微生物農藥經典

微生物農藥定義與優(yōu)點微生物農藥是利用微生物及其基因產生或表示各種生物活性成份，制備出用于防治植物病蟲害、環(huán)衛(wèi)昆蟲、雜草、鼠害，以及調整植物生長制劑總稱。EPA：微生物、轉微生物基因工程植物。

微生物農藥含有以下優(yōu)點：（1）對病蟲害防治效果好，對人畜安全無毒，不污染環(huán)境，無殘留；（2）對病蟲殺傷特異性強，不傷害天敵和有益生物，能保持生態(tài)平衡；（3）生產原料和有效成份屬天然產物，它可回歸自然，確保可連續(xù)發(fā)展；（4）可用生物技術和基因工程方法對微生物進行改造，不停提升性能和質量；（5）各種原因和成份發(fā)揮作用，害蟲和病原菌難以產生抗藥性。微生物農藥經典第1頁4.1微生物殺蟲劑

按殺蟲劑起源，微生物殺蟲劑可分為：細菌殺蟲劑、殺蟲抗生素、真菌殺蟲劑、病毒殺蟲劑、原生動物殺蟲劑、昆蟲病原線蟲制劑和微生物殺線蟲劑等類型。4.1.1細菌殺蟲劑

細菌殺蟲劑主要包含：蘇云金芽孢桿菌殺蟲劑、球形芽孢桿菌殺蟲劑、金龜子芽孢桿菌殺蟲劑和緩病芽孢桿菌殺蟲劑等。4.1.1.1蘇云金芽孢桿菌（Bt）蘇云金芽孢桿菌（Bacillusthuringiensis），是能形成芽孢革蘭氏陽性桿菌，在芽孢形成同時可形成含有殺蟲活性、由蛋白質組成伴胞晶體。Bt對鱗翅目、雙翅目、鞘翅目昆蟲以及原生動物門、螨類等類群中一些種類有活性。微生物農藥經典第2頁InsecticidalCrystalProteinsBacillusthuringiensis（蘇云金芽孢桿菌)微生物農藥經典第3頁Plutellaxylostella（小菜蛾）Heliothisarmigera（棉鈴蟲）微生物農藥經典第4頁Modeofaction

微生物農藥經典第5頁1901年日本石渡繁胤分離到猝倒芽孢桿菌1911年Berliner分離到類似桿菌，并命名為蘇云金芽孢桿菌1938年第一個商品化蘇云金芽孢桿菌殺蟲劑在法國得到應用二十世紀90年代以來，第二代細胞工程殺蟲劑和第三代基因工程殺蟲劑相繼投入市場（一）蘇云金芽孢桿菌殺蟲成份按其存在部位，可分為：

外毒素：該菌在生長過程中分泌到胞外代謝產物

內毒素：亦稱為晶體毒素，是以蛋白質晶體結構形式存在于細胞內，并隨芽孢囊破裂和芽孢釋放而釋放到胞外，是主要殺蟲毒素。微生物農藥經典第6頁活性物質①α-外毒素（磷脂酶C）：一個熱不穩(wěn)定對昆蟲腸道有破壞作用酶。②β-外毒素(thuringiensin)即蘇云金素，是一個熱穩(wěn)定外毒素。通常在營養(yǎng)生長階段產生并分泌到胞外。③δ-內毒素：伴胞晶體毒素，有一至幾個殺蟲晶體蛋白組成特異性晶格結構。④γ-外毒素：對昆蟲毒力還不確定。⑤ZwA（ZwittermicinA)：一個抗生素物質，對植物病原細菌和真菌有抑菌作用，同時對Bt殺蟲晶體蛋白毒素有協(xié)同殺蟲活性。⑥

營養(yǎng)期殺蟲蛋白(VIP)：對小地老虎、甜菜夜蛾等昆蟲有殺蟲活性。⑦

芽孢：可增強其它毒素，尤其是δ-內毒素殺蟲活性。微生物農藥經典第7頁（二）殺蟲晶體蛋白基因分類

1989年Hofte和Whiteley依據(jù)晶體蛋白氨基酸序列和殺蟲譜不一樣，將已發(fā)表42種晶體蛋白分為5群14亞類。cryI為鱗翅目特異性，cryⅡ為鱗翅目和雙翅目特異性，cryⅢ為鞘翅目特異性，cryⅣ為雙翅目特異性。cyt基因。1996年，Crickmore為首著名學者組成殺蟲晶體蛋白基因命名委員會，提出了蘇云金芽孢桿菌殺蟲晶體蛋白按氨基酸序列同源性進行分類新分類系統(tǒng)。截至到年11月，已報道分離292種各種不一樣殺蟲基因，這些基因被分為42個不一樣基因簇。微生物農藥經典第8頁<45%45-78%78-95%>95%

微生物農藥經典第9頁（三）主要亞種和殺蟲基因1.庫斯塔克亞種（HD-1）和cry1A殺蟲晶體蛋白基因：對鱗翅目昆蟲有特異性殺蟲活性。大多數(shù)含有cry1Aa、cry1Ab和cry1Ac，其中cry1Ac基因是毒力最高基因。將cry1Ac基因插入到能在植物維管束定植內生細菌基因組中，經過細菌繁殖產生殺蟲毒素蛋白，提升對玉米螟防治效果。2.鲇澤亞種和cry1C基因：鲇澤亞種含有特征性cry1C基因，是對灰翅夜蛾等害蟲毒力最高基因。3.擬步行甲亞種和cry3A基因：擬步行甲亞種主要用于防治鞘翅目昆蟲。該亞種含有cry3A基因，用于重組微生物和轉基因植物，防治鞘翅目昆蟲。4.以色列亞種和殺蚊毒素蛋白基因：防治伊蚊、庫蚊和按蚊等蚊蟲。該亞種含有最少cry4A、cry4B、cry11A和cyt1A四個殺蟲基因，Cyt1A晶體蛋白對其它基因產物含有協(xié)同殺蚊作用。5.對動植物寄生線蟲有毒基因：主要是cry5和cry6等。殺線蟲劑。微生物農藥經典第10頁4.1.1.2球形芽孢桿菌（(Bacillussphaericus,Bs）1965年Kellen等首次分離。為好氧產芽孢細菌，普遍存在于世界各地土壤和水生環(huán)境中，對蚊幼蟲尤其是庫蚊含有高毒力。

主要活性成份：本身產生一至多個具蛋白質晶格結構伴胞晶體，含有兩種主要蛋白質，分別為51kDa和42kDa，單獨對幼蟲沒有毒性，卻都是產生毒性所必需。這種毒素稱為二元毒素（binary）。晶體在中腸堿性pH環(huán)境中溶解，二元毒素51kDa和42kDa分別加工成43kDa和39kDa蛋白。毒蛋白結合于中腸上皮細胞，造成幼蟲進食受到抑制，最終造成死亡。毒素經過對敏感幼蟲細胞中特定蛋白ADP-核糖基化發(fā)揮作用。微生物農藥經典第11頁4.1.1.3金龜子芽孢桿菌（Bacilluspopilliae）各類金龜子科甲蟲病原菌，殺蟲機制是經過細菌在血管內快速繁殖，引發(fā)敗血癥，而使幼蟲致死。金龜子芽孢桿菌使用不足是宿主太專一，商業(yè)化取得芽孢唯一路徑是細菌在金龜子幼蟲中生長。微生物農藥經典第12頁4.1.2殺蟲抗生素殺蟲抗生素是指一類由微生物（主要是放線菌）產生，含有殺蟲活性次級代謝產物，簡稱“殺蟲素”。大環(huán)內酯類抗生素：阿維菌素、伊維菌素、?，斁亍pinosad、梅嶺霉素、瀏陽霉素聚醚類抗生素：莫能菌素、鹽霉素、馬杜拉霉素4.1.2.1阿維菌素（Avermectin）

阿維菌素是十六元大環(huán)內酯類抗生素微生物農藥經典第13頁R1

R2阿維菌素A1aMe

阿維菌素A1bMe

阿維菌素A2aMe

阿維菌素A2bMe

阿維菌素B1aH

阿維菌素B1bH

阿維菌素B2aH

阿維菌素B2bH

阿維菌素結構微生物農藥經典第14頁目標昆蟲：阿維菌素對螨類、線蟲和昆蟲有很高殺蟲活性，其中包含鱗翅目、鞘翅目、半翅目、雙翅目、膜翅目和同翅目等有害農作物昆蟲。作用機理是：刺激無脊椎動物釋放

-氨基丁酸——抑制神經傳導物質，使寄生蟲處于麻痹狀態(tài)，終至死亡。應用：廣泛用于與各種化學農藥和生物農藥復配，以加強生物農藥殺蟲效果和降低化學農藥使用量。阿維菌素、伊維菌素、甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽、乙酰氨基阿維菌素、多拉霉素微生物農藥經典第15頁4.2.2瀏陽霉素（Liuyangmycin，Polynactin）瀏陽霉素屬大環(huán)四內酯類化合物，有A、B、C三個組份，其中C組份殺螨活性最高。瀏陽霉素是一個低毒、低殘留廣譜殺螨劑，對環(huán)境污染輕微，對天敵昆蟲安全，而且反抗性螨類依然有效。微生物農藥經典第16頁微生物農藥經典第17頁4.3真菌殺蟲劑

真菌殺蟲劑種類很多，其中以白僵菌、綠僵菌、擬青霉應用面積最大。真菌殺蟲劑與其它生物殺蟲劑相比，含有一些類似化學殺蟲劑觸殺作用，對刺吸式口器害蟲起到獨特防治效果。其缺點是作用比較慢，侵染過程長，效果受環(huán)境影響大。4.3.1白僵菌

在分類上絲孢綱絲孢目叢梗孢科白僵菌屬（Beauveria），該屬有兩種：球孢白僵菌（Beauveriabassiana）和卵孢白僵菌（Beauveriatenella），其中前者較常見。白僵菌分生孢子粉致病力強，不污染環(huán)境，易于培養(yǎng)生產。白僵菌對各種農林害蟲含有致死作用，大面積用于防治松毛蟲、玉米螟和水稻葉蟬等害蟲。微生物農藥經典第18頁4.3.2綠僵菌金龜子綠僵菌(Metarhiziumanisopliae)分類上屬于叢梗孢科，主要用于防治地下害蟲、天牛、飛蝗、蚊幼蟲等。另外，對蠐螬亦有顯著防治效果，表現(xiàn)出很好開發(fā)利用前景。4.4病毒殺蟲劑病毒殺蟲劑應用在微生物殺蟲劑中僅次于Bt和殺蟲抗生素。桿狀病毒占全部已知感染昆蟲病毒60%以上。應用最多桿狀病毒有核型多角體病毒（NPV）、質型多角體病毒（CPV）和顆粒體病毒（GV）。病毒殺蟲劑優(yōu)點：宿主特異性強，能在害蟲群體內流行，持效作用長等顯著特點。病毒殺蟲劑缺點：殺蟲范圍太窄、生產困難和作用速度較慢等缺點。微生物農藥經典第19頁包涵體：即單個或多個病毒粒子被包圍在一個由蛋白質組成結構中，包涵體作用：有效地保護病毒顆粒不受損傷，而且在離開蟲體多年后仍可保持侵染活性。病毒包涵體通常以取食過程進入昆蟲消化管，經堿性昆蟲消化液裂解后釋放出病毒粒子，這些病毒粒子深入侵染昆蟲體內各種細胞，直至造成昆蟲死亡。

核型多角病毒：是世界衛(wèi)生組織和糧農組織推薦使用一個生物殺蟲劑，它對人、植物和害蟲天敵均無危害，是當前應用最為成功昆蟲病毒。質型多角體病毒：人們發(fā)覺它不但能侵染幼蟲，而且能經由卵傳染給昆蟲子代，這點在病毒應用上含有十分主要作用。核型多角體病毒、質型多角體病毒主要用于棉鈴蟲、小菜蛾和森林害蟲尺蠖防治。微生物農藥經典第20頁4.5原生動物殺蟲劑

蝗蟲微孢子蟲（Nosemalocustae）：是當前唯一商品化原生動物殺蟲劑，能夠防治草原蝗蟲，可使亞洲小車蝗、寬須蟻蝗、白邊痂蝗和皺膝蝗。特點：既能在短時期內快速壓低蟲口密度，又能引發(fā)流行病，到達長久控制種群目標。昆蟲病原斯氏屬（Steinernema）和異小桿屬（Heterhabditis）線蟲是當前國際上新型生物殺蟲劑。特點：寄主范圍廣，對寄主主動搜索能力強，尤其是對土棲性及鉆蛀性害蟲，對人畜、環(huán)境絕對安全，并有能人工大量培養(yǎng)優(yōu)點。作用機理：主要是昆蟲病原線蟲斯氏線蟲屬和異小桿線蟲屬共生細菌致病桿菌和發(fā)光桿菌以線蟲為載體侵入昆蟲血腔，在昆蟲血腔內繁殖，產生毒素，引發(fā)昆蟲死亡。微生物農藥經典第21頁4.6微生物殺線蟲劑

線蟲危害十分嚴重，每年給農作物造成相當于1000億美元損失。在我國危害農業(yè)最嚴重是根結線蟲和包囊線蟲。微生物殺線蟲劑主要包含：食線蟲真菌抗生素（如阿維菌素、甲胺基阿維菌素）穿刺巴斯桿菌（Pasteuria）。微生物農藥經典第22頁4.6.1食線蟲真菌是植物寄生線蟲生物防治中極其有用生物資源。1978年，法國Cayrol用粗狀節(jié)叢成功防治雙孢蘑菌絲孢線蟲（Ditylenchusmyceliophagus）擬青霉(淡紫擬青霉)，采取液固兩相法生產活孢子，用于防治大豆孢囊線蟲和煙草根結線蟲，還能夠促進作物生長，提升產量。機理：較高殺蟲活性，有類似生長素和細胞分裂素作用。厚垣輪枝霉ZK7：經過液體深層，用于防治煙草根結線蟲。微生物農藥經典第23頁

穿刺巴斯桿菌（Pasteuriapenetrans），可專一性寄生于根結線蟲等各種植物寄生線蟲，控制有害線蟲蟲口密度。該細菌當前不能經過發(fā)酵商業(yè)化生產，依然采取活體線蟲進行繁殖。根結線蟲發(fā)育受穿刺巴斯德氏柄菌抑制穿刺巴斯桿菌芽孢微生物農藥經典第24頁4.2微生物殺菌劑4.2.1井岡霉素（Validamycin）對水稻紋枯病菌（PelliculariaSasakii）有顯著防治作用作用機理：經過影響紋枯病菌菌絲伸長而降低紋枯病菌致病力，它對紋枯病菌無致死作用，因而不具備反抗性菌篩選作用。

顯著優(yōu)點：①持效期長，耐雨水沖涮。持效期可長達20～30天；一旦被菌絲吸附，雨水難以沖掉。②發(fā)酵效價高，應用成本低。當前大罐發(fā)酵水平，有效組分最高可達17000～18000ug/ml③未發(fā)覺抗藥性微生物農藥經典第25頁微生物農藥經典第26頁4.2.2公主嶺霉素

含有廣譜抗植物病原菌作用對禾谷類黑穗病、水稻惡苗病、稻曲病防效顯著，效果達95%以上;不吸水鏈霉菌公主嶺新變種（Steptomycesahygroscopicussubsp.gongzulinensis）產生代謝產物。4.2.3春雷霉素尤其適合用于水稻稻瘟病防治，也適合用于蔬菜、水果、豆類、糖甜菜、咖啡等作物真菌或細菌病害。微生物農藥經典第27頁4.2.4農抗120

白粉病、炭疽病、枯萎病、紋枯病等有很好防效。4.2.5中生菌素

又名農抗751，防治作物細菌性病害，如白菜軟腐病、黃瓜角斑病、水稻白葉枯病等。微生物農藥經典第28頁4.3微生物除草劑當前，利用微生物源開發(fā)微生物除草劑有二類：一類是利用放線菌生產抗生素除草劑，比如雙丙氨膦；另一類是利用病原真菌生產孢子除草劑。4.3.1雙丙氨膦

谷氨酰胺合成酶抑制劑，造成植物體內氨結累慣用于非耕地和果園等防除一年生和一些多年生雜草在土壤中半衰期（DT50）為20~30天。左側是沒有噴灑雙丙氨膦除草劑煙草種植物和雜草一起生長情況；

右側是噴灑后情況，只留下煙草種植物。圖片提供：Monsanto.Co微生物農藥經典第29頁雙丙氨膦制備方法：吸水鏈霉菌SF-1293特殊培養(yǎng)液中28

C下振搖96h培養(yǎng)物離心濾液用活性炭脫色色譜柱分離制得雙丙氨膦微生物農藥經典第30頁4.3.2孢子除草劑由雜草病原真菌生產活孢子和適宜助劑組成作用機理：孢子直接穿透寄主表皮，進入寄主組織，產生毒素，使雜草出現(xiàn)病斑并逐步蔓延，破壞植物正常生長，造成雜草死亡。孢子除草劑工業(yè)化生產1、液體發(fā)酵生產孢子盤孢菌屬，用液體發(fā)酵可生產大量分生孢子。不少具開發(fā)應用前景雜草病原菌在液體發(fā)酵條件下只產生菌絲體而不能產生孢子2、液體—固體聯(lián)合發(fā)酵生產孢子先液體發(fā)酵生產菌絲體，然后在固體培養(yǎng)基上發(fā)酵利用菌絲體生產大量孢子。微生物農藥經典第31頁3、劑型孢子除草劑劑型有粉劑和油劑等舉例：Collego劑型為粉劑，由孢子粉（A）和水合物＋表面活性劑（B）組成，實際是“一劑二個包裝”組合劑。微生物農藥經典第32頁4.4植物生長調整劑4.4.1赤霉素赤霉素是一個天然植物生長調整劑，調整植物生根、發(fā)芽和結果等過程，刺激水稻、棉花和麻類等作物生長發(fā)育，廣泛使用