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【新闻】我国在生物农药研究上已形成浩大声势厚叶杜鹃

发布时间:2020-10-19 06:52:44 阅读: 来源:网桥厂家

我国在生物农药研究上已形成浩大声势

全国消息:我国天然农药研究历史比较悠久,不计《唐本草》、《本草纲目》、《天工开物》等古时记载的无机矿物的应用和植物百部、藜芦等的杀虫性能的记述,以及1950年“土农药”的广泛应用,仅以植物源(大蒜)研发的乙蒜素算起也有半个世纪的历史了。

远在1958年,中国科学院上海有机化学研究所梅斌夫先生等在研究大蒜中有效成分的医用和农用活性时,修饰出乙蒜素,推广到农业上用于白薯黑斑病的防治,获得很大成功。

乙蒜素

随后在水稻烂秧病、恶菌病、稻瘟病等以及棉花苗期病害和枯黄萎病等防治及大麦条纹病等防治上都表现出良好的防效。直到今天,尽管乙蒜素的味道很臭,依然在农业上应用。它应该是我国第一个以生物源(植物源)活性物(大蒜素)为先导修饰出来的杀菌剂。它的成功,为后来的植物源农药的研究提供了宝贵经验,也为中药和农药的联合开发提供了有价值的启示。

在植物源活性药物的研发中,中草药最为活跃,这与国家倡导“中药科学化”有关。植物源农药的研发相对滞后。从已知的活性物质看,进行化学全合成确是很困难。即便是确定活性骨架进行简化合成和活性测试也是非短时可以见效。尽管认为植物源农药是生物合理性农药——绿色农药的重要部分,也一直是研究的热点,但主要还是将“丰富”的资源直接加以采集利用,乃至利用绿化和封山造林及水土保持的机会进行大面积种植,并利用基因改性技术提高植物有用成分的含量,以此也确实收到很大成效。一些发达国家也需要“原汁原味”的“绿色农药”产品在水果和蔬菜及卫生害虫等方面进行“高安全性”的“纯天然药物”防治,这也促进了这方面的发展。只是种植总是有限,真发生抗性怎么办?

从各方文献报道的情况看,研究比较深入的有印楝、苦皮藤、牛心朴子草、银杏、桉树油、松节油等。在银杏叶的研发上,除用于抗高血脂,也合成了一些烷基酚类衍生物,显示良好的杀菌效果,如孟昭礼先生仿生合成的银泰。

银泰

农业大学对苦皮藤素研究中,在合成一些类似物的同时,还对其内生菌的活性进行了探索。

在天然植物源农药的研发中,上海工程技术大学徐子成先生等做了很有成效的工作。如以我国富产的桐油酸甘油酯(约10万吨/年),与拟除虫菊酯的醇部分进行嫁接,独家开发出新的控虫剂,可抑制仓储害虫米象产卵,抑制菜青虫取食,合成方法是α-桐油酸与相应醇反应:

R:多种醇基

另一项工作是合成了去甲二氢辣椒素,简称辣椒素(noniramide)。合成方法是以壬酸和香兰素为起始原料,合成的辣素已为市场接受。制成30%的辣素微胶囊剂,混入PVC电缆套管中,起到优良的驱鼠作用。混入船底漆中,可有效控制海洋生物对船体的附着,此外,在医药上也有广泛用途。

一些生物源农药得到了药检所的临时登记,如茴蒿素(三道年)、苦参碱、鱼藤酮、雷公藤、楝素、油酸烟碱等。

值得称道的是南开大学黄润秋等人对牛心朴子草活性成分的研究,确定了主要活性成分为7-脱甲基娃儿藤碱,即安托芬。试验表明在百分之一的浓度下对烟草花叶病毒抑制率高达60%,明显好于宁南霉素和病毒A。由此,该研究组汪清民教授等对活性生物碱——菲并吲哚里西啶生物碱类——安托芬进行了艰苦的化学合成。以易得的原料,简化的一步反应,温和的工艺条件取得了重要突破,实现了可大量制备的目的。在此基础上,以安托芬为先导进行了大量的结构改造和修饰。席真等人对该类化合物的作用机理进行了探讨。经过七年的精细攻关,于2007年优化出高效安全的病毒防治剂NK-007,并配制出1%的水剂,进一步对原药和水剂分别进行了第二阶段和第一阶段的毒性评价。

NK-007原药解决了安托芬光照下不稳定和水溶性差的缺点。原牛心朴子草提取液对人的皮肤有较重的伤害,经结构修饰后的NK-007对人和作物均无明显伤害,对非靶标生物无不良影响,有先导修饰的潜力。该研究成果充分显示了我国以生物源活性成分为先导优化新型农药构型的主流成就。

在植物源农药开发中,一项引人注目的成就是脱落酸(s-诱抗素)的微生物发酵制造技术。脱落酸的化学名称是(+)-2-cris4-trans-abscisicacid,结构式如下:

关于脱落酸的化学结构早已确定。它是天然植物体中存在的生产调节物质。在低微剂量下就可诱导植物体内150多个内源抗逆基因的表达,激活自身抗逆系统或免疫能力,增强对干旱、低温、盐碱、水涝、病害等的抵抗力。借以协调体内代谢平衡、增强光合作用,提高产量并改善品质。它的奇特活性,引起许多学者进行化学合成。只是合成出单一的光学活性体很难。中科院成都生物所采取微生物发酵技术,有效控制了高活性体的产出,并使制造成本完全达到了农业上可接受的水平。以生化法合成了S-ABA并实现产业化当属世界先创。在国外,它的售价很高,纯活性体1毫克150美元,人工合成的消旋体(±-2-cis-4-trans- Abscisicacid)每毫克0.2美元(每吨约1亿美元)。同其它天然产物一样,见光易分解,一般在下午或傍晚应用为好。目前该所正在同沈阳化工研究院等单位合作对它的结构进行改造,拟优化出光稳定的产品。其产品已同日本住友在美子公司——互伦特生物公司合作,在全球市场推广,并已得到美国环保局的登记许可。

在微生物源农药的研发中,已取得十分重大的成就。中国工程院院士沈寅初先生等创制的井岗霉素当为杰出的代表。井岗霉素已成为水稻纹枯病防治的主要药剂。近年,沈先生的团队又经7年的努力,开发出新一代的生产工艺,将原来10%的含量,提高到可生产高纯度的井岗霉素产品,并建立了高效工业微生物育种技术,进而以高效微生物催化技术,完成了新一代酶抑制剂类糖尿病治疗药物的关键中间体——井岗霉醇胺的生产工艺,获得了国家技术发明二等奖。几十年如一日的努力,为生物农药和生物农药与生物医药联合开发树立了榜样,也使生物技术研究领域进入了世界领先的行列。

浏阳霉素、华光霉素、宁南霉素等得到临时登记,鲁保一号、公主霉素、木霉素、白僵菌、绿僵菌,也都是我国研发的微生物源农药。在核多角体病毒的研发中,突破了活体群养接种培育技术,为该类杀虫剂的产业化提供了一条实用途径。

C型肉毒素是一种不带菌的C型肉毒梭菌外毒素,属大分子蛋白质。青海生物药品厂登记用于防治高原鼠兔及鼢鼠的生物杀鼠剂。

以动物源活性物为先导开发的生物杀虫剂获得较大的成功。代表性的工作是贵州省化工研究所研发的杀虫单和杀虫双,以及后来各单位开发的杀虫环、多噻烷等。杀虫单已成为防治水稻螟虫等害虫的大吨位品种,并远销越南等国家。

动物源活性药物在医药上多有研究。如蛇毒抗栓酶及河豚毒素、蝎毒素等。虽有斑蝥素(Cantharidin)用于杀虫的报道,但未见活性成分说明,只报道是单帖类(C10H12O4)。斑蝥是芫菁科昆虫(秘油甲虫类),它分泌的毒素是甲虫的防卫素,毒性较高,对鳞翅目和同翅目害虫有较强的毒杀作用(触杀、胃毒和拒食)。在中药材上早有记载,主要用于治疗风湿病,还有报告称可控制某些癌症。在中药测定上,斑蝥的表征结构是斑蝥素:不知是否为杀虫活性成分。

综上所述,我国在天然源农药的研究上,已形成浩大声势,预示着未来的突破。如果一经发现就穷追不舍,潜心进行化学或生化技术的合成,细心研究作用机理,对结构进行改造优化,生物源农药就会在中国农药发展上形成百花盛开的局面。

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