植物源农药研究进展
- 格式:doc
- 大小:69.00 KB
- 文档页数:8
植物源农药论文本科生学号:2020级植物源农药课程论文植物源农药研究的一样程序学科专业植物科学与技术课程名称植物源农药本科生任课教师完成时刻 2020年6月中国河南郑州植物源农药研究的一样程序摘要综述了近年来天然产物中活性成分提取技术研究的进展情形,重点讨论了其中的超临界流体萃取等新技术的原理以及活性物质的分离纯化和鉴定。
最后,对植物源农药的进展方向作了展望。
关键词:现状及前景;活性物质;提取;分离纯化;进展方向正文:1.植物源农药的现状及前景20世纪80年代往常的农药要紧是指对有害生物具〝杀死〞作用的传统化学农药。
这类农药以其药效高、品种多、防治对象广泛、作用方式多样在植物爱护方面扮演着重要的角色,但化学农药大量长期使用引起繁荣公害日趋严峻,所产生的〝3R〞问题,即残留(residue)、抗性(resistance)及害虫再猖獗(resurgence)引起人们对其成效的高度重视和重新评判。
并由此对传统的病虫害防治成效评判方法产生了异议。
害虫防治不一定要用猛烈的方式将其杀死,而是采取包括农业、生物、化学、物理的各种手段,尽可能使害虫的危害处于经济阈值以下,农药对害虫的功能不应是强调单一的杀死,而是着眼于调控、干扰和杀伤。
在这更合理的病虫害防治理论基础上。
农药被定义为〝生物合理农药〞、〝理想的环境化合物〞、〝生物调剂齐〞、〝抑虫剂〞、〝抗虫剂〞、〝环境和谐农药〞等。
尽管有不同的术语表达。
但今后农药的内涵核心是〝对有害生物高效,对非靶标生物及环境安全〞。
植物作为生物活性化合物的天然宝库,其产生的次生代谢产物超过400000种(Swain,1977),其中的大多数化学物质如萜烯类、生物碱、类黄酮、甾体、酚类、专门的氨基酸和多糖等均具有杀虫或抗菌活性。
目前已发觉具有农药活性成分的植物约4000余种,其中具有杀虫活性的植物达2000余种;具有杀菌活性的植物约有1400余种;具有除草及植物生长调剂活性的有数百种。
我国农作物种植面积广阔,种植作物种类多样,在农业生产中,农作物常常受到多种病虫草害的危害。
化学农药因其适用范围广、作用效果迅速、使用方便等被广泛用于防治各类病虫草害,但使用化学农药也容易造成人畜中毒、杀害有益生物等,同时由于化学农药的滥用使得部分害虫、致病菌和杂草的抗药性增强,导致防治难度加大。
相比于化学农药,以真菌、细菌和病毒等生物活体或其代谢产物为主要成分的生物农药对生物和环境更加友好,自20世纪80年代以来,生物农药迅速发展,行业市场规模逐步扩大。
生物农药可分为微生物农药、植物源农药和生物化学农药等,经农业农村部农药检定所查询,截至2022年12月31日,我国在有效登记状态的农药登记产品为45172个,其中生物农药产品2159个 (未包括农用抗生素和天敌),占全部农药总数的4.78%,占比非常低。
在生物农药中,微生物农药是研究热点之一。
在《农药登记资料要求》中规定,微生物农药是指以天然的或经基因修饰的细菌、真菌和病毒等微生物活体为有效成分的农药,按用途可分为微生物杀虫剂、微生物杀菌剂和微生物除草剂等。
该类农药具有有效成分来源广泛、选择性强、对人畜毒性低等优点。
经农业农村部农药检定所查询,截至2016年12月31日,我国已登记微生物农药有效成分42个,到2022年12月31日,已达56种,可见微生物农药呈逐年增长趋势。
我国的微生物农药发展已经进入了一个相对快速发展的阶段,生防微生物不断增多,各种新型微生物农药也不断涌现。
已有研究对微生物农药常见剂型种类及特点、产品质量、安全性评价和使用技术相关标准、助剂研发、管理现状、产业发展等方面进行了详尽的阐述,但尚缺乏典型微生物农药在防治重大病虫害方面应用情况的综述报道。
鉴于此,本文梳理了我国近几年一些原创的、新型的微生物杀虫剂、杀菌剂和除草剂在生防菌株筛选、产品创制与应用等方面的研究进展,并对微生物农药发展提出建议和展望,旨在为行业相关单位和人员提供参考。
植物源农药研究进展摘要:植物源农药中含有多种杀虫活性物质,在世界环境日益恶化的今天,植物源农药以其对有害生物高效、对非靶标生物安全、低毒低残留、来源广、成本低等多种优点,成为近年来农药研究的热点。
本文综述了植物源农药的活性成分、作用特点、研究现状和开发前景.关键词:植物源农药、活性成分、作用特点、研究进展植物源农药,就是直接利用或提取植物的根、茎、叶、花、果、种子等或利用其次生代谢物质制成具有杀虫或杀菌作用的活性物质.植物源农药作为生物农药的重要组成部分,因其具有高效、低毒或无毒、低残留、选择性高、有害物质一般很难对其产生抗性、又易和其他农药相混配等优点, 倍受全世界农药研究及应用部门的广泛重视,已成为其研究热点之一.1.植物源农药的活性成分植物源农药的活性成分可分为生物碱类、萜烯类、酮类和番茄枝内酯类,此外还有木脂类,如乙醚酰透骨草素;甾体类,如牛膝甾酮;羟酸酯类,如除虫菊酯等。
1。
1 生物碱类目前人们发现的生物碱已有6000 多种,已证明有杀死害虫作用的主要有烟碱、喜树碱、百部碱、藜芦碱、苦参碱、雷公藤碱、小薜碱、木防己碱、苦豆子碱等.该类化合物对昆虫的作用方式多种多样,如毒杀、拒食和忌避及抑制生长发育等。
1。
2 萜烯类萜烯类化合物是植物源农药中含量较多、研究比较广泛的一类化合物,其中精油的大部分组成为萜烯类化合物.目前从植物源农药中发现的萜烯类主要有单萜类、倍半萜类、二萜类和三萜类化合物.单萜类主要有柏科植物砂地柏叶精油中的有效杀虫成分松油烯— 4 —醇,它对害虫的主要作用方式为熏杀作用。
倍半萜类有马桑科植物马桑中所含的羟基马桑毒素 B;卫矛科植物中含有较多的倍半萜类化合物 ,主要有各种β- 二氢沉香呋喃倍半萜型多醇酯;苦皮藤根皮中具有杀虫活性的有近 20 个α—二氢沉香呋喃化合物.该类化合物主要通过拒食、胃毒、内吸作用和影响试虫的产卵、孵化等生殖行为消灭害虫。
二萜类化合物主要有大戟科大戟属、巴豆属及瑞香科植物中的瑞香烷型二萜类化合物 ,另外还有闹羊花中主要杀虫有效成分闹羊花素—Ⅲ。
科技园地2VNKK FO IIK STH Y植物源抑制剂在抑菌方面的研究进展张禄内蒙古广播电视大学在农作物的生产过程中,不可避免会发生植物 病害。
大面积病害的发生是农作物减产的主要原因 之一,作物病害的传统防治方法主要是喷施化学农 药,此方法虽然对病害的防治效果好,但也存在环 境污染、农药残留等问题,尤其是农药残留问题成 为当前威胁粮食安全的一个重要因素。
目前,世界 各国正在着力研究解决化学农药的这些弊端,其中,在替代化学农药的研究中,发现植物源抑制剂是一 种良好的替代品。
植物源抑制剂具有绿色、高效等 特点,这些抑制剂来自植物本身,可降解、残留小,对环境的污染小。
相对于化学制剂来说,植物源抑 制剂的抑菌效果并不差,且其来源广泛,自然界的 植物中普遍存在。
目前,国内学术界己经进行了大量的相关研究。
如冯俊涛等早在2002年就对西北地区的植物源抑制 剂进行了初步筛选,通过对56种植物提取物的抑菌 活性进行研究,综合分析认为,苦豆子、石榴、大 花金挖耳、苍耳、孜然等10余种植物具有明显的抑 菌活性;邵红军等和张应烙等利用丙酮提取物对植 物病原菌的抑制作用进行研宄表明,蒙古蒿、狭叶 艾蒿等植物提取物对菌丝生长的抑制率为100%,对小麦赤霉病菌孢子萌发的抑制率能达到100%;还有 陈仕江、吴倩和孟翔等分别研宄了 10种中药植物的 粗提取物对小麦纹枯病菌、棉花枯萎病菌、玉米小 斑病菌和柑橘绿霉病菌的抑菌活性,番茄茎秆粗提 取物对苹果轮纹病菌、苹果褐腐病菌、玉米小斑病 菌、棉花枯萎病菌、棉花黄萎病菌的生物活性影响,万寿菊根粗提取物对枣缩果病的抑菌稳定性研究;谢仰熹等研究了苍耳内生真菌抗菌活性。
一、植物源抑制剂的主要种类目前,植物中具有抑菌活性的次生代谢产物约 40万种,大致分为酚类化合物、植物挥发油、生物碱、多糖类化合物等。
1.酚类化合物酚类化合物在学术文献中的解释为芳烃的含羟 基衍生物。
按挥发特性可分为挥发性酚和不挥发性 酚。
我国植物源农药研究进展及发展策略我国植物源农药是指使用来自植物源的有机农药制剂进行农药控制。
它不仅有更强的防治作用,而且易于生产,且环境污染低。
与化学农药相比,植物农药具有特定的作用成分,特定的性质,且低毒,无残留性,可以更好、更有效地防治植物病虫害和害虫等有害生物。
随着市场对环保农药的需求不断增加,植物源农药的研究和应用越来越受到重视。
随着植物源农药研究的发展,植物源农药应用领域也不断扩大。
目前,在我国植物源农药的分类和作用方面有大量丰富的研究,对重要作物病虫害的控制也有了较好的效果。
其中,植物生物农药在杀虫、抑菌、抗草及功能农药等领域的应用,有显著的成果,用来防治一些病虫害和害虫已被建议为一种补充农药措施。
研究资料表明,部分植物源农药能够有效控制常见植物病虫害,发挥出Kill both昆虫防治常见病虫害的良好作用。
然而,我国在植物源农药研发方面仍存在一定困难。
首先,植物源农药研究在小麦条锈病和水稻稻瘟病等植物病害防控方面尤其薄弱,且相关研究工作仍尚不够深入和充分。
其次,我国植物源农药的生产仍存在一定的技术问题,诸如制剂的成本低、稳定性低、生产工艺困难等,这也阻碍了植物源农药行业的发展。
此外,植物源农药也受到市场立法的影响。
因此,建立有效的市场立法机制和规范有助于植物源农药的发展。
最后,借助国家技术推广与科普宣传,提高农户对植物源农药的认知,发挥其必要的说服作用,以鼓励农户更多使用植物源农药。
综上所述,我国植物源农药的研究已取得一定成效,但仍然存在一定的不足。
迫切需要突破现有的技术瓶颈,加快植物源农药技术的创新,解决植物源农药行业得到市场认可的重要问题,确保植物源农药有效防治植物病虫害和害虫。
同时,应采取措施强化市场立法的执行,借助技术推广与宣传等工作,打造深受农户欢迎的农药类型。
以上是我国植物源农药研究进展及发展策略的综述。
国内植物源农药研究近年来取得了一定的进展,但仍然存在许多问题和挑战,如技术问题、市场管理及技术推广等。
生物农药研究进展一、概述作为一种源于自然界、具有环境友好和生物相容性的农药类型,近年来受到了广泛的关注与研究。
其相较于传统化学农药,在保护作物免受病虫害侵害的降低了对生态环境和人体健康的潜在风险,因此被视为绿色农业可持续发展的重要方向之一。
生物农药主要包括微生物农药、植物源农药和动物源农药等几大类。
微生物农药利用细菌、真菌、病毒等微生物或其代谢产物来防治病虫害;植物源农药则提取自植物体内的次生代谢产物,具有天然、高效、低毒的特点;动物源农药则主要利用昆虫、动物等产生的具有杀虫或抗菌活性的物质。
随着生物技术的不断发展,生物农药的研发和应用取得了显著进展。
越来越多的生物农药产品被开发出来,并在农业生产中得到了广泛应用。
对于生物农药的作用机理、生物活性、安全性评价等方面的研究也在不断深入,为生物农药的进一步发展提供了理论基础和技术支撑。
尽管生物农药具有诸多优势,但在实际应用中仍面临一些挑战。
生物农药的活性成分复杂,制备工艺难度较大;其生物活性受环境因素影响较大,稳定性相对较差。
未来生物农药的研究重点将集中在提高生物农药的稳定性、优化制备工艺、增强生物活性等方面,以推动生物农药的进一步发展和应用。
生物农药作为绿色农业的重要组成部分,其研究进展对于促进农业可持续发展具有重要意义。
随着生物技术的不断进步和研究的深入,生物农药有望在农业生产中发挥更大的作用,为人类创造更加健康、安全的食品环境。
1. 生物农药的定义与分类顾名思义,是指利用生物活体或其代谢产物对害虫、病菌、杂草、线虫、鼠类等有害生物进行防治的一类农药制剂,或者说是通过仿生合成具有特异作用的农药制剂。
与化学农药相比,生物农药具有选择性强、对人畜安全、对生态环境影响小等优点。
微生物源农药:这类农药利用细菌、真菌、病毒等微生物及其代谢产物来防治病虫害。
苏云金杆菌(Bt)是一种广谱性的细菌生物农药,对多种害虫具有胃毒作用;井冈霉素则是一种真菌生物农药,对水稻纹枯病具有良好的防治效果。
植物源农药研究进展摘要:植物源农药符合现代农药的要求,已成为新农药研发的热点。
本文分别从植物源农药的资源开发情况、研究现状及其作用机理三个方面进行了阐述。
关键词:植物源农药资源开发研究进展Abstract:Botanical pesticides content with the requirements of modern pesticides,Has become a central issue in research and development of new pesticides. In this paper, we describe the resource development situation 、research status and the mechanism of botanical pesticides . Key words:Botanical pesticides resource development research and development近半个世纪,随着化学农药和化肥等化学物质的大量使用,造成有害物质在植物体内、水中富集, 通过物质循环进入农作物及人畜体内, 严重污染农产品和环境, 危害人体健康, 引发各种疾病, 农药的安全性引起了社会的普遍关注。
随着生物技术(特别是基因重组)、高通量筛选技术和组合化学技术的快速发展及其在农药研究开发中的渗透和应用, 极大地推动了农药研发领域中三个热点问题:植物源农药、微生物农药和转基因工程农药的发展[1]。
植物是生物活性化合物的天然宝库, 其产生的次生代谢产物已超过40万种,其中的大多数化学物质具有杀虫或抗菌活性, 植物源农药的开发和应用已成为各国追逐的目标和研发的热点。
现分别就植物源农药资源、植物源农药开发及其作用机理等方面进行论述,试图对植物源农药研究情况予以全面了解并为研究提供参考。
一、植物源农药资源开发技术研究进展从天然植物中提取活性物质并进行有效的利用目前还受到许多限制,这主要是:(1)植物资源的限制。
野生植物资源有限、植物引种和驯化困难、可耕地面积日益减少等原因使得植物资源很宝贵;(2)植物样品标准化的限制。
同一种植物不同品种、同一品种因产地及生态地理位置不同、同一种植物的不同部位其有效成份含量差别较大;同时植物在栽培过程中易受自然环境影响,使产量和质量难以控制。
生物技术和发酵技术的日益发展为新农药的创制提供了新的手段,尤其是在植物源资源途径开发和标准化生产等方面,这包括植物细胞培养技术、发状根培养技术、内生真菌培养技术等。
同时,克隆和转基因技术的运用,使得植物内生真菌的改造和高效化成为可能。
1.1植物细胞培养技术的应用植物细胞培养技术在我国中草药次生代谢物质的生产与研究中被广泛采用,这包括在人参、西洋参、甘草、红豆杉、三七、毛地黄、川芎、元胡等植物上[2,3]。
在植物源农药方面,中国科学院华南植物研究所和华南农业大学昆虫毒理研究室等都曾经或正在从事杀虫植物印楝的组织培养工作,并初步测定了其培养物中印楝素的含量[4,5];同时,在除虫菊细胞培养研究方面还筛选了合适的培养基,选育了优良的无性系个体[6];西北农林科技大学无公害农药研究服务中心则开展了烟草、长春花、非洲山毛豆、除虫菊、狼毒、菖蒲等多种具有杀虫、杀菌活性植物的细胞培养等基础工作的研究。
但总的来说,利用植物细胞培养技术进行植物次生代谢物质的生产还主要应用于制药工业中一些价格高、产量低、需求量大的化合物上(如紫杉醇、长春碱等),在植物源农药研究与生产中应用还不多。
1.2发状根培养技术的应用通过发根农杆菌(Agrobacteriumrhizogenes)转化双子叶植物产生发状根并建立发根培养系,从而生产植物次生代谢物是继植物细胞培养后又一新的培养系统。
发根农杆菌中存在一种质粒即Ri质粒,Ri质粒在感染植物细胞时,通过细菌和植物细胞之间的附着、Vir基因(Virulencegene)的激活和表达、T2DNA(TransferDNA)转移、插入并稳定地整合到宿主植物细胞基因组中等一系列过程。
T2DNA在植物细胞中表达并诱导产生大量不定根即发状根,离体培养的发状根表现出激素自主性快速生长,多分枝、多根毛,无向地性等表现型,表现出相当于甚至高于原植株次生代谢物的合成能力,并且遗传稳定[7]。
因此发状根培养技术作为植物次生代谢物生产的一条新途径受到越来越多学者的重视和关注。
国外利用发状根技术在印楝、苦楝、黄花蒿等植物上进行了相应的研究[8,9],国内的发状根培养研究主要涉及一些价格高、原植物产量低,需求量大的药用植物,如银杏、红豆杉、绞股蓝,黄芪[10,11]。
但在植物源农药的研究与生产中,该技术的应用相对较少。
由于Ri质粒转化的发状根生长快,易于培养,有用成份高,具有表达完整的代谢通路,为植物次生代谢产物的工业化生产提供了广阔前景。
1.3植物内生真菌的分离、培养和应用美国蒙大拿州立大学有机化学家Strobel首次于1991年从短叶红豆杉(TaxusbrevifoliaNutt.)的树皮中分离出一株能产生紫杉醇(Tax2ol)的内生真菌Taxomycesandreana,为解决紫杉醇的资源危机提供了一个新的思路[12],此后许多学者从多种红豆杉的韧皮部中分离到能产生更多量紫杉醇的菌株[13,14],表明了植物内生真菌是人们寻找新型抗肿瘤药物的重要来源。
近年来,我国在这一方面的研究逐渐增多。
1994年邱德有等从云南红豆杉(Taxusyunnanensis)的韧皮部中分离到一株与Strobel首次报道类似的产紫杉醇的内生真菌;姜威等从东北红豆杉(Taxuscuspidatesieb)中分离到一株能产生抗肿瘤抗生素的丝状真菌[15];王伟等从南方红豆杉(Taxuschinensisvar.marirei)中分离到6株分泌紫杉烷类化合物的内生真菌[16]。
分离和培养能杀虫或杀菌植物内生真菌的相关研究尽管起步较晚,但发展很快。
李海燕等从桃儿七(Sinopodophyllumhexandrum)中分离到2株产鬼臼毒素类似物的内生真菌[17]。
张集慧等从兰科(Orchidacae)植物中分离到5株能产生促进植株生长的植物激素的内生真菌[18]。
目前正在对这些菌株进行发酵条件的摸索。
西北农林大学对苦皮藤(CelastrusangulatusMax)的内生真菌开始了系统的研究,从苦皮藤根、茎、叶、果实中共分离到57株内生真菌,提取物的生测结果表明有3个菌株产生苦皮藤素类似物。
浙江省农业科学院近年来开展了银杏(Ginkgobiloba)内生真菌的研究,从银杏树皮和根部分离到82株内生真菌,其中6株含有银杏杀虫或杀菌有效成分的类似物。
微生物人工培养条件容易控制,繁殖周期短,繁殖系数大,有效产量高,特别是可以通过育种手段改造菌种,使之便于组织工业化生产。
内生真菌的研究开辟了微生物应用研究的新领域,目前工作的重点是筛选能产生与寄主相同或相似次生代谢产物的菌株,经育种改造菌株或改进工艺,利用其生产药物[19]。
二、植物源农药开发利用研究进展在全世界50多万种植物中,已查明的杀虫植物有1000余种,其中能引起昆虫拒食、忌避、麻痹、引诱、生长阻断及抑制种群繁殖的特异性杀虫植物达700多种。
美国曾成功地研制出鉴定植物提取物毒性的方法,并进行了739种高等植物的检验,结果汇编成表输入到计算机中,通过专门程序可以随时获取防治某种具体害虫最有效植物提出物的资料[20,21];《Botanicalpesticidesinagriculture》一书中详细描述了886种杀虫植物,150种杀线虫植物,51种杀鼠和杀螺植物,同时介绍了250种有效成分和靶标有害物,对植物源农药的进一步开发利用提供了基础;菲律宾在80年代末已经有约200种植物申请登记或报道有杀虫作用;德国发现美国崖柏和漆树的水浸出物使马铃薯甲虫的幼虫营养发育停止;以色列发现长春花的叶提出物对埃及棉铃虫幼虫有趋避和拒食作用;日本发现唇形科(Labiatae)植物毛罗勒(Sweetbasil)叶子中的二萜类化合物对库蚊幼虫具有较强的杀灭作用[22,23]。
20世纪90年代以来,国外科研人员对数种姜科植物(Zingberaceae)、苦木科植物(Simaroubaceae)、天南星科植物菖蒲(Caorusalamus)、樟科植物印度鳄梨(Perseaindica)等进行了杀虫作用评价,并对印楝等5种植物成分进行了研究和登记,其中有8家农药公司开发了22个以印楝作为植物源农药产品[24]。
我国是研究应用杀虫植物最早的国家,《中国土农药》所记述的植物性农药就达220种之多,30年代,我国曾对烟草、鱼藤、巴豆、百部等植物进行过广泛的研究。
进入80年代,更多的研究者投身于有应用前途的杀虫植物资源的研究开发,《中国有毒植物》一书列入有毒植1300多种,其中许多种类具有杀虫(菌)作用或已被作为植物源农药利用。
近年来,国内有关植物源农药的研究更加系统深入,西北农林科技大学对西北地区的杀虫植物资源作了系统调查,在陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆等五省(区)发现了有研究和开发价值的杀虫植物47种[25]。
华南农业大学对猪毛蒿、肉桂、齿叶黄皮、芸香、八角茴香等近10种植物精油的杀虫作用进行了较为深入的研究[26]。
浙江省农业科学院就银杏、雷公藤、夹竹桃等近10种植物精油对蔬菜主要害虫的杀虫活性进行了详细的评价,并明确了主要活性成分的结构式[27~29]。
目前我国有关植物源农药的研究内容涉及楝科、卫矛科、柏科、豆科、菊科等科属的多种植物,目前有烟碱、苦参碱、楝素、茴蒿素和茶皂素等18种植物源农药已登记注册,生产厂家达46家。
应该说,我国对植物源农药的直接应用水平较高。
植物源农药的优点:对哺乳动物选择性毒性微弱;在环境中无持久性的残留;对防治对象的作用方式多种多样,表现为毒杀、拒食、忌避和抑制种群、引诱、麻醉和抑制生长发育等;病虫害不易产生抗性;生产条件温和、费用低等.利用植物有效成分创制农药,主要有2种形式:一是对植物原料的直接利用,从植物中提取、分离具有杀虫抗菌抗病毒功效的有效成分,以此为主体配制无公害植物源农药;二是从种类繁多的植物中,分离纯化具有农药活性的新物质,以此先导化合物为结构模板,进行结构的多级优化,创制高效低毒新农药。
其中,后者应是植物农药今后发展的主流。
2.1直接利用的植物农药研究现状长期以来,我国植物源农药研究取得了很大的进步。
目前,研究较为系统深入的主要植物源农药按植物种类如下:①除虫菊除虫菊是众所周知的杀虫植物,早在19世纪中叶即由西亚引入欧洲、美洲及日本。
我国云南省等地在20世纪40年代中期开始从国外引种栽培。