当前位置:首页 > 分类学科 > 综合技术 > 内容

植物源农药研究现状与展望

作者:不详    更新时间:2011-5-28 12:46:14

    在有害生物的可持续控制中.生物防治将成为控制农业生物灾害、保护农田生态环境健康的重要手段。而作为生物防治重要组成部分的植物源农药,加速其产业化是顺应人类生活质量提高和社会进步的必然选择,是保证农业可持续发展重要手段,是今后农药工业发展的方向。

所谓植物源农药.就是利用植物的某些部位或提取其有效成分制成具有杀虫或杀菌作用的农药。植物源农药在我国常被称为土农药,具有高效、无公害、能与环境相容、作用机理独特及开发费用低廉等特点,具有明显的生态效益、经济效益和社会效益。利用植物资源对有害生物进行防治.开发研究新农药已成为当前农药化学和农药毒理学研究的热点。


 

l植物源农药发展现状


 

我国植物资源十分丰富,在近3.0X104种高等植物中.约有近千种植物含有杀虫(菌)性物质,主要集中于楝科、菊科、豆科、卫矛科和大戟科等30多科,其中研究最多的主要有楝科、豆科、卫矛科的植物,而且是最具开发价值的。随着科学技术的发展,利用植物中含有的杀虫(菌)活性物质研制的植物源农药将是生物农药产业的重要组成部分。


 

1.1植物源杀虫剂


 

1.1.1植物源杀虫剂的研究进展。Crainge和Ahmed(1988)报道.约有2 400种植物具有控制害虫的生物活性。中国对杀虫植物的研究也取得了相当大的成就。近年来,有关植物源杀虫剂的研究进展主要表现在以下3个方面:


 

    (1)新的植物农药资源不断被发现,生物活性也从单纯的毒杀作用扩展到包括产卵忌避作用、拒食作用、引诱作用及生长发育抑制作用。


 

    (2)传统植物农药资源的研究,从有效成分到作用机制进一步深化。即研究有效成分的分子结构,研究分子结构和生物活性的关系,旨在发现新的活性先导化合物,走类推合成之路;研究主要有效成分的作用机制,发展新的作用靶标.走生物合成之路。


 

    (3)植物源杀虫剂的制剂化研究。目前已获得农药三证的品种有茴篙素杀虫水剂、苦参碱水剂、苦参碱粉剂、烟碱乳油、羊角田水剂、鱼藤乳油、黎芦碱醇溶液、楝素杀虫乳油、乙蒜素乳油等.以及用这些植物源农药为主要成分的复配制剂30多个。这些农药品种的登记防治对象主要集中在蔬菜、棉花上的害虫,如蚜虫、菜青虫、小菜蛾及棉铃虫等。


 

随着植物源农药研究领域的不断拓宽和深度的不断扩展.特别是现代色谱分离、核磁共振等化学结构鉴定技术以及生物活性测定方法的不断发展,为植物源农药的研究提供了强有力的技术方法,许多基础性研究已取得重要成果,现已明确了大多数植物的活性物质、有效剂量、对病虫害的作用点和作用方式等。


 

1.1.2植物源杀虫剂的种类。植物源农药杀虫剂按其有效成分活性、化学结构及用途.一般分为以下几大类:


 

    (1)生物碱类。此类物质对昆虫的毒力最强,对昆虫的作用方式多种多样,如毒杀、忌避、拒食、麻醉和抑制生长发育等等,主要有烟碱、毒扁豆碱、苦参碱、雷公藤碱、百部碱、黎芦碱、小蘖碱、喜树碱、次喜树碱、黄连碱、乌头碱、三尖杉碱、毒芹碱、胡椒碱、辣椒碱等等。


 

    (2)萜烯类。包括蒎烯、单萜类、倍半萜、二萜类、三萜类,这类物质有拒食、内吸、麻醉、忌避、抑制生长发育、破坏害虫信息传递和交配、兼有触杀和胃毒作用,主要有印楝素、川楝素、苦皮藤素、闹羊花素、茶皂素等。


 

    (3)萘醌和黄酮类。多以甙或甙元、双糖甙或三糖甙状态存在,对昆虫表现为拒食和抗生作用,主要有鱼藤酮、毛鱼藤酮、类鱼藤酮、胡桃醌、苦参素等。


 

    (4)精油类:是一类分子量较小的植物次生代谢物质,此类不仅具有毒杀、熏杀、忌避或引诱、拒食、抑制生长发育等作用,还具有昆虫性外激素和引诱作用,多用于防仓库害虫,如桉树油、薄荷油、百里香油、松节油、菊蒿油、茼篙油、芸香精油、肉桂精油、猪毛蒿油、芜香精油等等。


 

    (5)光活化毒素类。这类物质在光照下对害虫杀伤力成几倍甚至上千倍的提高,它们在植物中广泛存在。如噻酚类的a一三连噻酚;聚乙炔类的茵陈二炔;醚类的金丝桃素;香豆素类的花椒毒素:呋喃喹啉碱类的小蘖碱等。


 

    (6)甾体类。此类具有拒食、毒杀和抗生作用,主要有 Nic-1、Nic-2及植物质蜕皮酮、羊角扭总甙、牛藤甾酮等。


 

此外,还有羟酸酯类如除虫菊酯;木脂素类,如乙醚酰透骨草素:糖苷类,如番茄苷等。


 

1.2植物源杀菌剂


 

    在植物源农药中,杀菌剂的研究相对于杀虫剂要少得多,但近几年也发展迅速。Wilkings和Board于1989年撰文报道有1 389种植物有可能作为杀菌剂,其中包含了许多不同类型的化合物。


 

1.2.1植物源杀菌剂的研究进展。杀菌植物的大量筛选;杀菌植物有效成分及植物杀菌剂的商品化研究。


 

    植物源杀菌剂主要通过从植物中提取的活性物质对植物病菌起直接的抑制作用;同时含有一些活性物质和营养成分,既可刺激植物自身产生抗病菌活性物质和机能。又可以提高和改进植物营养生长条件而提高抗病能力。其体内含多种类型的抗菌化合物。如生物碱类、类黄酮类、蛋白质类、脂肪酸类和酚类化合物等等。


 

对于植物源杀菌剂作用机理方面的研究,多采用植物提取液对病原菌的直接作用,如抑制菌丝生长、抑制游动孢子的产生、附着胞形成及侵入丝形成、对线虫的致死、对病毒的病株抑制及体外钝化效果等;对寄主的作用,如诱导寄主产生抗性、增强寄主的生长及繁殖能力、保鲜及贮藏能力等。植物源杀菌剂对植物病害作用机理仅限于初步了解.其真正的作用机理还需进行深入细致的研究。


 

1.2.2植物源杀菌剂的种类。①抗真菌植物源杀菌剂。具有该作用的植物主要有细辛、白头翁、穿心莲、大黄、大蒜、厚朴等。②抗病毒植物源杀菌剂。这类植物主要有商陆、甘草、小藜、莲翘、大黄、红花马齿苋、红叶藜等。③杀线虫植物源杀菌剂。这类植物主要有鱼藤酮、穿心莲、苦楝皮、常春藤、烟草等。④抗细菌植物源杀菌剂。具此种功效的植物主要有大蒜、穿心莲、荆芥、洋葱、仙鹤草、半枝莲等。


 

1.3植物源除草剂


 

    植物源除草剂主要是利用植物的次生代谢产物对其他植物具有的异株克生作用,来影响其他植物的生长发育和代谢过程。目前已在30多个科的植物中发现了上百种植物含有除草活性的物质,比如醌酚类、生物碱类、苯嗪酮类、酮类、肉桂酸类、香豆素类、噻吩类、腈类、类黄酮类、噻嗯聚乙炔类及萜烯类等10余种天然杀草化合物.其中一些已被开发成天然除草剂。如万寿菊属植物非洲万寿菊中提取的a一三联噻吩,它除具有除草活性外,还具有杀线虫活性:小麦的颖壳的甲醇洗脱物对白茅的抑制率可达90%;蕨类的枯死枝叶中含有阿魏酸和咖啡酸等酚类物质,由雨水冲刷流到土壤之中,对其他草本植物起到抑制作用。


 

在植物相互的化学关系中,如杂草和作物竞争,在绝大多数情况下并不是致命的,作物对杂草的化学防御没有作物对害虫和病菌化学防御剧烈,植物产生释放的能够致死其他植物的次生物质很少。而且植物所释放的次生物质往往是多样而微量的,同一次生物质又具有多重生态功能,直接从植物中提取有除草活性的物质作为除草剂比较困难,但可利用特定功能的分子簇,即一系列结构简单且具有不同作用机制的次生物质合理组合而产生新一代除草剂。


2植物源农药发展存在的问题


 

    植物源农药的研究尚处于起步阶段,还存在一些问题.主要表现在以下几个方面:


 

    (1)机理方面的研究仅是探索阶段,没有明确的方式和方法,需要进一步明确并深入。


 

    (2)植物源农药由于其见效慢的特性,在市场中推广受至0了限带0。


 

    (3)植物源农药的活性成分为植物的一类或几类次生代谢物质,其种类、含量受自身遗传因子、外界环境条件(如土壤、温度、光照、土壤pH值)的影响,会有地域性和季节性等变化。并且活性成分在植物不同部分含量亦不同,特别是有些活性成分对光和热不稳定,这给植物源农药开发利用带来一定的影响。


 

    (4)有效成分复杂,一般不容易确定和检测,不利于商品注册和形成产品。


 

    (5)植物源农药应用范围较窄,只是对少数的病虫害起作用,缺乏广谱性。


 

    (6)可投产的植物源农药,为解决降解问题,绝大多数是乳油剂型,原药无毒,加上乳化剂、有机溶剂,反而变成有毒制剂。因此,当务之急应该吸收多学科的研究成果。如采用产品不用有机溶剂的微乳剂来代替乳油,对易光解的印楝素用b-CD分子胶囊,提高稳定性。防止光分解,增加可湿性,提高生物效果,避免有毒的有机溶剂。


 

在植物源农药发展中尽管存在以上问题,但我国植物资源丰富,研究开发药用植物历史悠久,积累了丰富经验,同时随着色谱技术、核磁共振、质谱、单晶、X-射线衍射技术的进步,使植物天然化学研究有了显著的发展,为植物源农药带来了良好的开发应用前景。


 

3植物源农药的前景展望及建议


 

    随着人们环保意识的逐渐增强以及对生活质量的要求愈来愈高.特别是我国加入WTO后,农产品在出口创汇中面临的绿色壁垒问题,使新型的、无污染的、低残留的植物源农药越来越受到广大科技工作者的重视。同时国内外许多农药公司和厂家都看到了包括植物源农药在内的生物农药不仅是未来农药工业的发展方向,而且大大有利可图,谁抢先占领了这一高地.谁就会对人类作出重大贡献,也可从中获得丰厚的回报,故纷纷转向对生物农药,包括植物源农药的投资。这一激动人心的大好局面,为加速开发植物源农药提供了广阔的前景。可以预见.在不远的将来有着丰富植物资源的我国,植物源农药将有一个大发展.对中国和世界农业将作出愈来愈大的贡献。


 

但由于植物源农药的研究是一个近年来才引起众多科学家关注的热点,许多内容不是研究太少,就是尚属空白,为此,应加强以下几方面的工作。


 

3.1加大政策支持力度


 

1996年,我国成立南北两个国家级农药创制开发(工程)中心,已取得了一批国内外技术专利,创制了一批很有发展前景的新型活性化合物和生物农药。但由于经费投入有限,无法形成一个自主创制新农药的体系。要想大力发展生物农药.还需政府给予一定的政策优惠和资金上的支持。


 

3.2处理好资源开发与保护的关系


 

植物农药在植物体内的含量十分有限,一般小于1%。植物源农药资源的开发应注重环境与生态的保护,尤其是对国家级、省级保护的珍稀树种,如银杏、樟树、厚朴、喜树等。应积极引种繁育,扩大栽培,营造农药用林或林药两用林。探索速生、丰产栽培技术,走可持续发展道路,否则将造成新的人为生态灾难。


 

3.3提高资源综合利用率


 

在植物中,对昆虫有生理活性的物质的量占整个植株的比重甚小,也就是说那些不具昆虫活性的物质或“残渣”的量可能高于99%。一般一种植物都含有数十种次生化合物,许多化合物对人类控制某些疾病有特殊疗效。我们在开发植物农药时应当考虑这些因素。除药用外,还可以作造纸原料、燃料及有机肥等使用。


 

3.4仿生合成及结构修饰


 

应用现代科技手段可以测出植物中各种次生化合物的结构,研究异源植物次生化合物对昆虫的生物活性(忌避、拒食、杀伤)。通过人为的方法对那些有生物活性的物质进行化学改造.最终进行仿生合成。


 

3.5加强杀虫(茵)植物作用机理研究


 

利用色谱法、同位素示踪法等深入研究植物源农药对靶标的作用点及作用机理,为更好地开发利用植物源农药提供科学依据。


 

3.6增强天然植物提取液的稳定性及提高药效


 

药用植物的提取液作用于寄主时,其渗透能力、延展能力都是有限的。应设法采用植物源助剂和化学药剂中的助剂来增加渗透能力和延展能力,充分发挥药效。


 

3.7利用生物技术对药用植物进行改造


 

    采用多种方法获得更多、更有效的可供提取的植株,如利用生物细胞的全能性,通过组织培养.可以实现苗木的人工快速繁殖:利用根瘤脓杆菌感染植物组织形成畸形芽,利用发根脓杆菌感染植物组织产生无性系等都可获得某些高产、稳产含活性物质高的植株。


 

百合科蔬菜如葱、大蒜、韭菜等病虫害很少,若能用基因工程将大蒜或葱的抗性基因导入其他蔬菜中(如十字花科的芥菜、白菜等),使十字花科蔬菜含有大蒜等百合科植物的抗病虫基因,这类作物即具备了抗病虫的能力。


 

3.8开发利用杀菌植物资源


 

曾报道有1 389种植物有可能作为杀菌剂。从中草药药理分析,许多中草药对真菌和细菌性疾病抑制作用十分明显,从中可以找出一些对植物病害有较好防治效果的新型杀菌剂加以开发利用。


 

3.9加强对西部地区杀虫植物的研究


 

    我国西部地区尤其是云南、四JII、广西等地植物种类丰富,有许多是惟一分布的品种,现在的杀虫植物如鱼藤、川楝只在此少数地区有分布,印楝也只有云南、海南及广东、广西少部分地区可以引种,所以应加强西部地区杀虫植物研究开发工作。

分享到
  • 上一篇:福寿螺介绍
  • 下一篇:青枯菌病害的研究进展
  • 最新更新

    热门推荐

    移动端首页 | 电脑端

    程序设计:龙岩市农科所 信息中心©