

2.2 抗生素农药

我国农用抗生素占生物农药总产量的90%，但具有自主知识产权实用化的新农抗品种较少。20世纪90年代以来，国内先后筛选报道了一些具有自主知识产权的新农抗品种，其中杀虫抗生素有戒台霉素，杀菌抗生素有宁南霉素等，但目前已实用化的品种仅宁南霉素一种。我国目前杀虫、杀菌抗生素类农药29种，120个产品，生产厂家约100个，年产制剂8万多吨，是生产农用抗生素的大国,但至今尚未创制出有影响力的新农抗品种。从世界范围看，20世纪80年代发现最有影响力的新的杀虫抗生素Avermectin和除草抗生素Phthoxazollin，90年代发现最有影响力的新的杀虫抗生素Spinosad和杀菌抗生素Strobilurin。其中Avermectin被美国默克等公司开发成目前世界上最好的产品，Phthoxazollin被作为先导化合物合成出目前最好的除草剂-草甘膦系列；Spinocad和Strobilurin正在开发中，有望成为世界上最好的生物杀虫剂和杀菌剂。

近几年来对海洋微生物、昆虫病原细菌肠道微生物的研究获得了一定进展，这两类特异生境的微生物能产生特异杀虫或抑菌代谢物。结果表明，嗜线虫致病杆菌北京变种产生的异香豆素衍生物对马铃薯晚疫病、番茄晚疫病、白粉病等有较好的控制作用。

2.3 新型植物激活蛋白

有关激发植物免疫抗病和增产作用的蛋白激活剂的研究，已引起国内外的广泛关注和重视。2000年由美国EDEN公司从细菌源过敏蛋白中开发出的康壮素（Messenger）农药产品，在美国获得登记，被EPA列为免检残留的农药产品，准许在所有作物上使用。现已在美国、墨西哥等国的烟草、蔬菜和水果上广泛应用。2004年经我国农业部农药检定所（ICAMA）审定通过，康壮素取得了农药临时登记证，首批推荐在番茄、辣椒、烟草和油菜上使用。目前国内正在研发的有Activator和HarpinXo，目前我国已成功分离和获得了多个植物激活蛋白基因工程菌株。田间试验表明，激活蛋白农药对多种植物病毒病害防效可达70%，增产10%以上，2004年该成果已通过了农业部成果鉴定，达到同类研究的国际先进水平。

2.4 生物化学及新型激发子类农药

上个世纪80年代，学者们发现来源于真菌及植物细胞壁的甲壳素等物质能开启植物中多种信号传导途径，作为一类全新的生物激发子生物化学农药的研发、生产及应用已引起国外科技界及国际跨国大公司的高度关注。中国具有丰富的寡糖等生物激发子的资源及研发优势，应高度重视，寡聚糖生物农药不但能十分有效地控制烟草花叶病（防效72%）等多种农作物及经济作物病害，同时可明显提高产量10%～30%。最新昆虫生化（消化）酶抑制剂研究表明：小分子蛋白和有机脂肪酸（透明质酸）对昆虫生化（消化）酶具有强烈的抑制作用导致昆虫死亡，还具有兼抗线虫、真菌、细菌和病毒的作用。

3 未来生物农药发展的展望

生物农药经过几十年的发展，逐步解决了自身存在的技术上的缺陷和应用上的问题，已经逐渐形成规模，呈加速发展趋势。利用生物农药不仅可以较好的对有害生物进行生态治理，将其危害控制在经济许可的范围内，而且可以有效的保护有益生物的存在，维持良好的生态平衡以便更好的控制有害生物的危害，有效抑制有害生物抗性的增长，保护生态环境，这已成为人们的共识。更为重要的是自觉有效的使用生物农药可以更好的保障人类食物的安全，实现社会、经济、环境的可持续发展。

生物技术尤其是分子生物学和遗传基因技术的飞速发展更好的为生物农药的研究开发和产业发展提供了强有力的技术支撑。未来生物农药的发展，以基因重组为核心的战略高技术竞争日趋激烈，关键技术创新显著加快，最新分子生物学手段越来越多地被应用到生物农药研发中去，转基因生物农药新品种不断涌现；其研发和应用向更安全和更环保方向发展；产品更新换代速度加快，生物农药产业已成为涉农工业最具前景的发展领域。