植物源農(nóng)藥課件

botanicalpesticides植物源農(nóng)藥曹永軍2011.51、基本知識(shí)2、研究與應(yīng)用現(xiàn)狀3、研究方法主要內(nèi)容1基本知識(shí)1.1植物源農(nóng)藥的含義1.2植物資源1.3作用方式1.4有效成分1.5主要特點(diǎn)人工創(chuàng)制農(nóng)藥完全創(chuàng)制農(nóng)藥有機(jī)磷類，有機(jī)氯類，大部分除草劑，殺菌劑天然產(chǎn)物模板改造農(nóng)藥氨基甲酸酯類，擬除蟲(chóng)菊酯類，沙蠶毒素類天然產(chǎn)物農(nóng)藥礦物農(nóng)藥無(wú)機(jī)農(nóng)藥礦物油農(nóng)藥生物農(nóng)藥生物體農(nóng)藥生物化學(xué)農(nóng)藥張興等，西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，30(2):142-148農(nóng)藥分類生物體農(nóng)藥動(dòng)物體農(nóng)藥天敵昆蟲(chóng)，捕食螨，轉(zhuǎn)基因昆蟲(chóng)等植物體農(nóng)藥轉(zhuǎn)基因作物微生物體農(nóng)藥真菌，細(xì)菌，病毒，線蟲(chóng)，微孢子蟲(chóng)等生物化學(xué)農(nóng)藥植物源生物化學(xué)農(nóng)藥植物毒素，植物內(nèi)源激素，防衛(wèi)素，植物源昆蟲(chóng)激素，異株克生物質(zhì)等動(dòng)物源生物化學(xué)農(nóng)藥昆蟲(chóng)性信息素，毒蛋白，毒素等微生物源生物化學(xué)農(nóng)藥抗生素，毒素類等生物農(nóng)藥分類生物化學(xué)農(nóng)藥——是指從生物體中分離出的、具有一定化學(xué)結(jié)構(gòu)的、對(duì)有害生物有控制作用的生物活性物質(zhì)。該物質(zhì)若可人工合成，則合成物結(jié)構(gòu)必須與天然物質(zhì)完全相同（但允許所含異構(gòu)體在比例上的差異）。植物源農(nóng)藥——植物源農(nóng)藥是指利用植物根、莖、葉、花、果實(shí)和種子等部分經(jīng)粗加工，或提取及人工合成的活性成分加工成的農(nóng)藥制劑。1.2植物資源殺蟲(chóng)植物據(jù)報(bào)道全世界約1600種以上植物具有殺蟲(chóng)活性，中國(guó)有數(shù)百種。研究較多的有楝科、衛(wèi)矛科、豆科、柏科、杜鵑花科、瑞香科、菊科等植物。抗菌植物

Wilkin等(1987)曾報(bào)道有1389種植物有可能作為殺菌劑。大蒜、銀杏、蛇床子、黃連、小飛蓬、紅樹(shù)、厚樸、麻黃和細(xì)辛揮發(fā)油、風(fēng)仙、駱駝篷等。1.3作用方式觸殺和胃毒（除蟲(chóng)菊素、煙堿、毒扁豆堿等）拒食（印楝素）引誘或趨避（主要為植物精油）抑制生長(zhǎng)發(fā)育（植物源昆蟲(chóng)激素）光活化毒性（茵陳二炔、呋喃香豆素）殺菌和抑菌作用（乙蒜素、蛇床子素）異株克生作用作用方式與機(jī)制多樣，不易產(chǎn)生抗性

優(yōu)點(diǎn)作用機(jī)理一般均較為復(fù)雜,可在IPM、抗性治理、協(xié)調(diào)治理中發(fā)揮顯著作用。1.5主要特點(diǎn)選擇性高，有利于保護(hù)天敵更長(zhǎng)期、有效地控制有害生物種群的增長(zhǎng)防治效果較慢植物資源有限

缺點(diǎn)作用比較溫和緩慢，不能快速控制病蟲(chóng)害的暴發(fā)與迅速蔓延某些利用根皮、莖皮會(huì)破壞了整株植物的生長(zhǎng)植物活性成分多數(shù)不穩(wěn)定使用成本和防治效果兩面?zhèn)€方面難以和常規(guī)農(nóng)藥競(jìng)爭(zhēng)防治譜相對(duì)較窄，應(yīng)用范圍受限2研究與應(yīng)用現(xiàn)狀2.1研究背景2.2開(kāi)發(fā)利用途徑2.3主要代表2.1.1農(nóng)藥與人類生存密切相關(guān)2.1研究背景農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有舉足輕重的作用

從目前情況看，農(nóng)作物的病蟲(chóng)草害仍是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的大敵。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織估計(jì)，世界糧食生產(chǎn)因病、蟲(chóng)、草害常年損失分別為10％、14％、和11％，棉花因病、蟲(chóng)、草害常年損失分別為12％、16％、5.8％，為此，全世界因有害生物所造成的經(jīng)濟(jì)損失為1200億美元。

據(jù)美國(guó)農(nóng)業(yè)部資料，美國(guó)一旦停止使用農(nóng)藥，將導(dǎo)致植物產(chǎn)品的產(chǎn)量降低30％，相應(yīng)農(nóng)產(chǎn)品的價(jià)格提高50％～75％；英國(guó)試驗(yàn)證明，一年期間不使用農(nóng)藥導(dǎo)致作物產(chǎn)量下降：谷物45％、馬鈴薯42％、甜菜67％，而兩年不用，則損失又增加一倍。

我國(guó)農(nóng)業(yè)部1995年統(tǒng)計(jì)，通過(guò)化學(xué)防治每年可以挽回糧食5400萬(wàn)噸，棉花160萬(wàn)噸，油料150萬(wàn)噸，蔬菜1600萬(wàn)噸，減少經(jīng)濟(jì)損失600億元。2.1.2傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥的負(fù)面影響導(dǎo)致人畜急性中毒主要是沒(méi)有科學(xué)合理的生產(chǎn)保管、使用所致。抗性的產(chǎn)生至少有500多種昆蟲(chóng)及螨、150多種植物病原菌、185種雜草產(chǎn)生抗藥性。農(nóng)藥的殘毒問(wèn)題

1962年美國(guó)的Carson女士出版《寂靜的春天》（70‘s有機(jī)氯）

1996年美國(guó)兩位科學(xué)家（T.Colburn和J.P.Myers）和科學(xué)記者D.dumanoski

聯(lián)合出版《痛失未來(lái)》（荷爾蒙殺手）環(huán)境污染

“3R”問(wèn)題Residues殘留Resistance抗性Resurgance再猖獗（2008年1月9號(hào)，國(guó)家發(fā)改委禁止包括甲胺磷、對(duì)硫磷、甲基對(duì)硫磷、久效磷和磷胺在內(nèi)的5種高毒有機(jī)磷農(nóng)藥的生產(chǎn)、流通和使用。）2.1.3農(nóng)藥發(fā)展趨勢(shì)

人們心目中21世紀(jì)理想的農(nóng)藥“環(huán)境和諧農(nóng)藥”(environmentacceptable/friendlypesticides)：即對(duì)有害生物高效、對(duì)非靶標(biāo)生物安全、易降解且降解產(chǎn)物對(duì)環(huán)境無(wú)害。與綠色農(nóng)產(chǎn)品相適應(yīng)，未來(lái)的化學(xué)農(nóng)藥品種也應(yīng)該是綠色農(nóng)藥(包括綠色農(nóng)藥制劑)。綠色農(nóng)藥應(yīng)能直接應(yīng)用于綠色農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)。綠色農(nóng)藥是未來(lái)農(nóng)藥發(fā)展的必然趨勢(shì)，是農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)基本保證。

19世紀(jì)以來(lái)，在近代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)上，植物源農(nóng)藥的開(kāi)發(fā)應(yīng)用逐漸從經(jīng)驗(yàn)使用階段上升到科學(xué)試驗(yàn)階段。

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)包括生物學(xué)、化學(xué)等迅速發(fā)展也為深入研究植物源農(nóng)藥創(chuàng)造了條件。我國(guó)登記的部分植物性農(nóng)藥種類序號(hào)種類序號(hào)種類序號(hào)種類1辣椒堿8魚(yú)藤酮15鬧羊花素-III2蓖麻9揮發(fā)油16茴蒿素3煙堿10愈創(chuàng)木酚17川楝素4蕓苔素內(nèi)酯11小檗堿18博落回生物總堿5除蟲(chóng)菊素12印楝素19百部堿6苦參堿13苦豆子總堿20低聚糖素7乙蒜素14苦皮藤素21蛇床子素2.1.6我國(guó)具有開(kāi)發(fā)植物源農(nóng)藥的有利條件我國(guó)植物資源極為豐富，約3萬(wàn)種，居世界第三，有許多特有植物。我國(guó)植物性農(nóng)藥的歷史悠久，有著豐富的經(jīng)驗(yàn)和深厚的基礎(chǔ)?！吨袊?guó)土農(nóng)藥志》記載著分布在86個(gè)科中的220種植物性農(nóng)藥，《中國(guó)有毒植物》一書(shū)中列入了1300余種有毒植物，其中許多種類被作為植物性農(nóng)藥利用。擁有較好的科研基礎(chǔ)2.2開(kāi)發(fā)利用途徑1、直接開(kāi)發(fā)利用

a、植物干粉及粗提物直接應(yīng)用b、活性成分的分離與應(yīng)用2、間接開(kāi)發(fā)利用

a、作為農(nóng)藥開(kāi)發(fā)的先導(dǎo)化合物

毒扁豆堿—氨基甲酸酯類；煙堿—吡蟲(chóng)啉；除蟲(chóng)菊素—擬除蟲(chóng)菊酯類；魚(yú)藤酮—噠螨酮；大蒜素—抗菌素402；魚(yú)尼汀—氟蟲(chóng)酰胺

b、發(fā)現(xiàn)新的靶標(biāo)，進(jìn)行生物合理設(shè)計(jì)2.3代表品種1、印楝素（azadirachtin）概述：Neem,楝科植物,原產(chǎn)于南亞和東南亞，活性成分：印楝素（種子）azadirachtinAazadirachtinB2、魚(yú)藤酮（Rotenone）概述：發(fā)現(xiàn)36種植物中含有魚(yú)藤酮類化合物（主要為豆科的魚(yú)藤屬、雞血藤屬、灰葉屬等）活性成分：魚(yú)藤酮及其類似物（根）作用方式:觸殺，胃毒（對(duì)魚(yú)等水生生物、家蠶和豬有較高毒性）防治對(duì)象：廣譜，常用于蔬菜、果樹(shù)、花卉蚜蟲(chóng)、夜蛾、薊馬、跳甲等作用機(jī)制：中毒快,死亡慢,中毒后耗氧量顯著降低，心跳加速后逐漸減弱，神經(jīng)傳導(dǎo)和肌肉收縮受阻，麻痹直到死亡。

典型的細(xì)胞呼吸代謝抑制劑，作用于呼吸鏈電子轉(zhuǎn)移復(fù)合體I，中斷從輔酶I到輔酶Q之間的電子傳遞。抑制神經(jīng)組織和肌肉組織L-谷氨酸氧化作用的谷氨酸脫氫酶可能影響微管蛋白的自我組裝，影響細(xì)胞分裂。商品化：2008年國(guó)內(nèi)4個(gè)廠家登記生產(chǎn)原藥3、除蟲(chóng)菊素概述：除蟲(chóng)菊(Chrysanthemumcineriaefolium)是多年生菊科草本植物，其起源于中東和近東。我國(guó)20世紀(jì)20年代開(kāi)始引進(jìn)栽培?；钚猿煞郑撼x(chóng)菊素（pyrethrin）Ⅰ、Ⅱ（花）PyrethrinⅠ：R=-CH3PyrethrinⅡ：R=CH3OOC-作用方式：對(duì)害蟲(chóng)有麻痹作用和擊倒作用，是強(qiáng)力觸殺劑。也有一定的驅(qū)避和胃毒作用。防治對(duì)象：殺蟲(chóng)范圍較廣，包括許多農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)與衛(wèi)生害蟲(chóng)（蚜蟲(chóng)、菜菜青蟲(chóng)、作用機(jī)制:

為神經(jīng)毒劑，作用于鈉離子通道，引起神經(jīng)細(xì)胞的重復(fù)開(kāi)放，導(dǎo)致害蟲(chóng)麻痹、死亡；另外，對(duì)突觸上ATP酶活性也有影響商品化：目前我國(guó)有8家企業(yè)生產(chǎn)8種制劑和1種原藥4、苦參生物堿概述：

苦參生物堿廣泛存在于豆科植物苦參、苦豆子、廣豆根、砂生槐樹(shù)、日本山豆等根中?；钚猿煞郑嚎鄥A（matrine）、氧化苦參堿（oxymatrine）、羥基苦參堿（sophor-anol）等。防治對(duì)象：廣譜殺蟲(chóng)、殺菌作用作用機(jī)制:

研究較少，未見(jiàn)報(bào)道商品化：我國(guó)登記有40家企業(yè)生產(chǎn)苦參堿類農(nóng)藥27個(gè)品種，2家企業(yè)生產(chǎn)2個(gè)氧化苦參堿類農(nóng)藥品種，是植物性農(nóng)藥等級(jí)廠家最多的品種。4、苦皮藤素概述：衛(wèi)矛科南蛇藤屬植物。活性成分：苦皮藤素Ⅰ–Ⅴ（以二氫沉香呋喃為骨架的多元醇酯化合物

）作用方式：拒食、麻醉、胃毒。防治對(duì)象：菜青蟲(chóng)、稻苞蟲(chóng)、玉米象、猿葉甲等。作用機(jī)制:可能阻斷神經(jīng)-肌肉興奮性接點(diǎn)電位，或者影響肌細(xì)胞鈣離子通道，引起軟癱麻痹；與昆蟲(chóng)腸壁細(xì)胞上特異受體結(jié)合，改變腸細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，破壞腸壁細(xì)胞，使腸“穿孔”。

商品化：登記1個(gè)企業(yè)生產(chǎn)1個(gè)產(chǎn)品（0.2%苦皮藤素乳油）。

5、蛇床子素概述：蛇床，為傘形科一年生草本植物（果實(shí)）活性成分：蛇床子素（香豆素類化合物）作用方式：觸殺、驅(qū)避、殺菌。防治對(duì)象：茶尺鑊、蚜蟲(chóng)、谷蠢、玉米象、赤擬谷盜、菜青蟲(chóng)、小菜蛾等害蟲(chóng)，白粉病、霜霉病、稻曲病、紋枯病等植物病原菌。作用機(jī)制:可能抑制病原菌對(duì)葡萄糖和鈣的吸收，造成菌絲斷裂和孢子萌發(fā)受阻；抑制昆蟲(chóng)體內(nèi)的多酚氧化酶和乙酰膽堿酯酶的活性。商品化：登記7個(gè)產(chǎn)品。5、其它番荔枝（番荔枝內(nèi)酯萬(wàn)壽菊、豬毛蒿（呋喃香豆素、三噻吩和聚乙炔類）鬧羊花（鬧羊花毒素和馬醉木素）銀杏（白果酚）3研究方法3.1植物材料的采集3.2活性物質(zhì)的提取3.3有效成分分離純化3.4有效成分的結(jié)構(gòu)鑒定3.1植物材料采集供篩選用植物材料的采集

少量采集，標(biāo)識(shí)清楚；留樣本進(jìn)行分類鑒定、固定。目標(biāo)植物材料的采集

大量采集，記錄采集地點(diǎn)、部位、時(shí)間等。采集部位

根(魚(yú)藤、雷公藤、苦皮藤等)、莖(川楝)、花(鬧羊花)、種子(印楝、巴豆)采集時(shí)間

根據(jù)不同植物及所要采集的部位確定。3.2活性物質(zhì)提取常用提取溶劑：

①水：可溶解生物堿鹽、極性大的甙類（皂甙、黃酮甙等）、有機(jī)酸鹽、氨基酸、蛋白質(zhì)、鞣質(zhì)、糖類（單糖、低聚糖及淀粉、樹(shù)膠、粘液質(zhì)）、無(wú)機(jī)鹽等。酸水可溶解堿性成分（生物堿等），堿水可溶解酸性成分（有機(jī)酸、多羥基黃酮、蒽醌、香豆素、酚類成分及內(nèi)酯類成分）。

②甲醇和乙醇：可溶解生物堿及部分生物堿鹽、多種甙類及甙元、萜類、揮發(fā)油、樹(shù)脂、色素、鞣質(zhì)、有機(jī)酸等。

③乙酸乙酯：可溶解生物堿、某些甙及各種甙元、萜類、揮發(fā)油、色素等，常用于黃酮及其甙的提取。

④氯仿：可溶解生物堿、甾類、萜類、揮發(fā)油、油脂、色素、內(nèi)酯、香豆素、極性小的蒽醌等。常用于生物堿的提取。

⑤石油醚：可溶解油脂、蠟、揮發(fā)油、親脂性色素、萜、甾類等條脂性強(qiáng)的成分。也常用于植物提取物的脫色處理

常用提取方法：

浸漬法、滲漉法、煎煮法、回流提取及連續(xù)回流提取法、水蒸汽蒸餾法、超臨界流體萃取法等。索氏提取CO2超臨界萃取3.3有效成分分離純化分餾：利用化合物的沸點(diǎn)不同，分離液體混合物的方法(煙堿的分離)結(jié)晶和重結(jié)晶：分離固體有效成分最常用的方法，同時(shí)，純化合物的晶體有一定的熔點(diǎn)和結(jié)晶學(xué)特性，這有利于化合物性質(zhì)的判斷。液—液分配萃?。豪没旌衔锔鞒煞衷趦煞N互不相溶的溶劑中因分配系數(shù)不同而達(dá)到分離的目的。沉淀法：加入某些試劑或溫差使產(chǎn)生沉淀，以此使能產(chǎn)生沉淀的成分和留在母液中不能產(chǎn)生沉淀的成分得到分離。層析法：也叫色譜法，是用于分離多組分有機(jī)混合物的一種高效分離技術(shù)，是目前在研究機(jī)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分離純化、定性定量分析最常用的一種方法。層析法1、柱層析：

根據(jù)所用支持劑（填料）的不同分為：a、吸附柱層析（硅膠、氧化鋁、活性炭、聚酰胺等)b、分配柱層析(固定相為液體，載體有含水硅膠、硅藻土、纖維素粉等）c、離子交換層析（離子交換樹(shù)脂）d、凝膠過(guò)濾層析（葡萄糖凝膠、瓊脂糖凝膠、聚丙烯酰胺