生物農(nóng)藥的研究與應(yīng)用

生物農(nóng)藥的研究與應(yīng)用

自21世紀(jì)以來，全球環(huán)境保護(hù)的呼聲日益高漲，人們對食品安全的關(guān)注越來越密切，為國際和國內(nèi)生物植物提供了另一個發(fā)展機遇?！秶抑虚L期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)》和《國家“十二五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》將生物產(chǎn)業(yè)作為新興產(chǎn)業(yè)的一部分,把農(nóng)業(yè)生物藥物與生態(tài)農(nóng)業(yè)作為優(yōu)先發(fā)展主題,有害生物控制作為需求導(dǎo)向的重大科學(xué)問題研究領(lǐng)域和方向之一。我國生物農(nóng)藥領(lǐng)域從業(yè)人員抓住機遇、努力創(chuàng)新,在基礎(chǔ)理論研究、生物農(nóng)藥創(chuàng)制、應(yīng)用技術(shù)推廣等方面都有新的建樹。世界各國在大力推廣使用生物農(nóng)藥,據(jù)統(tǒng)計,2000年生物農(nóng)藥占全球農(nóng)藥市場份額的0.2%,2009年增長到3.7%。2010年全球生物農(nóng)藥的產(chǎn)值超過20億美元,市場占有率達(dá)到4%左右。據(jù)Markets&Markets發(fā)布的《2012-2017全球生物農(nóng)藥市場趨勢與預(yù)測》報告顯示,2011年全球生物農(nóng)藥市場價值達(dá)13億美元,2017年有望達(dá)到32億美元,從2012年到2017年期間將以15.8%的復(fù)合年增長率增長。預(yù)計北美占據(jù)全球生物農(nóng)藥市場的主導(dǎo)地位,其2011年占比達(dá)到40%。歐洲市場由于農(nóng)藥管理制度嚴(yán)格且對天然產(chǎn)品的需求日益增大,有望在將來成為生物農(nóng)藥發(fā)展最快的市場。從我國生物農(nóng)藥的發(fā)展歷程來看,基本與國際生物農(nóng)藥發(fā)展同軌。經(jīng)過50多年的發(fā)展,目前我國已經(jīng)掌握了許多生物農(nóng)藥的關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)品研制的技術(shù)路線,在研發(fā)水平上與世界水平相當(dāng),人工擴繁赤眼蜂技術(shù)、蟲生真菌的工業(yè)化生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)、捕食螨商品化、植物線蟲的生防制劑、植物免疫生物誘抗藥物研制等某些領(lǐng)域國際領(lǐng)先。據(jù)統(tǒng)計,我國具備一定科研條件和發(fā)展規(guī)模的生物農(nóng)藥研發(fā)機構(gòu)有30余家,主要包括科研院所、高校、國家及省部級重點實驗室、工程中心等,擁有260多家生物農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè),約占全國農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)的10%,生物農(nóng)藥制劑年產(chǎn)量近13萬t;年產(chǎn)值約30億元人民幣,分別約占整個農(nóng)藥總產(chǎn)量和總產(chǎn)值的9%左右;應(yīng)用面積約2600萬~3300萬hm2·次。我國生物農(nóng)藥產(chǎn)品劑型從不穩(wěn)定向穩(wěn)定發(fā)展,由劑型單一向劑型多樣化方向發(fā)展,由短效向緩釋高效性發(fā)展。研究和發(fā)現(xiàn)新型先導(dǎo)化合物和明確新型藥物作用靶標(biāo)已經(jīng)成為新型生物農(nóng)藥創(chuàng)制與開發(fā)的重要基礎(chǔ)性工作。隨著植物免疫理論的快速發(fā)展,植物抗病免疫誘抗劑近年來取得了引人矚目的發(fā)展,隨著生物農(nóng)藥及健康植物保護(hù)相關(guān)研究的開展,綠色植保已經(jīng)成為國家發(fā)展的重要需求與必然趨勢。1微生物制劑及其應(yīng)用近年來,生物農(nóng)藥的創(chuàng)制與研究開發(fā)得到了我國中央政府、地方部門及各部委和相關(guān)廳局等各級政府的高度重視與廣泛的支持,在國家科技部“863”計劃項目等設(shè)立專項資助,在生物農(nóng)藥資源的挖掘、新劑型的研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化示范推廣、不同生物農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)的制定等方面設(shè)立專項資助,這對于推動我國生物農(nóng)藥創(chuàng)新與推廣應(yīng)用奠定了較好的基礎(chǔ),促成了多種新型生物農(nóng)藥完成了登記注冊(表1)。我國生物農(nóng)藥類型包括微生物農(nóng)藥、農(nóng)用抗生素、植物源農(nóng)藥、生物化學(xué)農(nóng)藥和天敵昆蟲農(nóng)藥等類型。目前大量研究及應(yīng)用的微生物殺蟲劑主要有真菌類、病毒類和細(xì)菌類。其中細(xì)菌類(以Bt為代表)國內(nèi)外已經(jīng)形成了工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)和大量的產(chǎn)品,進(jìn)入成熟的商品化階段。近年來,我國已有多個生物農(nóng)藥產(chǎn)品獲得廣泛應(yīng)用。其中井岡霉素、蘇云金桿菌、赤霉素、阿維菌素、春雷霉素、白僵菌、綠僵菌已獲得了廣泛推廣和應(yīng)用,這些生物農(nóng)藥的推廣與應(yīng)用充分說明較好的生物農(nóng)藥對于我國農(nóng)作物病蟲害的防治具有重要的作用;所研制開發(fā)的微生物殺菌劑木霉菌生物農(nóng)藥用于防治蔬菜根腐病、枯萎病、灰霉病等土傳病害也顯示出很好的應(yīng)用前景;植物源農(nóng)藥(苦參堿、魚藤酮、楝素等)和植物生長調(diào)節(jié)劑類農(nóng)藥(細(xì)胞分裂素、赤霉素、脫落酸等)在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上也獲得了廣泛的應(yīng)用;特別是近年來,我國昆蟲病毒制劑也獲得了長足的進(jìn)步,如斜紋夜蛾NPV、油桐尺蠖NPV、松毛蟲CPV等在林業(yè)生產(chǎn)上受到廣泛的應(yīng)用。目前我國在公主嶺霉素、瀏陽霉素、中生霉素、多抗霉素、農(nóng)抗120、武夷菌素等農(nóng)用抗生素的發(fā)酵技術(shù)、劑型研制、產(chǎn)品登記和農(nóng)用推廣上已成功應(yīng)用于防治禾谷類作物黑穗病、蔬果作物枯萎病和炭疽病等農(nóng)作物病害。根據(jù)國家統(tǒng)計局統(tǒng)計,2012年11月份,全國農(nóng)藥行業(yè)完成工業(yè)總產(chǎn)值231.0億元,同比增長27.5%;完成現(xiàn)價銷售產(chǎn)值222.9億元,同比增長26.9%。其中生物源農(nóng)藥工業(yè)總產(chǎn)值和銷售產(chǎn)值漲幅均超過40%(表2)。1.1藥物防治特點微生物殺蟲劑是利用微生物的活體制成的,具有以下特點:①防治對象專一,選擇性高;②藥效作用較緩慢;③藥效易受外界因素(溫度、濕度、光照等)的影響;④對生態(tài)環(huán)境的影響小。1.1.1蘇云金桿菌制劑細(xì)菌類農(nóng)藥是國內(nèi)外微生物農(nóng)藥中研究較早、成果較多、產(chǎn)量較大、施用較廣的微生物殺蟲劑。有關(guān)細(xì)菌類生物農(nóng)藥的菌株選育、發(fā)酵工藝優(yōu)化、產(chǎn)品劑型加工和不同農(nóng)作物上的應(yīng)用技術(shù)等方面均有了較好的發(fā)展,我國在細(xì)菌類生物農(nóng)藥的研究、開發(fā)、生產(chǎn)與應(yīng)用上均處于世界先進(jìn)水平。如我國有關(guān)研究與生產(chǎn)企業(yè)在蘇云金桿菌的研究與開發(fā)應(yīng)用規(guī)模上已處于世界領(lǐng)先水平,蘇云金桿菌殺蟲劑目前在我國主要應(yīng)用于防治棉鈴蟲、斜紋夜蛾、甜菜夜蛾、煙青蟲、小地老虎、稻縱卷葉螟、玉米螟和小菜蛾等。我國有關(guān)科研人員對蘇云金桿菌的研究已深入到基因水平,對其殺蟲晶體蛋白的編碼基因cry的研究及其應(yīng)用技術(shù)上已獲得了新的突破進(jìn)展。我國Bt產(chǎn)品劑型以液劑、乳劑為主,還有可濕性粉劑、懸浮劑,目前Bt產(chǎn)品的劑型研制正在向干懸浮劑、納米制劑上發(fā)展。以Bt以色列亞種開發(fā)的滅蚊制劑已成為殺滅蚊子幼蟲的首選藥物,目前開發(fā)的防治蚊類幼蟲和儲糧蛾類害蟲的Bt殺蟲劑已投放市場。球形芽胞桿菌(Bs)是目前應(yīng)用最廣、使用最成功的滅蚊病原微生物,現(xiàn)僅有產(chǎn)品2個,母藥1個。高效廣譜Bt制劑以鞘翅目害蟲葉甲類和鱗翅目甜菜夜蛾等害蟲為主要防治對象,進(jìn)行針對性的開發(fā)與利用等系統(tǒng)研究,重點進(jìn)行干懸浮劑、納米制劑、生物種衣劑等新劑型的創(chuàng)制。1.1.2木霉生物農(nóng)藥目前我國常用的真菌類生物農(nóng)藥主要有:白僵菌、綠僵菌、木霉、淡紫擬青霉和輪枝菌等。真菌類生物農(nóng)藥的產(chǎn)品劑型主要有粉劑、可濕性粉劑、油劑、乳劑和微膠囊劑。我國白僵菌生產(chǎn)廠家僅3個,母藥3種,產(chǎn)品7種。白僵菌防治對象有玉米螟、松毛蟲、金龜子、水稻葉蟬、飛虱、茶小葉蟬、茶毛蟲、蚜蟲、大豆食心蟲和天牛等農(nóng)作物害蟲。綠僵菌也是一種廣譜的昆蟲病原真菌,主要用于防治蝗蟲、金龜子、水稻螟蟲、地老虎等害蟲。在國外綠僵菌生物殺蟲劑應(yīng)用于防治農(nóng)作物害蟲的面積超過了白僵菌,防治效果與白僵菌相當(dāng)。其他種類的真菌主要有淡紫擬青霉和厚孢輪枝菌,用于防治多種作物根結(jié)線蟲、大豆孢囊線蟲、粉虱和蚜蟲等;木霉生物農(nóng)藥近年來在我國生物防治方法與應(yīng)用技術(shù)也取得了長足的進(jìn)步,應(yīng)用木霉生物農(nóng)藥防治絲核菌、枯萎病和土傳病害等取得了積極的成果。開展昆蟲病原真菌資源收集、毒力菌株篩選、生產(chǎn)工藝研究、劑型化工藝、昆蟲病原真菌與侵染相關(guān)基因的克隆與功能分析、殺蟲真菌基因化學(xué)誘導(dǎo)調(diào)控系統(tǒng)的建立、高效殺蟲真菌助劑的篩選、高效重組真菌殺蟲劑的研究對于真菌殺蟲劑的發(fā)展具有重要的推動作用。1.1.3棉鈴蟲和病毒制劑的研制與應(yīng)用病毒類生物農(nóng)藥近年來在我國發(fā)展十分迅猛,病毒類生物農(nóng)藥通過寄生昆蟲使昆蟲致病死亡以達(dá)到控制害蟲的目的。在我國病毒類生物農(nóng)藥中應(yīng)用比較廣泛的有核型多角體病毒(NPV)、顆粒體病毒(GV)和基因工程棒狀病毒。從1993年我國第1個昆蟲病毒生物殺蟲劑———棉鈴蟲核型多角體病毒獲得農(nóng)業(yè)部藥檢所注冊登記至今,我國現(xiàn)已擁有28家企業(yè)生產(chǎn)病毒類殺蟲劑,母藥13種,產(chǎn)品47種,年產(chǎn)量約2000t。病毒類生物殺蟲劑在我國目前主要應(yīng)用于防治棉鈴蟲、螟蟲、斜紋夜蛾、菜青蟲、地下害蟲、茶尺蠖、松毛蟲和衛(wèi)生害蟲蟑螂等。針對具有重大應(yīng)用前景的棉鈴蟲核多角體病毒和苜蓿銀紋夜蛾核多角體病毒進(jìn)行重組病毒殺蟲劑研究。構(gòu)建多種重組病毒,進(jìn)行室內(nèi)和田間的殺蟲效果評估;病毒殺蟲劑的中試工藝、田間應(yīng)用效果與環(huán)境監(jiān)控研究;開展重組殺蟲劑的大規(guī)模田間應(yīng)用效果與環(huán)境監(jiān)控研究;病毒殺蟲劑的大規(guī)模生產(chǎn)工藝研究;重組病毒殺蟲劑生產(chǎn)的質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)研究。目前世界上有記載的昆蟲病毒超過1000種,已開發(fā)投入市場的產(chǎn)品有30多種。20世紀(jì)棉鈴蟲的暴發(fā),促進(jìn)了棉鈴蟲核型多角體病毒殺蟲劑的發(fā)展。目前國內(nèi)外應(yīng)用病毒類生物殺蟲劑防治農(nóng)作物害蟲的規(guī)模還不夠大,但是已經(jīng)顯示出很好的應(yīng)用前景。1.2植物源農(nóng)藥及其應(yīng)用在植物源農(nóng)藥登記和生產(chǎn)中的應(yīng)用植物源生物農(nóng)藥是通過提取植物中對農(nóng)作物害蟲具有毒殺、拒食、麻醉、抑制昆蟲發(fā)育或干擾害蟲行為等的多種活性次生代謝物質(zhì)而研制出的一類天然源的生物農(nóng)藥,有的植物源生物農(nóng)藥還對多種病原菌及雜草也具有防除或抑制作用。植物源農(nóng)藥是自然界本身存在的物質(zhì),主要由C、H、O等元素組成,在環(huán)境中易于分解,無環(huán)境污染及殘毒之慮。其劑型以水劑、粒狀等為主,因此在其加工與生產(chǎn)中減少了對煤炭石油等高碳能源使用,符合低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。截至2011年4月,我國已獲得農(nóng)業(yè)部藥檢所登記的植物源農(nóng)藥有效成分22個,產(chǎn)品總數(shù)202個,其中印楝素、苦參堿、魚藤酮、煙堿和除蟲菊素等植物源生物農(nóng)藥在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中已得到了廣泛的應(yīng)用,植物源生物農(nóng)藥已日益受到使用者的歡迎與關(guān)注。近年來,我國科研人員和生產(chǎn)企業(yè)在植物源農(nóng)藥的資源挖掘、產(chǎn)品研制、新劑型制備、應(yīng)用技術(shù)和注冊登記等方面都取得了積極而長足的進(jìn)步,目前已生產(chǎn)和實際應(yīng)用了40多種植物源農(nóng)藥,生產(chǎn)企業(yè)有100多家,獲得登記產(chǎn)品200多種。植物源生物農(nóng)藥的登記和有關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模都顯示出了強大的生命力。呈現(xiàn)出明顯上升趨勢。目前,中國申報的印楝農(nóng)藥專利已經(jīng)超過100項,有農(nóng)藥制劑專利79項,原藥和提取技術(shù)15項。作為一類重要的生物農(nóng)藥,植物源農(nóng)藥在農(nóng)藥登記中已被單獨列為一類。我國已登記的202個植物源農(nóng)藥產(chǎn)品中包括印楝素、魚藤酮、除蟲菊素、異羊角扭苷、煙堿、苦參堿、蛇床子素、乙蒜素、蓖麻油酸、八角茴香油、小檗堿、辣椒堿、苦豆子總堿、苦皮藤素、鬧羊花素-Ⅲ、茴蒿素、楝素、百部堿、蕓薹素內(nèi)酯、木煙堿、氧化苦參堿、補骨內(nèi)酯、黃芩苷、莨菪堿、馬錢子堿、香芹酚、吲哚乙酸類、腐植酸等。植物源殺蟲劑中產(chǎn)量較大的有魚藤酮乳油、苦參堿粉劑、可溶性粉劑及水劑、印楝素乳油、除蟲菊素水乳劑等,其中有12家企業(yè)登記魚藤酮產(chǎn)品19廠次,47家企業(yè)登記苦參堿產(chǎn)品53廠次,11家企業(yè)登記印楝素產(chǎn)品16廠次,10家企業(yè)登記除蟲菊素產(chǎn)品17廠次。1.3我國農(nóng)村基層黨組織藥的應(yīng)用農(nóng)用抗生素是指由細(xì)菌、真菌、放線菌等微生物在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的,可用于防治農(nóng)業(yè)有害生物的微生物次級代謝產(chǎn)物?？股厥峭寥牢⑸锂a(chǎn)生的天然化合物,易被土壤微生物分解,而且絕大多數(shù)農(nóng)用抗生素在很低的濃度時就有效,單位面積施藥量少;70年代以來,一些具有防治昆蟲、螨、動物寄生原蟲和蠕蟲、除草和調(diào)節(jié)動植物生長功能的農(nóng)用抗生素,不斷研究開發(fā)出來,擴大了農(nóng)用抗生素的應(yīng)用領(lǐng)域。我國農(nóng)用抗生素的研究始于20世紀(jì)50年代,是農(nóng)用抗生素生產(chǎn)和應(yīng)用大國,也是農(nóng)用抗生素研究開展較早的國家,一些品種已達(dá)到世界先進(jìn)水平。在我國研究領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的有阿維菌素、井岡霉素、赤霉素、瀏陽霉素(polynactin)等。近10年來,我國研究開發(fā)農(nóng)用抗生素新品種的數(shù)量在不斷增加,如廣東農(nóng)科院植保所報道的萬隆霉素、陜西農(nóng)林科技大學(xué)報道的瑞拉霉素、浙江農(nóng)科院微生物所報道的抑霉菌素、上海農(nóng)藥研究所報道的金核霉素和磷氮霉素、江西農(nóng)業(yè)大學(xué)報道的梅嶺霉素、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物技術(shù)研究所報道的波拉霉素等。在我國現(xiàn)有登記注冊的抗生素品種有23種,產(chǎn)品170個,生產(chǎn)廠家達(dá)253家,年制劑產(chǎn)量達(dá)8.0×107kg。其中獲得登記的殺菌劑品種有井岡霉素、農(nóng)抗120和多抗霉素、中生菌素、寧南霉素等。獲得登記的殺蟲、殺螨劑品種有瀏陽霉素、華光霉素和阿維菌素,除草劑品種有雙丙氨磷等多種。1.4天敵昆蟲產(chǎn)品中國農(nóng)科院植保所、浙江大學(xué)、福建農(nóng)林大學(xué)、吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)、福建省農(nóng)科院等研發(fā)機構(gòu)成功地建立了赤眼蜂、草蛉、瓢蟲、花蝽和捕食螨等天敵昆蟲的人工大量繁殖技術(shù)體系,大規(guī)模應(yīng)用了赤眼蜂、平腹小蜂、日光蜂、智利小植綏螨、中紅側(cè)溝繭蜂等天敵昆蟲,達(dá)到每年釋放天敵昆蟲10000億頭的規(guī)模,在玉米、水稻、棉花、柑橘等作物上使用面積100萬hm2,直接挽回經(jīng)濟(jì)損失60億元,減少化學(xué)農(nóng)藥投入約15%。我國商品化生產(chǎn)的天敵昆蟲主要集中在寄生性天敵昆蟲,如赤眼蜂和平腹小蜂,前者每年防治玉米螟、甘蔗螟的應(yīng)用面積約100萬hm2,后者防治荔枝蝽約2萬hm2。赤眼蜂近十年來已累計投放2433億頭,防治面積近133.3萬hm2,先后在吉林、黑龍江大面積防治玉米螟和大豆食心蟲,在山東、河北大面積防治棉鈴蟲,在湖北防治二化螟等,都取得了十分顯著的控制害蟲的效果。目前國際上規(guī)模較大和商業(yè)化生產(chǎn)較大的天敵公司已發(fā)展到80余家,其中北美10家,已經(jīng)商品化生產(chǎn)的天敵昆蟲有130余種,歐洲26家。國際上主要昆蟲天敵種類為赤眼蜂、麗蚜小蜂、草蛉、瓢蟲、小花蝽和捕食螨等,其中英國的BCP天敵公司年創(chuàng)匯100萬英鎊,天敵產(chǎn)品年產(chǎn)量達(dá)到1.6億只,天敵釋放總面積約500hm2,銷售收入達(dá)到140萬英鎊。BCP公司的天敵產(chǎn)品70%以上出口到荷蘭、法國、比利時、西班牙等歐洲國家和美國。荷蘭Koppert公司生產(chǎn)的天敵昆蟲商品已廣泛應(yīng)用于果園、大田、溫室以及園藝作物。在美洲和歐洲等發(fā)達(dá)國家,天敵成為商品走向市場,并為市場所接受。2病蟲草害綜合治理美國是全球最大的生物農(nóng)藥市場,美國聯(lián)邦環(huán)保署(EPA)新批準(zhǔn)的生物農(nóng)藥數(shù)量遠(yuǎn)超過常規(guī)農(nóng)藥;歐洲是全球增長最快的生物農(nóng)藥市場,保持著15%的高增長率;據(jù)預(yù)測,到2015年,全球生物農(nóng)藥的市值有望達(dá)28億美元。目前,國際上有27個國家已將46種微生物列為微生物殺菌劑的有效成分,其中真菌類25種,細(xì)菌類21種。在美國、歐盟、英國、新西蘭、南非、澳大利亞、加拿大、印度等國家和組織認(rèn)證的微生物菌株有53個,并登記了相關(guān)產(chǎn)品,已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園林和食品生產(chǎn)實踐中。其中,美國已有26個微生物菌株進(jìn)行了微生物農(nóng)藥登記,登記產(chǎn)品85個,主要公司包括美國生物農(nóng)藥公司AgraQuest(登記產(chǎn)品22個)、美國拜沃股份有限公司(登記產(chǎn)品8個)、拜耳公司(登記7個產(chǎn)品)等。美國生物農(nóng)藥商MBI公司的生物殺蟲殺螨劑Grandevo的干粉劑型近日獲美國環(huán)保署批準(zhǔn)登記。這個殺蟲劑提取自一種subtsugae色素細(xì)菌的一個菌株,菌株代號為PRAA4-1T,Grandevo抗蟲譜相當(dāng)廣,能防控包括木虱、薊馬、粉蚧、潛葉蛾、椿象、草盲蝽、稻葉甲、白蠐螬、黏蟲等多種害蟲。它具有觸殺和抵制的雙重作用機制,使得害蟲難以產(chǎn)生抗性,比單一機制的產(chǎn)品有了更多的優(yōu)勢,特別適用于病害綜合治理體系,減少害蟲對常規(guī)化學(xué)農(nóng)藥產(chǎn)生抗性和控制殘留問題。該產(chǎn)品安全性高,不受施用/收獲時間間隔限制,施用后再進(jìn)入用藥區(qū)域的間隔期短,還沒有最高殘留限制,符合國家有機種植計劃(NOP),還被列入了OMRI清單,可以在田地,溫室和花園中施用。MarroneBioInnovations公司提交的產(chǎn)品是生物殺蟲劑/殺螨劑MBI-206EP(伯克霍爾德氏菌A396菌株,94.5%),可用于防控草皮,觀賞性植物和可食用作物中的鱗翅類害蟲,比如蘋果小卷蛾、黏蟲、木虱和六點葉螨等。美國AgraQ-uest公司的生物殺菌劑Serenade(枯草桿菌QST713菌株)殺菌劑去年在加利福尼亞州登記獲批用于草莓作物。該產(chǎn)品可替代溴甲烷填補熏蒸劑溴甲烷的空白。在控制土壤疾病方面表現(xiàn)優(yōu)異,還能為種植者帶來相當(dāng)可觀的產(chǎn)量提升。且相比使用土壤熏蒸劑需要耕地清場30d之久,Serenade只需要4d即可。國際市場每年對溴甲烷的需求量超過5億美元,Serenade還獲英國批準(zhǔn)用于馬鈴薯溝施。據(jù)康涅狄格大學(xué)的研究顯示,枯草芽胞桿菌在作物根系周圍的存留期超過80d。使用SerenadeSoil殺菌劑平均可以提高13%的產(chǎn)量。該產(chǎn)品將成為世界第三大土壤殺菌劑。其對絲核菌的防控,效果優(yōu)于傳統(tǒng)農(nóng)藥嘧菌酯(Amistar)70%,且價格比后者更具優(yōu)勢。據(jù)世界農(nóng)化網(wǎng)中文網(wǎng)報道:美國環(huán)保局2013年提議批準(zhǔn)BeckerUnderwood公司生物殺菌劑IntegralF-33產(chǎn)品(有效成分:短小芽胞桿菌菌株BUF-33)使用于誘導(dǎo)多種作物(如胡蘿卜、番茄)系統(tǒng)抗性的室內(nèi)商業(yè)化種子處理。BeckerUnderwood已申請該殺菌劑對所有食品最大殘留豁免。美國環(huán)保局2013年已經(jīng)批準(zhǔn)SummitChemical公司的生物殺蟲劑產(chǎn)品SummitBtiMP(有效成分:蘇云金桿菌以色列變種菌株SUM-6218)投入生產(chǎn),此新活性成分與蘇云金桿菌以色列變種極其相似。德國的拜耳作物科學(xué)公司于2012年8月高調(diào)宣稱以4.25億美元成功地收購了美國AgraQuest生物技術(shù)公司,隨即推出了Serenade品牌的生物農(nóng)藥;瑞士的先正達(dá)公司以1.13億美元收購Pasteuria生物科學(xué)公司;德國的巴斯夫公司以10.2億美金計劃收購BeckerUnderwood生物科學(xué)公司。這些世界級的農(nóng)藥公司通過收購生物科技公司來進(jìn)入和領(lǐng)軍生物農(nóng)藥行業(yè),帶動了全球農(nóng)化巨型企業(yè)積極爭相收購生物科技公司,極大地促進(jìn)了生物農(nóng)藥領(lǐng)域的快速發(fā)展。美國生物農(nóng)藥行業(yè)協(xié)會執(zhí)行會長BillStoneman認(rèn)為,全球農(nóng)化巨頭積極爭相收購或并購生物科技公司,將進(jìn)一步促進(jìn)新型生物農(nóng)藥創(chuàng)制和生物農(nóng)藥市場的推廣應(yīng)用,推動生物農(nóng)藥行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。2013年1月,德國拜耳作物科學(xué)公司繼續(xù)收購動作,收購了德國的ProphytaGmbH生物科學(xué)公司,不但收購該公司的新產(chǎn)品、新專利,還收購該公司的研發(fā)實驗室及新制劑規(guī)模生產(chǎn)企業(yè)。ProphytaGmbH公司成立于1992年,總部位于德國,是一家利用微生物源生物制品提供植物保護(hù)產(chǎn)品的公司,該公司主要品牌是防控菌核病的ContansTM及殺線蟲劑BIOACTTM,研發(fā)的產(chǎn)品已在全球30多個國家取得登記許可。經(jīng)過這次收購,拜耳公司產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)理JenniferRiggs表示,拜耳將拓展在新鮮水果和蔬菜生產(chǎn)、種子處理等領(lǐng)域的生物農(nóng)藥新產(chǎn)品創(chuàng)制與應(yīng)用業(yè)務(wù)。此外,拜耳公司通過收購以色列的生物農(nóng)藥公司AgroGreen的堅強芽胞桿菌技術(shù),開發(fā)特定產(chǎn)品,使之成為生物殺線蟲種子處理劑,以商品名為Votivo的新產(chǎn)品推出并進(jìn)入市場,該產(chǎn)品2012年計劃銷售值為10億歐元,隨后開發(fā)出另一產(chǎn)品,作為組合種子處理劑PonchoVotivo(噻蟲胺+堅強芽胞桿菌)在2012年成功進(jìn)入全球市場。巴斯夫公司目前在研發(fā)化學(xué)農(nóng)藥與生物農(nóng)藥的組合產(chǎn)品來推出適應(yīng)市場需求的農(nóng)作物病蟲害有效的解決方案。該公司認(rèn)為生物農(nóng)藥與化學(xué)合成農(nóng)藥就藥效相比還有差距,但通過生物農(nóng)藥與化學(xué)農(nóng)藥組合成的新產(chǎn)品,會使農(nóng)民從中獲益。如其中一項較好的方案是采用化學(xué)和生物植保產(chǎn)品組合的噴霧項目,農(nóng)民在收獲果蔬前噴灑傳統(tǒng)的產(chǎn)品,然后在收獲前關(guān)鍵期換成生物產(chǎn)品,提供給農(nóng)民殘留控制和抗性管理雙重效益。巴斯夫公司通過收購BeckerUnderwood生物科技公司,強化了在農(nóng)藥領(lǐng)域中的競爭優(yōu)勢,特別是高速增長的種子處理市場。隨即,巴斯夫公司與巴西農(nóng)業(yè)研究院簽訂了長達(dá)五年的合作協(xié)議,重點開發(fā)生物農(nóng)藥。巴斯夫的作物保護(hù)部門將新推出一個叫做功能性作物保護(hù)部門的全球戰(zhàn)略性業(yè)務(wù)。這個部門將整合巴斯夫與BeckerUnderwood現(xiàn)有的種子處理、生物學(xué)作物保護(hù)、作物健康以及水分和營養(yǎng)管理方面的研究,開發(fā)和營銷活動。BeckerUnderwood的動物營養(yǎng)業(yè)務(wù)將被整合到巴斯夫的營養(yǎng)&健康部門下。2012年12月巴斯夫從位于美國的私募股權(quán)投資公司NorwestEquityPartners處完成對BeckerUnderwood的收購,收購價為10.2億美元。通過此次收購,巴斯夫順利成為生物種子處理技術(shù)以及種子處理著色劑和聚合物的全球領(lǐng)先供應(yīng)商。同時,巴斯夫的產(chǎn)品庫得到進(jìn)一步豐富,增加了生物植保產(chǎn)品、草坪和園藝用產(chǎn)品、動物營養(yǎng)產(chǎn)品和景觀著色及包衣產(chǎn)品等。先前巴斯夫與美國生物農(nóng)藥公司AgraQuest合作,獲得了遍及拉丁美洲及其他地區(qū)的銷售權(quán),枯草芽胞桿菌菌株QST713和信息素Cetro在巴西首次上市。先正達(dá)公司認(rèn)為生物農(nóng)藥對種植者的吸引力越來越大,逐步成為有效防控蟲害、減緩抗性問題以及殘留控制方面新增的選擇項。近年來,該公司將生物農(nóng)藥視為其戰(zhàn)略的一部分,與多家公司在生物防治領(lǐng)域建立合作伙伴關(guān)系,并尋找更大規(guī)模的投資合作機會。先正達(dá)對Pasteuria公司的收購,豐富了先正達(dá)殺線蟲產(chǎn)品庫,利于為大豆、玉米、谷類作物、甜菜和蔬菜等主要農(nóng)作物提供整套綜合解決方案。隨即,先正達(dá)與MBI簽署了歐洲、中東和非洲等地區(qū)的分銷協(xié)議,先正達(dá)的創(chuàng)投子公司成為MBI融資2540萬美元的主要投資者之一。同時,先正達(dá)公司和諾維信公司達(dá)成Taegro全球銷售和分銷獨家授權(quán)協(xié)議。從2011年起,先正達(dá)公司又與PasteuriaBioscience公司成為了全球技術(shù)合作伙伴,共同開發(fā)以土壤細(xì)菌巴斯德桿菌為基礎(chǔ)的生物殺線蟲劑。先正達(dá)稱將繼續(xù)尋找有前景的生物農(nóng)藥來投資并尋求合作。孟山都公司認(rèn)為新型生物農(nóng)藥將成為世界各國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的病蟲害防控有效工具,該公司稱其對探索新的防蟲藥劑感興趣,并開始通過合作和自身的努力在這一領(lǐng)域進(jìn)行工作研究。在2010年與AgraQuest公司訂立一項為期3年的合作,評估生物農(nóng)藥的生產(chǎn)線對孟山都公司核心作物和蔬菜種衣劑開發(fā)的潛在用途。該公司還與拜耳簽訂了有關(guān)種衣劑PonchoVotivo的協(xié)議,以供孟山都公司在美國的玉米和大豆種衣劑等應(yīng)用。統(tǒng)計顯示,全球傳統(tǒng)農(nóng)藥市場的年銷售額在470億美元,而六大農(nóng)藥公司占據(jù)了其中75%的市場份額,相比之下,全球生物農(nóng)藥市場在2011年達(dá)到13億美元后,預(yù)計2013年的銷售額在13億美元到16億美元之間,但整個生物農(nóng)藥市場由100多號中小企業(yè)分割,高度分散,許多公司往往僅有一兩種產(chǎn)品,不利于生物農(nóng)藥行業(yè)的壯大和規(guī)?；l(fā)展。生物農(nóng)藥發(fā)展已進(jìn)入“生物信息技術(shù)”時代,以發(fā)現(xiàn)新先導(dǎo)化合物和驗證新型藥物靶標(biāo)為重要目標(biāo)的新藥物創(chuàng)制得到了蓬勃的發(fā)展?；蚪M學(xué)、功能基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和生物信息學(xué)等前沿技術(shù)與生物農(nóng)藥研究的緊密結(jié)合,化學(xué)、物理學(xué)理論和結(jié)構(gòu)生物學(xué)、計算機和信息科學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科與藥物研究的交叉和滲透,使農(nóng)業(yè)生物藥物研究、開發(fā)和應(yīng)用的深度和廣度不斷拓展。產(chǎn)品劑型由短效向持效發(fā)展,從不穩(wěn)定向穩(wěn)定發(fā)展,從效果單一向多樣化發(fā)展。分析未來的發(fā)展趨勢,僅就微生物殺蟲劑而言,將有如下四大突破,第一是利用基因重組技術(shù)對微生物殺蟲劑的來源生物進(jìn)行特性改良(包括毒力選擇性和安全性等),或直接將抗蟲基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi),這一技術(shù)目前在生物農(nóng)藥領(lǐng)域的研究和開發(fā)上已得到較廣泛的應(yīng)用,如在重組Bt和重組昆蟲病毒領(lǐng)域。第二是將微生物殺蟲劑與低毒的化學(xué)農(nóng)藥或增效因子混配使用,以增強作用效果。第三是在微生物農(nóng)藥的后加工處理過程加入安全型輔助劑,使產(chǎn)品不被紫外線和氧化等作用所破壞,能延長儲藏期,維持特定的物理特性如分散度和黏附靶標(biāo)作物的能力等。第四是通過發(fā)酵工藝和反應(yīng)器的改良來提高發(fā)酵液效價,降低微生物農(nóng)藥的生產(chǎn)成本。3中國生物農(nóng)藥開發(fā)的瓶頸和對策分析我國與美國等世界發(fā)達(dá)國家相比,在生物農(nóng)藥領(lǐng)域尚存在一定差距。生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸問題主要歸納于以下幾點:(1)微生物制劑:主要占微生物制劑5個/10目前在我國登記的微生物殺菌劑有效成分僅有7種(美國22種),制劑產(chǎn)品42個,其中:以微生物為唯一有效成分的制劑18個,僅占登記微生物殺菌劑42.9%(枯草芽胞桿菌制劑7個、木霉制劑3個、多黏類芽胞桿菌制劑2個、蠟質(zhì)芽胞桿菌制劑2個、寡雄腐霉菌制劑2個、地衣芽胞桿菌水劑1個和熒光假單胞桿菌制劑1個);與井岡霉素混合的制劑24個,占登記微生物殺菌劑57.1%(井岡霉素·蠟質(zhì)芽胞桿菌制劑20個、井岡霉素·枯草芽胞桿菌制劑4個)。(2)防治對象單一在微生物殺菌劑產(chǎn)品現(xiàn)狀中僅以一種作物病害為靶標(biāo)對象的制劑有32個,占登記制劑的76.2%;以2種作物病害為防治對象的制劑有5個,占登記制劑的11.9%;以3種以上作物病害為防治對象的制劑有5個,占登記制劑的11.9%。由此可見所登記的微生物殺菌劑制劑的防治對象單一,缺乏廣譜性。我國目前登記微生物殺菌劑42個,登記靶標(biāo)作物12個,防治靶標(biāo)對象20個,平均每個作物上僅有防治對象1.2個。這一現(xiàn)狀表明所有登記的制劑集中以相同的靶標(biāo)對象作為防治對象。換言之,對同一作物來講,防治同一作物上不同靶標(biāo)病害的微生物殺菌劑缺乏。(3)企業(yè)生產(chǎn)中小企業(yè)雖然我國生物農(nóng)藥發(fā)展時間不短,但始終未能形成較大規(guī)模化生產(chǎn)。美國目前登記85個微生物殺菌劑產(chǎn)品,僅有27家企業(yè)生產(chǎn),單個公司占有產(chǎn)品3.1個,并且這些企業(yè)中不乏國際農(nóng)藥巨頭。而我國登記微生物殺菌劑產(chǎn)品53個,卻有44個農(nóng)藥企業(yè)生產(chǎn),單個公司占有產(chǎn)品1.2個。目前我國有這44家微生物農(nóng)藥企業(yè),多數(shù)企業(yè)為小型企業(yè),生產(chǎn)裝備和技術(shù)落后,商品的劑型化程度低,產(chǎn)品質(zhì)量也不穩(wěn)定。與國外產(chǎn)品相比,我國生物農(nóng)藥產(chǎn)品缺乏市場競爭力。(4)生物農(nóng)藥發(fā)酵工藝研究現(xiàn)狀一種農(nóng)用抗生素能否開發(fā)成為一個大品種,菌株是根本,發(fā)酵工藝是關(guān)鍵。我國生物農(nóng)藥研制單位和生產(chǎn)企業(yè)在發(fā)酵工藝研究方面普遍存在技術(shù)力量較弱,對工藝研究不全面、發(fā)酵成本偏高等問題。因此,加強高效低成本發(fā)酵工藝研究還有很大的潛力,同時,對生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)的做大做強具有重要作用。(5)生物農(nóng)藥研發(fā)過程中,也存在著本底的問題和需求,研究的成果和對產(chǎn)品的研發(fā)缺乏系統(tǒng)性和重新開發(fā)的,生物農(nóng)藥發(fā)酵產(chǎn)生較多的富營養(yǎng)廢水,直接排放將污染水環(huán)境,現(xiàn)在生產(chǎn)企業(yè)廢水處理率較低,因此,須研究發(fā)酵廢水的處理及循環(huán)利用技術(shù),減少生產(chǎn)對環(huán)境的污染。因此,須加強新劑型的研究,將優(yōu)秀品種的潛力盡力開發(fā)。此外,我國大部分生物農(nóng)藥研究開發(fā)單位不注重生產(chǎn)中間環(huán)節(jié)(工業(yè)發(fā)酵工藝、后處理工藝、新劑型加工技術(shù)以及新劑型和新產(chǎn)品的安全性及環(huán)境行為等)的技術(shù)創(chuàng)新,致使研究的目標(biāo)、方向與企業(yè)和市場的需求不符。例如,有些品種的生產(chǎn)菌種選育缺少突破性進(jìn)展,在產(chǎn)品后加工及劑型研制上,未能對微生物農(nóng)藥的穩(wěn)定性、分散性、滲透性以及保護(hù)劑、增效劑等進(jìn)行多層次的研究,因而造成微生物農(nóng)藥產(chǎn)品有效成分含量低、易失效和田間效果不穩(wěn)定等后果,難與化學(xué)農(nóng)藥競爭市場。另一方面,大部分生產(chǎn)企業(yè)自身沒有對新產(chǎn)品的后續(xù)研究和開發(fā)能力,只能簡單從事農(nóng)藥制劑的加工、生產(chǎn)與銷售。其結(jié)果是科研成果無法轉(zhuǎn)化為商品。(6)天敵昆蟲產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)品研發(fā)能力低我國在天敵昆蟲應(yīng)用方面的不足,主要表現(xiàn)在對本地優(yōu)勢種天敵昆蟲的規(guī)模化飼養(yǎng)生產(chǎn)尚存在擴繁規(guī)模小、擴繁品種少、設(shè)備不配套等不足,銷售渠道未理順、技術(shù)服務(wù)滯后等問題。加速天敵昆蟲人工飼養(yǎng)規(guī)?；c商品化生產(chǎn)具有重要的應(yīng)用和推廣價值,且形成產(chǎn)業(yè)的時機已經(jīng)日趨成熟,天敵昆蟲的產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)品將成為替代傳統(tǒng)的植物保護(hù)農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級的新型產(chǎn)業(yè)。目前較大規(guī)模工廠化生產(chǎn)的主要是赤眼蜂,產(chǎn)品單一。而其他昆蟲如平腹小蜂、麗蚜小蜂、煙蚜繭蜂、草蛉、瓢蟲、捕食蝽等天敵昆蟲的規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)已基本成熟,稍加完善生產(chǎn)工藝和改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備,便可實現(xiàn)工廠化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。(7)微生物農(nóng)藥系統(tǒng)的研究我國從事生物農(nóng)藥研究的人員多,單位多而分散,造成研究經(jīng)費和設(shè)備投資不足。多數(shù)研究人員注重于微生物資源篩選與分子改造研究,真正從事微生物農(nóng)藥系統(tǒng)研究特別是微生物發(fā)酵工藝和后處理工藝研究的人員和單位較少。因此,多數(shù)科研人員研究出的成果僅限于學(xué)術(shù)論文發(fā)表與專利申請等,成果成熟度不足于進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化開發(fā)與應(yīng)用。(8)微生物制劑的應(yīng)用生物農(nóng)藥的應(yīng)用推廣比較困難,主要原因:①由于生物農(nóng)藥見效較慢,特別是活體微生物農(nóng)藥易受環(huán)境的影響;②農(nóng)民對生物農(nóng)藥的作用機理了解不夠,使用方法不當(dāng),導(dǎo)致防治效果差;③國家對生物農(nóng)藥的產(chǎn)后研究重視不夠,投入很少。④沒有培育無公害農(nóng)產(chǎn)品“優(yōu)質(zhì)優(yōu)價”的公平市場,使用生物農(nóng)藥的農(nóng)民沒有得到真正實惠。我國幅員遼闊,生物農(nóng)藥資源豐富,為全面拓展生物農(nóng)藥產(chǎn)品的種類提供了優(yōu)良的先決條件。充分合理地整合利用這些生物資源,將促進(jìn)我國生物農(nóng)藥的發(fā)展。經(jīng)過多年的研究,已奠定了較好的研發(fā)基礎(chǔ),隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精品化、無公害化趨勢日趨明顯,特別是大棚蔬菜和設(shè)施園藝的迅速發(fā)展,天敵昆蟲及微生物農(nóng)藥制劑有著越來越強烈的市場需求。在生產(chǎn)規(guī)模方面,目前我國天敵昆蟲生產(chǎn)能力有限,生產(chǎn)規(guī)模和使用面積都較小,還不能從根本上滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要。另外限于工藝技術(shù),我國目前天敵昆蟲生產(chǎn)多為季節(jié)性生產(chǎn),造成了生產(chǎn)設(shè)備的閑置。因此必須發(fā)展有效途徑,實現(xiàn)天敵昆蟲的規(guī)?；敝逞芯砍晒募夹g(shù)轉(zhuǎn)移,綜合生產(chǎn)多種天敵昆蟲產(chǎn)品,并形成全年生產(chǎn)模式。微生物殺蟲劑是目前微生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)的重要組成部分,也是生物防治產(chǎn)業(yè)的重要組成部分,具有對靶標(biāo)害蟲特異性強、不易殺傷天敵和有益生物、防治效果好、對人畜安全、毒性小、不破壞生態(tài)平衡以及害蟲不易產(chǎn)生抗藥性等優(yōu)點。近年來,微生物殺蟲劑的種類不斷增加,應(yīng)用范圍不斷擴大,在病蟲害防治中的地位越來越重要,其研究開發(fā)也越來越受到國內(nèi)外的