生物農(nóng)藥可分為微生物農(nóng)藥、植物源農(nóng)藥和生物化學(xué)農(nóng)藥等,經(jīng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)藥檢定所查詢,截至2022年12月31日,我國(guó)在有效登記狀態(tài)的農(nóng)藥登記產(chǎn)品為45172個(gè),其中生物農(nóng)藥產(chǎn)品2159個(gè) (未包括農(nóng)用抗生素和天敵),占全部農(nóng)藥總數(shù)的 4.78%,占比非常低。在生物農(nóng)藥中,微生物農(nóng)藥是研究熱點(diǎn)之一。在《農(nóng)藥登記資料要求》中規(guī)定,微生物農(nóng)藥是指以天然的或經(jīng)基因修飾的細(xì)菌、真菌和病毒等微生物活體為有效成分的農(nóng)藥,按用途可分為微生物殺蟲劑、微生物殺菌劑和微生物除草劑等。該類農(nóng)藥具有有效成分來(lái)源廣泛、選擇性強(qiáng)、對(duì)人畜毒性低等優(yōu)點(diǎn)。

經(jīng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)藥檢定所查詢,截至2016年12月31日,我國(guó)已登記微生物農(nóng)藥有效成分42個(gè),到2022年12月31日,已達(dá)56種,可見(jiàn)微生物農(nóng)藥呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)。我國(guó)的微生物農(nóng)藥發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)相對(duì)快速發(fā)展的階段,生防微生物不斷增多,各種新型微生物農(nóng)藥也不斷涌現(xiàn)。已有研究對(duì)微生物農(nóng)藥常見(jiàn)劑型種類及特點(diǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量、安全性評(píng)價(jià)和使用技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、助劑研發(fā)、管理現(xiàn)狀、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面進(jìn)行了詳盡的闡述,但尚缺乏典型微生物農(nóng)藥在防治重大病蟲害方面應(yīng)用情況的綜述報(bào)道。鑒于此,本文梳理了我國(guó)近幾年一些原創(chuàng)的、新型的微生物殺蟲劑、殺菌劑和除草劑在生防菌株篩選、產(chǎn)品創(chuàng)制與應(yīng)用等方面的研究進(jìn)展,并對(duì)微生物農(nóng)藥發(fā)展提出建議和展望,旨在為行業(yè)相關(guān)單位和人員提供參考。

1 微生物殺蟲劑 

1.1 細(xì)菌殺蟲劑 

細(xì)菌殺蟲劑主要是指利用某些殺蟲細(xì)菌對(duì)各類害蟲達(dá)到致病或致死效果的微生物農(nóng)藥,其主要有效成分有蘇云金桿菌 Bacillusthuringiensis(Bt)、短穩(wěn)桿菌 Empedobacterbrevis 和球形芽孢桿菌 Bacillus sphaericus 等,這些細(xì)菌可分泌毒素蛋白,影響害蟲生長(zhǎng)發(fā)育。其中蘇云金桿菌是目前應(yīng)用最廣泛的細(xì)菌殺蟲劑有效成分,我國(guó)登記的含有蘇云金桿菌的殺蟲劑達(dá)246種。 

作為應(yīng)用最多的細(xì)菌殺蟲劑,蘇云金桿菌對(duì)草地貪夜蛾Spodoptera frugiperda、根結(jié)線蟲Meloidogyne 和二化螟 Chilo suppressalis 等嚴(yán)重危害農(nóng)作物發(fā)育和生產(chǎn)的害蟲具有良好的防治效果。草地貪夜蛾是近年來(lái)新發(fā)現(xiàn)的入侵物種,繁殖力強(qiáng)、寄主廣泛、遷飛能力強(qiáng)、食量大,嚴(yán)重危害農(nóng)業(yè)生產(chǎn),2019年首次傳入我國(guó)。截至2022年12月31日,已有6種 Bt 殺蟲劑可用于防治草地貪夜蛾。作為國(guó)內(nèi)首個(gè)獲得批準(zhǔn)登記用于防治草地貪夜蛾的 Bt 產(chǎn)品,KN11 商業(yè)化制劑產(chǎn)品″無(wú)敵小子″ (32000 IU/mg 蘇云金桿菌) 在防治草地貪夜蛾方面效果顯著。數(shù)據(jù)顯示,2019年科諾生物生產(chǎn)的 KN11 產(chǎn)品,國(guó)內(nèi)銷售額約為1900萬(wàn)元,其中僅在用于防治草地貪夜蛾上的銷售額就已超過(guò)500萬(wàn)元。另外,該Bt制劑在防治二化螟、稻縱卷葉螟 Cnaphalocrocis medinalis Guenee和菜青蟲 Pieris rapae 等害蟲上也具有顯著效果,并已在華中、華東和珠三角地區(qū)等區(qū)域進(jìn)行推廣應(yīng)用。在防治草地貪夜蛾的菌株篩選方面,發(fā)現(xiàn)了多株對(duì)其具有高毒力的菌株,這些菌株均含有4種殺蟲基因 vip3Aa、cry2Ab、cry1Ac 和cry1Ia,其中菌株 KN50 對(duì)草地貪夜蛾的防效與化學(xué)農(nóng)藥相當(dāng),藥后7d,在3kg/hm²和 6kg/hm²下對(duì)1~3齡幼蟲的防效分別可達(dá)86.1%和95.2%。 

Bt 菌株不僅在防控草地貪夜蛾方面具有良好的應(yīng)用效果,其在防治其他危害性較為嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)害蟲上也有很大潛力。試驗(yàn)證明,Bt 菌株對(duì)于斜紋夜蛾 Spodoptera litura (Fab.)、甜菜夜蛾Spodoptera exigua 和棉鈴蟲 Helicoverpa armigera(Hübner) 等主要農(nóng)作物害蟲具有毒殺活性,未來(lái)可利用Bt 菌株進(jìn)一步研發(fā),創(chuàng)制新的農(nóng)藥產(chǎn)品。 

1.2 真菌殺蟲劑 

真菌殺蟲劑是除細(xì)菌殺蟲劑以外應(yīng)用最多的一類微生物殺蟲劑。目前,真菌殺蟲劑的有效成分主要有球孢白僵菌Beauveria bassiana、金龜子綠僵菌 Metarhizium anisopliae 和淡紫擬青霉Paecilomyces lilacinus (Thom.) Samson 等,這些真菌具有很強(qiáng)的侵染性,能夠通過(guò)菌絲對(duì)蟲體的入侵和酶類水解作用、抑制昆蟲免疫等途徑達(dá)到殺蟲效果。 

近年來(lái),我國(guó)真菌殺蟲劑注冊(cè)的產(chǎn)品類型越來(lái)越多樣,防治對(duì)象也越來(lái)越廣,但在劑型的研發(fā)和有效成分的創(chuàng)制上進(jìn)展仍然比較緩慢。目前,應(yīng)用較廣的有效成分主要有球孢白僵菌和金龜子綠僵菌。截至2022年12月31日,以上述2種真菌為有效成分獲批登記的農(nóng)藥品種共46個(gè),這些產(chǎn)品可用于防治小菜蛾P(guān)lutella xylostella、草地貪夜蛾、松毛蟲 Dendrolimus、玉米螟和茶小綠葉蟬 Empoasca pirisuga Matumura 等多種害蟲,其中部分產(chǎn)品可防治多種害蟲,如金龜子綠僵菌CQMa421 高毒力菌株對(duì)多種害蟲均有致病性,可以高效侵染鱗翅目、鞘翅目、直翅目、雙翅目、膜翅目、半翅目和纓翅目的30多種重要農(nóng)業(yè)害蟲,但不侵染蜻蜓、寄生蜂、螳螂和瓢蟲等天敵。截至2022年12月31日,已利用該菌株研制出金龜子綠僵菌CQMa421 殺蟲劑產(chǎn)品5個(gè),這些產(chǎn)品能用于防控21種 (類) 作物的23種 (類)害蟲,包括木虱 Psyllidae、葉蟬 Cicadellidae、綿蚜 Eriosoma、盲蝽蟓、稻飛虱、天牛 Cerambycidae和茶小綠葉蟬等,解決了許多重要害蟲無(wú)″生物農(nóng)藥″可用的難題。其中,2017年獲批登記的金龜子綠僵菌 CQMa421 可分散油懸浮劑在生物防治方面表現(xiàn)出色,在900~1350mL/hm² 劑量下,對(duì)褐飛虱 Nilaparvata lugens、稻縱卷葉螟和二化螟防效達(dá)60%~85%；在 600~1200mL/hm²劑量下,對(duì)草地貪夜蛾防效達(dá)65.7%；在 1200~1800mL/hm²劑量下,對(duì)茶小綠葉蟬的防效達(dá)72.2%~87.7%,對(duì)茶薊馬 Scirtothrips dorsallis Hood、茶毛蟲Euproctis pseudoconspersa Strand 和茶尺蠖 Ectropisoblique、茄子薊馬也具有良好的控制效果；該制劑與其他生物農(nóng)藥、化學(xué)農(nóng)藥也具有良好的兼容性,聯(lián)用時(shí)對(duì)害蟲的防效更高；2018-2020 年,金龜子綠僵菌 CQMa421 可分散油懸浮劑被多個(gè)省市列為推薦農(nóng)藥,在重慶、廣東、海南、貴州等14的個(gè)省 (市) 的水稻上大面積推廣示范與應(yīng)用,應(yīng)用面積達(dá)13.3萬(wàn)hm²。金龜子綠僵菌CQMa421系列產(chǎn)品的研制極大地拓寬了真菌殺蟲劑的殺蟲譜,為其他國(guó)家廣譜型真菌殺蟲劑的研發(fā)提供了參考。 

球孢白僵菌作為另一種廣泛應(yīng)用的真菌殺蟲劑有效成分,可以侵染多種昆蟲,其孢子附著昆蟲蟲體后,可通過(guò)孢子生長(zhǎng)、機(jī)械入侵、酶類水解等作用殺滅害蟲。近幾年,球孢白僵菌殺蟲劑數(shù)量逐漸增多,防治范圍也越來(lái)越廣,截至2022年12月31日,共有29種以球孢白僵菌為有效成分的農(nóng)藥獲批登記,可防治小菜蛾、松毛蟲、玉米螟、美國(guó)白蛾 Hyphantria cunea、蠐螬Trypoxylus dichotomus、草地貪夜蛾、二化螟和蚜蟲等農(nóng)作物害蟲。研究發(fā)現(xiàn),球孢白僵菌在防治薊馬、灰茶尺蠖 Ectropis grisescens、蝗蟲、稻縱卷葉螟和褐飛虱等害蟲上具有良好的效果。2018年獲批的150億孢子/g 球孢白僵菌可濕性粉劑在防治薊馬方面效果顯著。薊馬作為一種世代周期短、繁殖能力強(qiáng)、食性雜、對(duì)觀賞植物和蔬菜危害嚴(yán)重的害蟲,2018年以前還沒(méi)有可用于防控薊馬的真菌殺蟲劑,而當(dāng)施用 3000g/hm²的球孢白僵菌可濕性粉劑時(shí),藥后7d其對(duì)西花薊馬 Frankliniella occidentalis 的防效達(dá)到了98.13%；噴施2400g/hm²,藥后7d對(duì)蔥薊馬Thrips alliorum防效為96.16%,藥后14d對(duì)花薊馬 Frankliniellaintonsa 的防效為82.62%,該球孢白僵菌可濕性粉劑與其他生防產(chǎn)品聯(lián)合應(yīng)用時(shí),明顯提高了對(duì)薊馬的防治效果,目前,該產(chǎn)品的害蟲防治種類和試驗(yàn)作物還在不斷增加,示范面積累計(jì)已達(dá)100hm²。 

1.3 病毒殺蟲劑 

病毒殺蟲劑主要通過(guò)病毒的生命活動(dòng)對(duì)昆蟲造成致病或致死效果,我國(guó)研究歷史較長(zhǎng)的病毒殺蟲劑有效成分有桿狀病毒科的核型多角體病毒nuclear polyhedrosis virus, NPV、顆粒體病毒Granulosis virus 以及呼腸孤病毒科的質(zhì)型多角體病毒 Cytoplasmic polyhedrosis virus,CPV。截至2022年 12月31日,我國(guó)已登記有效成分中含有核型多角體病毒的殺蟲劑共65種,包括棉鈴蟲核型多角體病毒 Helicoverpa armigera NPV、甜菜夜蛾核型多角體病毒 Spodoptera exigua NPV、斜紋夜蛾核型多角體病毒 Spodoptera litura NPV、苜蓿銀紋夜蛾核型多角體病毒 Autographa californicaNPV、甘藍(lán)夜蛾核型多角體病毒 Mamestra brassicaeNPV 等,是種類最多的病毒殺蟲劑類型,可防治甜菜夜蛾、棉鈴蟲、煙青蟲 Heliothis assultaGuenee、稻縱卷葉螟、玉米螟和地老虎 Agrotissp.等多種農(nóng)業(yè)害蟲；而以顆粒體病毒和質(zhì)型多角體病毒為有效成分的殺蟲劑分別有6種和3種,主要防治對(duì)象為小菜蛾、菜青蟲 Pieris rapae、稻縱卷葉螟及松毛蟲等。

在利用病毒殺蟲劑進(jìn)行生物防治上,研究表明,核型多角體病毒對(duì)防治草地貪夜蛾具有顯著效果。截至2022年12月31日,我國(guó)共有2種核型多角體病毒殺蟲劑獲批登記,用于防控草地貪夜蛾。其中,江西新龍生物登記的20億PIB/mL甘藍(lán)夜蛾核型多角體病毒懸浮劑,當(dāng)按有效成分750mL/hm²和900mL/hm² 施用時(shí),藥后 7d,其對(duì)草地貪夜蛾的防治效果均達(dá)到了85%以上。類承鳳等分離了一株亞洲玉米螟核型多角體病毒 Ostrinia furnacalis NPV,其對(duì)草地貪夜蛾3齡幼蟲的半數(shù)致死劑量是甘藍(lán)夜蛾核型多角體病毒的3.86倍,該項(xiàng)研究為開(kāi)發(fā)防治草地貪夜蛾的高效病毒殺蟲劑提供了依據(jù)。張海波等也發(fā)現(xiàn)了多種核型多角體病毒對(duì)草地貪夜蛾有毒害作用。未來(lái)可利用核型多角體病毒開(kāi)發(fā)更多針對(duì)草地貪夜蛾的病毒殺蟲劑。

由于桿狀病毒感染宿主一般具有專一性,我國(guó)現(xiàn)登記的棉鈴蟲核型多角體病毒、甜菜夜蛾核型多角體病毒、斜紋夜蛾核型多角體病毒和苜蓿銀紋夜蛾核型多角體病毒的防治對(duì)象也較為單一,主要用于防治甜菜夜蛾、斜紋夜蛾、棉鈴蟲和煙青蟲,但甘藍(lán)夜蛾核型多角體病毒具有相對(duì)的廣譜性,可感染30多種鱗翅目昆蟲,可利用甘藍(lán)夜蛾核型多角體病毒開(kāi)發(fā)廣譜性病毒殺蟲劑。截至2022年12月31日,我國(guó)已有6種有效成分為甘藍(lán)夜蛾核型多角體病毒的產(chǎn)品獲批登記,可防控草地貪夜蛾、小菜蛾、棉鈴蟲、玉米螟、稻縱卷葉螟、茶尺蠖、煙青蟲和地老虎等害蟲。當(dāng)施用20億PIB/mL甘藍(lán)夜蛾核型多角體病毒懸浮劑750mL/hm2時(shí),藥后7d對(duì)稻縱卷葉螟的防治效果達(dá)90.08%,且不影響蜘蛛、隱翅蟲Staphylinidae latreille、黑肩綠盲蝽 Cyrtorhinuslividipennis 等天敵種群數(shù)量。甘藍(lán)夜蛾核型多角體病毒系列產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于湖南、遼寧、新疆、上海和廣西等21個(gè)省 (市、區(qū)) 蔬菜、水稻和棉花等作物的病蟲害防治,我國(guó)也已實(shí)現(xiàn)甘藍(lán)夜蛾核型多角體病毒殺蟲劑產(chǎn)業(yè)化,建成了年產(chǎn)2000t昆蟲病毒制劑生產(chǎn)線。 

1.4 微孢子蟲 

微孢子蟲 Microsporidia 是一類專性寄生的單細(xì)胞原生動(dòng)物,能夠在組織細(xì)胞中發(fā)育并分裂,可反復(fù)無(wú)限增殖,具有傳染性。微孢子蟲會(huì)在寄主細(xì)胞中大量增殖,逐步取代寄主細(xì)胞質(zhì),使寄主細(xì)胞內(nèi)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體和細(xì)胞核等細(xì)胞器受到嚴(yán)重破壞, 使得細(xì)胞的代謝功能嚴(yán)重受損, 最后導(dǎo)致細(xì)胞破碎死亡。 

我國(guó)用于農(nóng)林害蟲防治的微孢子殺蟲劑主要有蝗蟲微孢子蟲、云杉卷葉蛾微孢子蟲和行軍蟲微孢子蟲3種類型,其中研究和應(yīng)用較多的是蝗蟲微孢子蟲。在蝗蟲個(gè)體內(nèi),蝗蟲微孢子蟲主要是通過(guò)侵染蝗蟲脂肪體,破壞蝗蟲腦神經(jīng),影響蝗蟲的生長(zhǎng)發(fā)育和代謝,而在種群內(nèi),微孢子蟲能夠通過(guò)被感染蝗蟲產(chǎn)下的卵和被感染蝗蟲的尸體及糞便以及殘草碎屑等途徑傳播,從而造成蝗蟲種群疾病長(zhǎng)期流行,達(dá)到防控蝗蟲的目的。截至2022年12月31日,我國(guó)僅有2種有效成分為蝗蟲微孢子蟲的微孢子蟲殺蟲劑獲批登記,應(yīng)用于草地和灘涂的蝗蟲防控。曹國(guó)兵等發(fā)現(xiàn),蝗蟲微孢子蟲能夠持續(xù)控制蝗蟲種群密度,在草原蝗蟲災(zāi)害爆發(fā)不嚴(yán)重時(shí),可采用600mL/hm2微孢子蟲懸浮劑進(jìn)行蝗蟲防治,第14天時(shí),防治效果即可達(dá)到70%以上。目前,我國(guó)已制定了適合我國(guó)不同草原蝗蟲蝗區(qū)和不同農(nóng)區(qū)飛蝗蝗區(qū)的蝗災(zāi)持續(xù)治理對(duì)策和技術(shù)體系,達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

1.5 基因工程細(xì)菌殺蟲劑

除利用自然存在的菌株研發(fā)微生物農(nóng)藥外,現(xiàn)代分子技術(shù)手段的應(yīng)用也加快了新型農(nóng)藥的研究進(jìn)度,豐富了農(nóng)藥產(chǎn)品的類型。如基因工程技術(shù),基因工程能夠按照科研生產(chǎn)實(shí)際需要,對(duì)生物進(jìn)行定向改造,生產(chǎn)出符合人類需要的產(chǎn)品,由于基因工程技術(shù)在基因編輯上具有可控性和定向性,越來(lái)越多的研究希望利用這種技術(shù)生產(chǎn)出藥效穩(wěn)定、防蟲譜廣的農(nóng)藥。 

利用基因工程技術(shù)已獲得了多種工程菌種,如米曲霉 Aspergillus oryzae、黑曲霉 Aspergillusniger 和蘇云金桿菌等,其中蘇云金桿菌是國(guó)內(nèi)外使用最廣的工程菌之一。通過(guò)電擊轉(zhuǎn)化的方法,將對(duì)鞘翅目葉甲科害蟲高毒力的 cry3Aa7 基因,導(dǎo)入Bt野生菌株G03中,采用不同時(shí)空表達(dá)的啟動(dòng)子,實(shí)現(xiàn)雙基因的共表達(dá),構(gòu)建了對(duì)鞘翅目葉甲科馬鈴薯甲蟲和鱗翅目小菜蛾等重要農(nóng)業(yè)害蟲具有高毒力的雙價(jià)基因工程菌,并利用該工程菌開(kāi)發(fā)出了我國(guó)首例基因工程微生物殺蟲劑--蘇云金桿菌 G033A,該產(chǎn)品也是我國(guó)首個(gè)對(duì)鞘翅目害蟲有效的Bt產(chǎn)品,可防治8種 (類) 作物的7種 (類) 害蟲,包括小菜蛾、斜紋夜蛾、甜菜夜蛾、黃條跳甲 Phyllotreta spp.、草地貪夜蛾、甲蟲 Coleoptera、棉鈴蟲等。2017年8月該產(chǎn)品獲得農(nóng)藥登記證,目前已應(yīng)用于十字花科蔬菜、玉米和花生等作物的害蟲防治,并在安徽、廣州、湖北、吉林和山東等地推廣使用。 

2 微生物殺菌劑

2.1 細(xì)菌殺菌劑 

細(xì)菌殺菌劑是主要的微生物殺菌劑類型之一,也是應(yīng)用最多的微生物殺菌劑。目前,我國(guó)登記的細(xì)菌殺菌劑中有效成分主要包括熒光假單胞桿菌 Pseudomonas fluorescens、枯草芽孢桿菌Bacillus subtilis、解淀粉芽孢桿菌 Bacillusamyloliquefaciens 和蠟質(zhì)芽孢桿菌 Bacilluscereus 等,其中大多數(shù)是以枯草芽孢桿菌為有效成分的殺菌劑。截至2022年12月31日,共有96種含枯草芽孢桿菌的殺菌劑獲批登記,這些產(chǎn)品可用于防治番茄灰霉病、水稻稻瘟病、小麥白粉病、柑橘綠霉病、煙草黑脛病和白菜軟腐病等病害。研究發(fā)現(xiàn),枯草芽孢桿菌可分泌抗生素、細(xì)胞壁降解酶類、幾丁質(zhì)酶等物質(zhì),抑制病原菌孢子萌發(fā)和菌絲生長(zhǎng),當(dāng)其吸附在病原真菌菌絲上時(shí),會(huì)與病原菌共同生長(zhǎng)并產(chǎn)生溶菌物質(zhì)消解菌絲體,溶解孢子細(xì)胞壁等。目前發(fā)現(xiàn)了多株芽孢桿菌菌株資源,這些菌株可有效防治油菜根腫病、馬鈴薯黑脛病、小麥赤霉病、黃瓜棒孢葉斑病、黃瓜炭疽病、甘薯莖腐病、番茄匍柄霉葉斑病和番茄白粉病等。 

除了從陸地土壤和植物中篩選芽孢桿菌外,細(xì)菌殺菌劑生防菌株的選擇范圍和類型也正逐漸變廣。張致軍等以海洋生境芽孢桿菌Txc2-1 為研究對(duì)象,制備了30億 CFU/g Txc2-1 可濕性粉劑 (Txc2-1 WP),稀釋300倍施用,藥后60d對(duì)白菜根腫病的田間防效可達(dá)66.8%,該研究結(jié)果為將 Txc2-1 開(kāi)發(fā)成首個(gè)防治根腫病的海洋微生物殺菌劑奠定了基礎(chǔ)。此外,2019年還有2種以光合細(xì)菌為有效成分的殺菌劑獲批登記,分別為2.0億CFU/mL 嗜硫小紅卵菌 HNI-1 懸浮劑和2億CFU/mL 沼澤紅假單胞菌PSB-S懸浮劑。其中,嗜硫小紅卵菌HNI-1懸浮劑是全球首個(gè)獲得登記證的光合細(xì)菌類農(nóng)藥,可用于防治水稻細(xì)菌性條斑病、水稻稻曲病、番茄根結(jié)線蟲和番茄花葉病,田間防效表明,在 2700~3600mL/hm² 劑量下對(duì)番茄花葉病防治效果為55%~70%,在6000~9000mL/hm² 劑量下對(duì)番茄根結(jié)線蟲防治效果為60%~75%；而沼澤紅假單胞菌 Rhodopseudanonaspalustris 的胞外蛋白能有效抑制稻瘟病菌的生長(zhǎng)、附著胞形成以及在寄主上的致病力,施用沼澤紅假單胞菌PSB-S懸浮劑可有效防治水稻稻瘟病、辣椒花葉病等。植物線蟲作為另一種危害范圍極廣的蟲害,可侵害100多種植物,給農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)發(fā)展造成的損害僅次于真菌病害,每年造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)億元。針對(duì)線蟲病,我國(guó)目前已研發(fā)出商業(yè)化防線蟲Bt制劑HAN055 (注冊(cè)商標(biāo)″壁壘″),該制劑對(duì)南方根結(jié)線蟲 Meloidogyneincongnita (Kofold & White) Chitwood和大豆孢囊線蟲 Heterodera glycines 均有良好的防治效果,田間試驗(yàn)證明,該產(chǎn)品對(duì)南方根結(jié)線蟲和大豆孢囊線蟲的最高防效達(dá)到80%以上,為我國(guó)植物線蟲的綠色防控提供了新的防治途徑。 

近年來(lái),我國(guó)針對(duì)小麥全蝕病、水稻細(xì)菌性條斑病和水稻白葉枯病等以往缺乏生物防控制劑的多種農(nóng)業(yè)病害,研制了一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的以生防微生物菌株為有效成分的微生物殺菌劑產(chǎn)品,如防治水稻細(xì)菌性條斑病、水稻白葉枯病的解淀粉芽孢桿菌 LX-11 懸浮劑,防治設(shè)施番茄枯萎病的解淀粉芽孢桿菌 B1619 水分散粒劑,防治小麥全蝕病的井岡 • 枯芽菌可濕性粉劑,防治煙草赤星病的多粘菌 • 枯草菌可濕性粉劑,防治草莓白粉病的枯草芽孢桿菌可濕性粉劑等。其中,2019年獲批登記的60億芽孢/mL解淀粉芽孢桿菌 LX-11 懸浮劑,是國(guó)內(nèi)外率先將解淀粉芽孢桿菌應(yīng)用于防治水稻細(xì)菌性病害的殺菌劑,也是我國(guó)第一個(gè)以解淀粉芽孢桿菌為有效成分登記的防治水稻細(xì)菌性條斑病和白葉枯病的微生物殺菌劑。此外,該懸浮劑還能夠防治白菜軟腐病、番茄青枯病,目前已在江蘇、安徽、福建和云南等省大面積推廣應(yīng)用。這些殺菌劑產(chǎn)品將小麥全蝕病、水稻細(xì)菌性條斑病、水稻白葉枯病、番茄枯萎病等病害列入靶標(biāo)防治對(duì)象,擴(kuò)大了我國(guó)微生物殺菌劑的防治范圍。 

2.2 真菌殺菌劑 

目前,我國(guó)獲批登記的真菌殺菌劑數(shù)量少、類型少、有效成分少。真菌殺菌劑的有效成分主要有木霉菌 Trichoderma spp .、厚孢輪枝菌Verticiuium chlamydmydosporium 和哈茨木霉菌Trichoderma harzianum等。其中,木霉菌因抗菌范圍廣,抑菌效果強(qiáng),生長(zhǎng)速度快,產(chǎn)孢能力強(qiáng)受到較多研究,是目前利用較多的真菌殺菌劑。木霉菌可通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)作用、溶菌作用、重寄生和抗生作用等對(duì)病原菌進(jìn)行抑制或殺滅。研究發(fā)現(xiàn),木霉菌可有效防治馬鈴薯黑痣病、小麥白粉病、辣椒根腐病、番茄枯萎病和豇豆枯萎病等病害,且效果顯著。截至2022年12月31日,有22種木霉菌殺菌劑獲批登記。除了木霉菌殺菌劑這類廣譜殺菌劑外,還有一些專用型真菌殺菌劑,用于防治菌核病等危害性極強(qiáng)的病害。菌核病是由核盤菌 Sclerotinia sclerotiorum(Lib.) de Bary 等真菌引起的世界性病害,其病原菌核盤菌寄主廣泛,危害性大,能侵染400多種植物,如油菜、大豆和煙草等。目前我國(guó)僅有2種獲批登記用以防治菌核病的真菌殺菌劑,有效成為分別為小盾殼霉 CGMCC8325 和盾殼霉 ZS1SB。其中,盾殼霉 ZS-1SB 可濕性粉劑對(duì)油菜菌核病有較好的防治作用,可以減少病原菌對(duì)油菜花、葉片和莖部的感染,抑制病斑擴(kuò)展,目前已在湖北、安徽、四川、江西、江蘇、重慶、陜西和青海等油菜主產(chǎn)區(qū)進(jìn)行了示范推廣。 

3 微生物除草劑 

目前,在微生物除草劑的研發(fā)應(yīng)用方面利用最廣的微生物是真菌,我國(guó)最早將真菌應(yīng)用到雜草防治上的微生物制劑是于1963年研制的″魯保一號(hào)″ ,其能有效防控菟絲子 Cuscuta chinensisLam.,是我國(guó)第一個(gè)大規(guī)模應(yīng)用的微生物除草劑。 

近年來(lái),已篩選出多株對(duì)牛筋草Eleusineindica (L.) Gaertn.、稗草 Echinochloa crus-galli (L.)Beauv.、千金子Leptochloa chinensis (L.) Nees 和馬唐 Digitaria sanguinalis (L.) Scop.等雜草有致病性的菌種資源,其對(duì)雜草致病的同時(shí),對(duì)棉花、小麥和水稻等作物安全,但利用這些菌株研發(fā)的除草劑產(chǎn)品較少,近3年無(wú)微生物除草劑獲批登記。稗草作為我國(guó)水稻生產(chǎn)中主要的農(nóng)田雜草之一,仍然缺乏可廣泛使用的微生物除草劑。張亞鑫等采用組織分離法獲得10株對(duì)稗草致病性較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)菌株,其中有5株為國(guó)內(nèi)首次從稗草中分離得到；陳勇等從水稻田稗草葉片上分離并通過(guò)紫外誘變得到1株誘變尖角突臍孢菌 Exserohilum monoceras,該菌株對(duì)稗草也具有防治作用。這些菌株豐富了我國(guó)防治稗草病原菌的生物資源,未來(lái)有望進(jìn)一步研發(fā)為防除稻田稗草的除草劑。此外,還有能有效防控禾本科雜草、一年生莎草、闊葉雜草的雙色平臍蠕孢菌 Bipolarisbicolor SYNJC-2-2、嘴突凸臍孢菌Exserohilumrostratum、山田平臍蠕孢菌 Bipolaris yamadae(Y.Nisik.) Shoemaker HXDC-1-2、派倫霉屬真菌Peyronellaea glomerata等。其中,山田平臍蠕孢菌菌株防控范圍和使用范圍極廣,能用于控制馬唐、狗尾草 Setaria viridis (L.) Beauv.、牛筋草、蟣子草 Leptochloa panicea (Retz.) Ohwi、野燕麥Avena fatua L.、假高粱 Pseudosorghum zollingeri(Steud.) A. Camus 和柔枝莠竹Microstegiumvimineum (Trin.) A. Camus 等禾本科雜草、一年生莎草以及部分闊葉雜草,可以在糧食、蔬菜、花卉和果樹等作物田安全使用,控制效果可達(dá)80%以上；派倫霉屬真菌致病力較為迅速,接種3d后,即能形成明顯葉部病斑,對(duì)禾本科雜草具有良好的防效。這些菌株類型豐富、防控范圍廣、生物安全性高、作用效果明顯,具有進(jìn)一步開(kāi)發(fā)成各種經(jīng)濟(jì)作物、油料作物等農(nóng)作物除草劑的潛力。 

在已有微生物除草劑產(chǎn)品應(yīng)用方面,有研究表明,從加拿大一枝黃花 Solidago canadensis L.白絹病病株上分離得到的齊整小核菌 Sclerotiumrolfsii 可用于禾本科作物田、草坪的闊葉雜草以及加拿大一枝黃花的生物防治。齊整小核菌菌株SC64 與生物除草劑克稗霉聯(lián)合使用擴(kuò)大了殺草譜,提高了除草效果；在劑型改進(jìn)方面,利用以秸稈粉與齊整小核菌菌絲混合制成固體顆粒劑型,用于防治一枝黃花,處理劑量為600kg/hm2時(shí),7d的株防效最高能達(dá)到100%。粘質(zhì)沙雷氏菌顆粒劑、克稗霉和草莖點(diǎn)霉水分散粒劑等微生物除草劑產(chǎn)品的研發(fā),也為防除馬唐、稗草和鴨跖草 Commelina communis L.等雜草提供了新的手段。 

4 對(duì)微生物農(nóng)藥發(fā)展的建議

近年來(lái),各項(xiàng)政策的頒布與實(shí)施給予了生物農(nóng)藥登記、生產(chǎn)許可、應(yīng)用推廣更為寬松和有利的發(fā)展條件,極大地推動(dòng)了我國(guó)生物農(nóng)藥的發(fā)展,而現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用更加快了在生防微生物選育與創(chuàng)制、微生物與病蟲草害互作機(jī)制、微生物農(nóng)藥產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)等方面的腳步。2017年,我國(guó)成立了全國(guó)農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)生物農(nóng)藥分技術(shù)委員會(huì),通過(guò)了《農(nóng)藥管理?xiàng)l例》。《農(nóng)藥管理?xiàng)l例》調(diào)整了農(nóng)藥生產(chǎn)管理職責(zé),簡(jiǎn)化、明確了生產(chǎn)方面的手續(xù)；在2020年2月6日農(nóng)業(yè)農(nóng)村部印發(fā)的《2020 年種植業(yè)工作要點(diǎn)》中,提出了要完善農(nóng)藥登記審批″綠色通道″政策,為生物農(nóng)藥、高毒農(nóng)藥替代產(chǎn)品等用藥登記創(chuàng)造良好環(huán)境；2021年8月,在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等6部門聯(lián)合印發(fā)的《″十四五″全國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》中指出,要推行綠色防控,推廣應(yīng)用高效低毒低殘留新型農(nóng)藥,這些政策為我國(guó)微生物農(nóng)藥的發(fā)展提供了良好的機(jī)遇。針對(duì)微生物農(nóng)藥的發(fā)展,未來(lái)可從以下3方面進(jìn)一步加強(qiáng)。 

1) 加強(qiáng)創(chuàng)新,搶占研發(fā)高地

目前,大多數(shù)微生物制劑防治對(duì)象較為單一,往往一種微生物農(nóng)藥只能防治一種病蟲草害,這樣的產(chǎn)品防治面窄、適用范圍小,對(duì)農(nóng)戶來(lái)說(shuō)性價(jià)比低,而且無(wú)形中也增加了企業(yè)的研發(fā)成本,同時(shí)也造成了有些微生物制劑難以大規(guī)模使用,未來(lái)應(yīng)當(dāng)加大對(duì)廣譜性微生物的篩選,研發(fā)藥效更高、防治面更廣、性價(jià)比更高的微生物農(nóng)藥；同時(shí),市場(chǎng)中存在較多低水平、重復(fù)性的產(chǎn)品,未來(lái)應(yīng)進(jìn)一步提升原始創(chuàng)新能力,把握前沿研究方向,加大對(duì)生物除草劑等市場(chǎng)空白產(chǎn)品的研究,提前布局相關(guān)內(nèi)容的研究,搶占國(guó)際國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。 

2) 抓住機(jī)遇,推動(dòng)產(chǎn)品商業(yè)化 

目前已篩選到多種具有生防效果的微生物菌株,但實(shí)際生產(chǎn)和登記的產(chǎn)品數(shù)量仍然較少,微生物農(nóng)藥產(chǎn)品的商業(yè)化能力和產(chǎn)業(yè)化能力還較弱,多數(shù)缺少中試環(huán)節(jié)。2022年1月,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等8部門聯(lián)合印發(fā)的《″十四五″全國(guó)農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中,指出優(yōu)化生產(chǎn)布局,提高產(chǎn)業(yè)集中度,調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu),推行綠色清潔生產(chǎn),優(yōu)先發(fā)展生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè),重點(diǎn)培育一批綠色農(nóng)藥制劑加工企業(yè)。各企業(yè)應(yīng)抓住機(jī)遇,轉(zhuǎn)型升級(jí),加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新,對(duì)現(xiàn)在突出的微生物農(nóng)藥產(chǎn)品保質(zhì)期短,受環(huán)境影響藥效降低,助劑加工配方不合理,缺乏合適的載體、表面活性劑、助劑等方面,進(jìn)一步優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)和生產(chǎn)流程,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,推動(dòng)微生物農(nóng)藥商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化。

3) 多點(diǎn)發(fā)力,促進(jìn)產(chǎn)品廣泛應(yīng)用 

除了研發(fā)和生產(chǎn)端,后續(xù)的政策支持、知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)、經(jīng)營(yíng)管理、服務(wù)推廣體系的建立等方面都會(huì)影響產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。各級(jí)政府、農(nóng)技部門等應(yīng)建立完善的推廣服務(wù)體系,一方面應(yīng)加強(qiáng)科普宣傳工作,加大微生物農(nóng)藥的施用技術(shù)培訓(xùn),提高農(nóng)民、新型經(jīng)營(yíng)主體等用戶的使用意愿；另一方面可通過(guò)典型示范,帶動(dòng)大面積應(yīng)用；同時(shí),也要進(jìn)一步規(guī)范經(jīng)營(yíng)管理,完善安全使用、貯藏運(yùn)輸?shù)葮?biāo)準(zhǔn),降低運(yùn)輸環(huán)境不達(dá)標(biāo)、儲(chǔ)存條件不到位、施用技術(shù)不規(guī)范等對(duì)產(chǎn)品效用的影響,確保研發(fā)效果和使用效果的一致性。 

5 展望

盡管目前微生物農(nóng)藥的使用比例還較低,但在國(guó)家政策支持力度加大、市場(chǎng)需求增長(zhǎng)等有利因素的影響下,預(yù)計(jì)微生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)會(huì)進(jìn)一步發(fā)展。2020年9月30日農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)藥管理司發(fā)布的《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施農(nóng)藥登記審批綠色通道管理措施的通知》(農(nóng)農(nóng) (農(nóng)藥) 〔2020〕78 號(hào)) 文件中,提出要將微生物農(nóng)藥納入登記審批綠色通道,優(yōu)先安排技術(shù)審查,在保障質(zhì)量和安全的前提下加快技術(shù)審查進(jìn)程,預(yù)計(jì)未來(lái)微生物農(nóng)藥的研發(fā)進(jìn)度和審批登記速度將進(jìn)一步加快。同時(shí),農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、國(guó)家發(fā)展改革委等部門也制定并實(shí)施了一系列政策措施,扶持發(fā)展生物源農(nóng)藥產(chǎn)業(yè),如設(shè)立專項(xiàng)資金補(bǔ)貼農(nóng)民使用生物源農(nóng)藥,對(duì)符合條件的生物源農(nóng)藥企業(yè)予以稅收優(yōu)惠等,《″十四五″全國(guó)農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》也明確提出將微生物農(nóng)藥列入優(yōu)先發(fā)展目錄,加大微生物農(nóng)藥的研發(fā)力度,并重點(diǎn)培育一批生物農(nóng)藥優(yōu)勢(shì)企業(yè),預(yù)計(jì)未來(lái)企業(yè)的研發(fā)能力將進(jìn)一步增強(qiáng),微生物農(nóng)藥的使用比例和市場(chǎng)占有率也將逐步提高。另外,隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,微生物農(nóng)藥還可能在推動(dòng)病蟲害綠色防治、農(nóng)產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)安全生產(chǎn)、生物多樣性保護(hù)、土壤質(zhì)量提升等領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)揮作用。