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,可見微生物農(nóng)藥呈逐年增長趨勢(shì)。我國的微生物農(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。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,國內(nèi)銷售額約為1900萬元,其中僅在用于防治草地貪夜蛾上的銷售額就已超過500萬元。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,我國真菌殺蟲劑注冊(cè)的產(chǎn)品類型越來越多樣,防治對(duì)象也越來越廣,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″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,可通過孢子生長、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病毒的生命活動(dòng)對(duì)昆蟲造成致病或致死效果,我國研究歷史較長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。未來可利用核型多角體病毒開發(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發(fā)廣譜性病毒殺蟲劑。截至2022年12月31日,我國已有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侵染蝗蟲脂肪體,破壞蝗蟲腦神經(jīng),影響蝗蟲的生長發(fā)育和代謝,而在種群內(nèi),微孢子蟲能夠通過被感染蝗蟲產(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期流行,達(dá)到防控蝗蟲的目的。截至2022年12月31日,我國僅有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,我國已制定了適合我國不同草原蝗蟲蝗區(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內(nèi)外使用最廣的工程菌之一。通過電擊轉(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,并利用該工程菌開發(fā)出了我國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,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、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,為我國植物線蟲的綠色防控提供了新的防治途徑。 

近年來,我國針對(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)大了我國微生物殺菌劑的防治范圍。 

2.2 真菌殺菌劑 

目前,我國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.,是我國第一個(gè)大規(guī)模應(yīng)用的微生物除草劑。 

近年來,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年無微生物除草劑獲批登記。稗草作為我國水稻生產(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防治稗草病原菌的生物資源,未來有望進(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,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,我國成立了全國農(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),通過了《農(nóng)藥管理?xiàng)l例》?！掇r(nóng)藥管理?xiàng)l例》調(diào)整了農(nóng)藥生產(chǎn)管理職責(zé),簡化、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)戶來說性價(jià)比低,而且無形中也增加了企業(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,搶占國際國內(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)營主體等用戶的使用意愿；另一方面可通過典型示范,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,但在國家政策支持力度加大、市場(chǎng)需求增長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。