環(huán)境生物技術(shù)作業(yè)省公開課一等獎全國示范課微課金獎?wù)n件

生物農(nóng)藥第1頁小飛守角制作生物農(nóng)藥概述生物農(nóng)藥作用機理生物農(nóng)藥展望第2頁一、生物農(nóng)藥的起源及發(fā)展第一章生物農(nóng)藥概述第3頁公元前3000多年，古希臘《荷馬史詩》中已經(jīng)有用硫磺熏蒸殺蟲防病記載。公元前5-7世紀(jì)，中國有用嘉草、莽草、牡菊、蜃炭黑殺蟲記述。以后《山海經(jīng)》、《齊民要術(shù)》、《本草綱目》、《天工開物》等古籍中，都有使用植物性、動物性、礦物質(zhì)藥品防治農(nóng)業(yè)有害生物記載19世紀(jì)以來，在近代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)上，生物農(nóng)藥開發(fā)逐步從經(jīng)驗式上升到科學(xué)試驗階段20世紀(jì)早期伴隨微生物學(xué)發(fā)展，促進(jìn)了微生物農(nóng)藥開發(fā)，生物農(nóng)藥范圍得以深入擴大從20世紀(jì)30年代起，有機合成農(nóng)藥興起極大地沖擊了生物農(nóng)藥發(fā)展60年代以來“有害生物綜合治理”防治策略制訂及人類環(huán)境保護(hù)、健康意識提升，才使生物農(nóng)藥重新得到重視，并逐步成為研究和應(yīng)用熱點。近30年來，科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，尤其是生物學(xué)、生物技術(shù)、遺傳學(xué)和化學(xué)等學(xué)科與農(nóng)藥學(xué)相結(jié)合，產(chǎn)生了各種與生物相關(guān)含有農(nóng)藥功效物質(zhì)。第4頁二、生物農(nóng)藥概念及分類1、生物農(nóng)藥概念

《中國農(nóng)業(yè)百科全書——農(nóng)藥卷》中題錄為生物農(nóng)藥即為生物源農(nóng)藥，指是利用生物資源開發(fā)農(nóng)藥。

狹義上僅指直接利用生物產(chǎn)生天然活性物質(zhì)或生物活體農(nóng)藥。

廣義概念中還包含按天然物質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)或類似衍生結(jié)構(gòu)人工合成農(nóng)藥。第5頁農(nóng)藥天然產(chǎn)物農(nóng)藥人工創(chuàng)制農(nóng)藥完全創(chuàng)制農(nóng)藥 天然產(chǎn)物模板改造農(nóng)藥礦物油農(nóng)藥生物體農(nóng)藥生物化學(xué)農(nóng)藥礦物農(nóng)藥生物農(nóng)藥有機磷類、有機氯類等氨基甲酸酯類、擬除蟲菊酯類、沙蠶毒素類等無機農(nóng)藥農(nóng)藥分類圖生物農(nóng)藥即可用來防除病、蟲、草等有害生物生物體本身及源于生物、并可作為“農(nóng)藥”各種生理活性物質(zhì)第6頁2、生物農(nóng)藥分類生物化學(xué)農(nóng)藥生物體農(nóng)藥微生物體農(nóng)藥植物源生物化學(xué)農(nóng)藥動物源生物化學(xué)農(nóng)藥天敵昆蟲、捕食螨、轉(zhuǎn)基因昆蟲等生物農(nóng)藥植物體農(nóng)藥動物體農(nóng)藥轉(zhuǎn)基因作物真菌、細(xì)菌、病毒、線蟲、微孢子蟲等抗生素、毒素類等毒素、激素、防衛(wèi)素、植物源昆蟲激素、異株克生物質(zhì)等昆蟲信息素、昆蟲激素、毒素等微生物源生物化學(xué)農(nóng)藥第7頁三、生物農(nóng)藥特點

生物農(nóng)藥出現(xiàn)和應(yīng)用已經(jīng)有悠久歷史，但直到20世紀(jì)30年代之后才有了一定發(fā)展，從70年代起，發(fā)展非?？焖?。該類農(nóng)藥在長久研究和應(yīng)用中所表現(xiàn)特點可歸納為以下幾點

第8頁1、生物農(nóng)藥優(yōu)點1專一性強、活性高

生物農(nóng)藥最顯著特點就是專一性強。在生物體農(nóng)藥中，天敵昆蟲、捕食螨常為寡食性或?qū)Ｐ约纳焕ハx病原真菌、細(xì)菌、線蟲、病毒、微孢子蟲等均是從肝病昆蟲中分離出啦，經(jīng)人工繁殖在作用于該種昆蟲；植物體農(nóng)藥更是有針對性地對某一個特定功效基因進(jìn)行定性重組或改造。生物化學(xué)農(nóng)藥專一性也較強，如昆蟲性信息素只對同種昆蟲有效。另外，生物農(nóng)藥尤其是生物化學(xué)農(nóng)藥對有害生物活性較高。第9頁2、對環(huán)境安全

生物農(nóng)藥均是天然存在活體生物或化合物，故在環(huán)境中會自然代謝，參加能量與物質(zhì)循環(huán)。施用于環(huán)境中或作物上，不易產(chǎn)生殘留，不會引發(fā)生物富集現(xiàn)象。第10頁3、對非靶標(biāo)生物相對安全

生物體農(nóng)藥均是活體生物，若不考慮生態(tài)原因，則其對非靶標(biāo)生物幾乎無影響。生物化學(xué)農(nóng)藥因活性較高、用量較少、而且對害蟲多為胃毒作用，所以也是相對安全。第11頁4、開發(fā)利用路徑多

天敵類動物體農(nóng)藥能夠人工繁育，也能夠引種釋放。微生物類生物農(nóng)藥能夠直接利用，也能夠經(jīng)基因重組后利用。生物化學(xué)類農(nóng)藥不但可直接利用或經(jīng)人工合成后利用，也能夠采取生物工程技術(shù)來定向培養(yǎng)，或采取基因重組轉(zhuǎn)化為植物體農(nóng)藥。所以，可經(jīng)過各種路徑來開發(fā)利用生物農(nóng)藥。第12頁5、作用機理不一樣于常規(guī)農(nóng)藥

傳統(tǒng)殺蟲劑大多是神經(jīng)毒劑，而生物農(nóng)藥尤其是生物化學(xué)農(nóng)藥作用機理普通均較為復(fù)雜，可在IPM、抗性治理、協(xié)調(diào)治理中發(fā)揮顯著作用。第13頁6、種類繁多，選擇余地大

凡對農(nóng)業(yè)有害生物有控制作用生物都有可能經(jīng)過各種路徑被開發(fā)為生物農(nóng)藥。伴隨人類環(huán)境保護(hù)意識增強及農(nóng)業(yè)可連續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實施，生物農(nóng)藥作為一類高效、安全農(nóng)藥，必將含有遼闊發(fā)展前景。第14頁7、生產(chǎn)設(shè)備通用性很好

生物農(nóng)藥工業(yè)生產(chǎn)普通采取液體深層發(fā)酵，多用設(shè)備為通用設(shè)備，普通主要包含：種子罐、發(fā)酵罐、濃縮、過濾系統(tǒng)、有效成份分離提取和干燥裝置等。該類設(shè)備普通能夠滿足適合用于對不一樣微生物或微生物代謝產(chǎn)物進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)需要。設(shè)備用途多樣化，有利于企業(yè)依據(jù)市場需求改變，從事開展生物農(nóng)藥或其它農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)品系列化開發(fā)。第15頁2、生物農(nóng)藥缺點1、防治效果普通比較遲緩；2、有效活性成份比較復(fù)雜；3、控制有害生物范圍較窄；4、殺蟲防病作用機理特異；5、易受到環(huán)境原因制約和干擾；6、產(chǎn)品使用期短，質(zhì)量穩(wěn)定性較差7、產(chǎn)品價格無優(yōu)勢第16頁第二章生物農(nóng)藥作用機理依據(jù)對生物農(nóng)藥研究和利用，按起源從以下幾個方面對生物農(nóng)藥進(jìn)行概述植物源農(nóng)藥微生物源農(nóng)藥動物源農(nóng)藥第17頁一、植物源農(nóng)藥1、植物源殺蟲劑黃酮類生物堿類萘醌類萜(tie)烯類甾（zai）類植物殺蟲有效成份主要是毒害、拒食引誘、趨避、絕育調(diào)整昆蟲發(fā)育第18頁作用機理植物中最毒成份，對昆蟲含有毒殺、拒食和抗生作用萜烯類生物堿類萘醌和黃酮類甾類主要含有拒食、內(nèi)吸、毒殺、麻醉、忌避及一定生長抑制作用廣泛存在于植物中，對昆蟲表現(xiàn)為拒食和抗生作用含有拒食、毒殺和抗生作用，第19頁光活化毒素在光照下對害蟲殺傷力成幾倍甚至上千倍提升，是含有發(fā)展前景一類物質(zhì)。植物精油是一類分子量較小植物次生代謝物質(zhì)，主要分為萜烯類、芳香族類、脂肪族類和含氮含硫化合物，它們對昆蟲含有驅(qū)避或引誘、拒食、抑制生長發(fā)育、毒殺等作用。光活化毒素植物精油植物源殺蟲劑中兩類獨特成份第20頁2、植物源殺菌劑與植物源殺蟲劑相比，對植物源殺菌劑研究較少，wilkins等曾報道有1389種植物有可能作為殺菌劑。第21頁3、植物源除草劑

植物源除草劑主要是利用植物異生相克作用。植物產(chǎn)生一些次生代謝物質(zhì)，釋放到環(huán)境中能影響附近同種或異種植物生長，包含刺激或抑制作用。當(dāng)前已在30多個科植物中發(fā)覺了上百種植物含有除草活性物質(zhì)。第22頁4、植物內(nèi)源激素植物內(nèi)源激素為植物產(chǎn)生調(diào)整本身生長發(fā)育過程非營養(yǎng)性微量活性物質(zhì)，它在植物界中普遍存在，不一樣激素含有不一樣調(diào)整生理功效。第23頁5、植物農(nóng)藥20世紀(jì)末，在世界范圍內(nèi)轉(zhuǎn)基因植物研究十分活躍，當(dāng)前投入市場轉(zhuǎn)基因作物主要為大豆、玉米、棉花、馬鈴薯及南瓜等。轉(zhuǎn)基因植物主要性狀為耐除草劑、抗蟲害和病害。第24頁二、微生物源農(nóng)藥1、微生物源殺蟲劑微生物源殺蟲劑細(xì)菌殺蟲劑抗生素殺蟲劑真菌殺蟲劑病毒殺蟲劑原生動物殺蟲劑昆蟲病原線蟲制劑第25頁細(xì)菌殺蟲劑當(dāng)前篩選出殺蟲細(xì)菌約有100各種，Bt（蘇云金桿菌）是細(xì)菌殺蟲劑中代表，當(dāng)前已判定了70個血清型、82個亞種，是世界上用途最廣、開發(fā)時間最長、產(chǎn)量最大、應(yīng)用最成功微生物殺蟲劑。以Bt為例說明生物殺蟲劑作用機理。第26頁蘇云金芽孢桿菌作用機理蘇云金桿芽孢菌類芽孢體孢子和晶體敏感幼蟲體內(nèi)內(nèi)毒素產(chǎn)生釋放進(jìn)入轉(zhuǎn)化為第27頁真菌殺蟲劑已發(fā)覺殺蟲真菌有100多屬800各種其中以白僵菌、綠僵菌、擬青霉、蟲霉等應(yīng)用較多；全世界先后有50多個產(chǎn)品登記注冊；真菌殺蟲劑是觸殺性殺蟲劑

,含有其它微生物農(nóng)藥所沒有廣泛殺菌等優(yōu)點,所以世界各國對蟲生真菌研究給予相當(dāng)重視,并已取得了較大發(fā)展。當(dāng)前已經(jīng)進(jìn)入大面積應(yīng)用階段。第28頁病毒殺蟲劑

病毒殺蟲劑是用昆蟲病毒防治農(nóng)林害蟲。1993年，我國第一個昆蟲病毒殺蟲劑——棉鈴蟲核型多角體病毒(HaNPV)取得產(chǎn)品登記，使之正式進(jìn)入商品化生產(chǎn)領(lǐng)域。當(dāng)前已知昆蟲病毒有1600各種,60%左右為桿狀病毒,可引發(fā)110昆蟲和螨類發(fā)病,可控制快要30%糧食和纖維作物主要病蟲害。當(dāng)前研究較多、應(yīng)用較廣是核多角體病毒(NPV)、顆粒體病毒(GV)和質(zhì)型多角體病毒(CPV)。第29頁原生動物殺蟲劑原生動物殺蟲劑主要為微孢子蟲，約有200各種。在中國，利用蝗蟲微孢子蟲控制草原蝗蟲含有很好前景。第30頁

昆蟲病原線蟲制劑已報道對害蟲有寄生作用線蟲有100各種，主要有格氏線蟲和斯氏線蟲。第31頁抗生素殺蟲劑抗生素防治農(nóng)業(yè)害蟲研究始于20世紀(jì)50年代近幾年中報道抗生索有3000各種，其中殺蟲抗生素占5％左右。尤其是阿維菌素開發(fā)利用，被認(rèn)為是微生物源天然產(chǎn)物研究取得突破性進(jìn)展。第32頁2、微生物源殺菌劑直接利用活體微生物進(jìn)行生物防治研究很多，當(dāng)前作為農(nóng)藥開發(fā)殺菌劑主要有芽孢桿菌、假單胞菌、鏈霉菌、木霉、擬青霉等。另外，病毒外殼蛋白和弱毒株、衛(wèi)生RNA也用于植物病毒防治第33頁3、微生物源除草劑防除雜草病原微生物主要包含：放線菌、真菌、病毒等，作用機理：微生物源生物除草劑就是依靠活體微生物或其代謝產(chǎn)物作用，它過程是將孢子、菌絲、代謝產(chǎn)物等等直接穿透寄主表皮，進(jìn)入寄主組織，產(chǎn)生毒素，使雜草發(fā)病并逐步蔓延，影響雜草植株正常生理情況，造成雜草死亡，最終到達(dá)控制雜草種群數(shù)量目標(biāo)。第34頁4、微生物源植調(diào)劑赤霉素、細(xì)胞分裂素是微生物產(chǎn)生主要植調(diào)劑。利用發(fā)酵取得脫落酸是降低生產(chǎn)成本主要路徑。第35頁三、動物源農(nóng)藥動物源農(nóng)藥主要用于害蟲防治，包含動物毒素、昆蟲激素、昆蟲信息素和天敵動物等，研究最為活躍是昆蟲信息素、動物毒素和昆蟲神經(jīng)肽。第36頁1、昆蟲信息素昆蟲信息素又稱昆蟲外激素，大多是長鏈不飽和烴醇、酯、醛、酮和環(huán)氧化合物，含有引誘、刺激、抑制、控制攝食或產(chǎn)卵、交配、集合、報警、防御等作用。第37頁2、動物毒素動物毒素是動物產(chǎn)生對有害生物含有毒殺作用活性物質(zhì)研究多集中于蜘蛛毒素和黃蜂毒素，動物毒素研究為人們開發(fā)新型殺蟲劑提供了新思緒。第38頁3、昆蟲激素昆蟲激素是由昆蟲內(nèi)分泌腺體產(chǎn)生含有調(diào)整昆蟲生長發(fā)育功效微量活性物質(zhì)，主要有腦激素、蛻皮激素和保幼激素三類。第39頁4、昆蟲神經(jīng)肽昆蟲神經(jīng)肽是一個比較活躍領(lǐng)域當(dāng)前主要是基礎(chǔ)性研究，離實用化還有相當(dāng)距離。第40頁5、天敵動物天敵動物是指對有害生物含