课件：抗生素农药.ppt

第八章 抗生素农药与农业可持续发展 (微生物源农药),2019,-,1,一、定义,微生物源农药，也称为农用抗生素，是指由细菌、真菌和放线菌等产生的可以在较低浓度下抑制或杀死其他生物的低分子量的次生代谢产物。,2019,-,2,杀虫抗生素：阿维菌素、多杀霉素、杀粉蝶素 杀菌抗生素：灭瘟素、春雷霉素、有效霉素、米多霉素、井岗霉素 除草抗生素：双丙氨膦、茴香菌素、杀草素,2019,-,3,一、杀虫剂,微生物源杀虫剂，是指由微生物代谢产生的杀虫活性物质，并不包括活体微生物本身。 早1950年，KIDO等就报道了抗霉素A杀虫杀螨作用；后又相继开发出卟啉霉素又称紫菜霉素、密旋霉素和稀蔬霉素、杀螨素又称四活霉素，四抗霉素、莫能霉素、多杀菌素、密尔比菌素和苏力菌素等有实用价值的杀虫抗生素品种。,2019,-,4,20世纪80年代初杀虫抗生素阿维菌素的成功开发，被认为是微生物源天然产物研究的划时代进展。 我国自报道杀蚜素以来，又相继报道了浏阳霉素、韶关霉素、南昌霉素及梅岭霉素等。但是与农用抗生素杀菌剂相比，目前产业化的抗生素杀虫剂并不多，只有阿维菌素是目前开发最成功的一种抗生素杀虫剂。,2019,-,5,杀蚜素A、韶关霉素A1和A3、南昌霉素A和B、梅岭霉素、华光霉素、浏阳霉素A、B和C、灭蚊链霉素、阿维霉素（已登记产品62个，生产企业100多家，继青霉素以来抗生素科学对人类的又一重大贡献，成为九十年代世界农药迅速更新的一个重要品种，我国有中国农大、浙江德清拜克、浙江海门农药厂、石家庄化工厂、齐鲁药厂等多家生产）。,2019,-,6,1、阿维菌素,英文名称Avermectins，是由日本北里大学和美国Merck公司首先开发的一类具有杀虫、杀螨、杀线虫活性的十六元大环内酯化合物，由链霉菌中灰色链霉菌Streptomyces avermitilis发酵产生。,2019,-,7,天然Avermectins中含有8个组分，主要有4种即A1a、A2a、B1a和B2a，其总含量80；对应的4个比例较小的同系物是A1b、A2b、B1b和B2b，其总含量20。 原药为白色或黄色结晶(含B1a80，B1b20)，熔点150155，21时溶解度在水中7.8微克升、丙酮中100、甲苯中350、异丙醇70，氯仿25（gL）常温下不易分解。在25，pH59的溶液中无分解现象。,(1) 结构,2019,-,8,(2) 作用方式与作用机理,2019,-,9,1.8%、0.9%、 0.3%阿维菌素乳油： 高效广谱：鳞翅目、双翅目、同翅目、鞘翅目害虫，叶螨、锈螨：食叶害虫，0.20.4g/亩；鳞翅目，0.60.8g/亩，叶螨,24mg/L。 杀虫效果慢,持效期长：24天死虫，持效期：虫1015天，螨：3045天 害虫不易产生抗药性 对天敌相对安全 对作物无药害,(3) 优点与应用,2019,-,10,中毒症状：早期症状为瞳孔放大，行动失调，肌肉颤抖，严重时导致呕吐。 急救治疗：经口：立即引吐并给患者服用吐根糖浆，但勿给昏迷患者催吐或灌任何东西。抢救时避免给患者使用增强氨基丁酸活性的药物如巴比妥、丙戊酸等）。 注意事项： 1施药时要有防护措施，戴好口罩等。 2对鱼高毒，应避免污染水源和池塘等。 3对蜜蜂有毒，不要在开花期施用。 4最后一次施药距收获期20天。,(4) 毒性与注意事项,2019,-,11,(5) 结构改造： 22与23位双键选择性地还原，开发出依维菌素 4-OH改变成4-NH2，开发出甲胺基阿维菌素（LD50，92.6mg/kg）,2019,-,12,ivermectin,2019,-,13,Emamectin 埃玛菌素,2019,-,14,doramectin多哇麦汀 多拉菌素,抗寄生虫剂,多拉菌素是利用突变生物合成(方法在阿维菌素-25位上连接环己烷基得到的,即25-环己烷基阿维菌素1。它被认为是采用此方法合成的新型阿维菌素族中最优秀的驱虫药,在英国、巴西、阿根廷、委内瑞拉和新西兰等国实验,犊牛皮下注射0.2/即对奥氏奥斯特线虫、肿孔古柏线虫和胎生网尾线虫有很高的驱虫率,对多数幼虫期驱虫率为99.5%,杀皮蝇幼虫为100%,完全防治毛虱效果可达28以上,远优于依维菌素。,2019,-,15,selamectin 塞拉菌素,预防心丝虫、及防治内寄生虫(钩虫和蛔虫)、外寄生虫(跳蚤、耳疥癣虫、犬壁虱及皮肤疥癣虫),2019,-,16,2 多杀霉素 spinosad,2019,-,17,1982年：礼来公司天然产物研究部门一位正在度假的化学家在加勒比海地区废弃的甘蔗制甜酒厂附近采集了土壤样品； 1984年：调整昆虫筛选模式，以适应96孔高通量筛选的设计方案，和采用一种新颖的杀蚊子幼虫剂的生测方法，以提高灵敏度； 1985年 1985年： 83543A 在发酵筛选中脱颖而出，而且随后的深度发酵确证存在着一个生物活性产品； 1985年：测定了其对鳞翅目害虫的摄食和触杀毒性； 1986年：确认了放线菌中新的属种； 1988年：得到第一个毫克级样品，接着是克数量级的样品和第一次田间试验； 1989年：陶氏益农公司成立，开展药效和毒性测试； 1991年：确立预发展计划，慢性毒性、环境归趋、制造放大、全球大田试验； 1994年：提交美国环保局； 1997年：第一次注册登记； 1999年：在24个国家、100多种作物上进行注册登记； 2003年：在24个国家、超过250种作物上进行注册登记。,(1) 研发历程,2019,-,18,属大环内酯类，连结着两个不同的六元糖，分别为Forosamine糖和鼠李糖。商业化产品以Spinosyn A和D为主要活性成分。,(2) 有效成分,2019,-,19,spinetoram,多杀菌素的第2代杀虫剂 正在接受安全性评估，在2008年上市,2019,-,20,对昆虫有胃毒和触杀作用，死害虫迅速死亡。通过刺激昆虫的神经系统，导致非功能性的肌收缩、衰竭，并伴随颤抖和麻痹 。 作用于昆虫的中枢神经系统，可以持续激活靶标昆虫乙酰胆碱烟碱型受体，但是其结合位点不同于烟碱和吡虫啉。 可以影响GABA受体，但作用机制尚不清楚。,(3) 杀虫作用机理,2019,-,21,(4) 毒性与安全性,对许多益虫和有益生物具有很高的安全性。 对哺乳动物和鸟类低毒 对水生动物只有轻微的中等毒性 哺乳动物的慢性毒性试验表明，多杀菌素无致癌、致畸、致突变性或神经毒性。,2019,-,22,多杀菌素在环境中通过多种途径组合的方式进行降解，主要为光降解和微生物降解，最终变成碳、氢、氧、氮等自然组份，因而对环境不会造成污染。 由土壤光解作用降解的半衰期为910天 水光解作用的半衰期则小于1天 叶面光降解的半衰期是1.616天。 在无光照条件下经有氧土壤代谢的半衰期为917天。 安全间隔期：1天,2019,-,23,(5) 应用,多杀菌素商业化的品种有Tracer(催杀)、Success(菜喜)以及Conserve和Spin Tor 已在棉花、果蔬、茶叶、烟草、中草药、粮食等作物上广泛应用，美国自2004年起批准其登记用于蚊虫的防治。 在储物害虫、牲畜寄生虫及其他卫生害虫的防治方面虽然还没有被批准登记，但已有大量将多杀菌素应用于上述领域的研究报道。,2019,-,24,多杀菌素对小菜蛾2、3、4龄幼虫的LC50分别为0.6915mg/L、1.6369 mg/L和4.4158 mg/L。 多杀菌素控制抗性棉铃虫：30.24 40.32g/公顷。 对水稻二化螟、稻飞虱、灰翅夜蛾、西花蓟马、樱桃实蝇、地中海实蝇、南美按实蝇、葱蝇、朱砂叶螨等都有良好的杀虫活性。,2019,-,25,3 橘霉素 milbenycin,2019,-,26,lepimectin,2019,-,27,milbemycin oxime,米尔倍霉素由吸水链霉菌（Streptomyces hygroscopicus）产生的一组十六元大环内酯类抗生素。溶于甲醇、已烷，微溶于水。具有杀虫及驱肠虫活性。临床用作抗寄生虫药。,2019,-,28,moxidectin,2019,-,29,十六元大环内酯类杀虫杀螨抗生素 作用机理与阿维菌素一样 桔霉素类是阿维菌素系列另一派生产品，同属十六元大环内酯类，结构十分相似，比AVB少一个双糖基，桔霉素的急性毒性比AVB低很多，大白鼠经口LD50400mg/kg，作用方式与AVB雷同，但杀虫谱较窄，主要用于防治螨类害虫，使用剂量0.4-2g/667m2,2019,-,30,4 华光霉素 nikkomycin,华光霉素是具有杀螨、杀真菌活性的农用抗生素，其分子结构属核苷肽类抗生素，由我国苏州地区土壤样品中分离出的唐德轮枝链霉菌S-9，经发酵产生的，与国外报道的由唐德链霉菌发酵产物Nikkomycin为同类物质。 光华霉素原粉(含量为9%)为白色至浅黄色无定形粉末，熔点166-168，溶于水，在水中溶解度为40%；溶于二甲亚砚、吡啶，微溶于甲醇，不溶于极性小的有机溶剂。在碱性介质中不稳定，在pH3-5酸性水溶液中较稳定。,2019,-,31,因其分子结构与细胞壁中几丁质合成的前体N-乙酰葡萄糖胺相似，因而对细胞内几丁质合成酶发生竞争性抑制作用，干扰细胞壁几丁质的合成，抑制了螨类和真菌的生长。 华光霉素可以杀螨及防治多种真菌病害，具有高效、低毒、低残留的特点，在正常使用剂量下对作物无药害，对天敌安全。,2019,-,32,按我国农药毒性分级标准，属低毒杀螨剂。 原药大鼠急性经口LD505000毫克/公斤 大鼠急性经皮LD5010000毫克/公斤 对大鼠蓄积性试验结果表明无明显蓄积作用，在试验条件下，无致突变作用。 对兔眼睛结膜有轻度刺激性，对兔皮肤无刺激作用。,2019,-,33,allosamidin,几丁质 酶抑制物,Allosamidin是由2分子N-乙酰基-D-氨基阿洛糖和1分子氨基环戊醇衍生物构成的拟三糖化合物。其中的N-乙酰基-D-氨基阿洛糖虽然人工合成品早已问世,但作为天然物则属首次发现,Allosamidin是近几年从放线菌代谢产物中分离得到的最初的几丁质酶抑制物。它对昆虫的几丁质酶有强烈的抑制活性,通过阻止昆虫幼虫和蛹蜕皮而具杀虫效果,2019,-,34,二、微生物源杀菌剂,微生物源杀菌剂是指由细菌、真菌或放线菌等微生物在发酵过程中产生的具有杀菌活性的代谢产物，即农用杀菌抗生素。 抗病：井冈霉素（30多家工厂，4000t/y）、抗霉素120、公主岭霉素、波拉霉素、武夷霉素、中生霉素、科生霉素、宁南霉素、多抗霉素。,2019,-,35,1 灭瘟素-S blasticidin-S,灭瘟素是从灰色产色链霉菌（Streptomyces griseochromogenes）的代谢产物中分离出来的抗生素，在农业上应用的是灭瘟素的硫酸盐和月桂酸硫酸盐。,2019,-,36,白色针状晶体。 易溶于水、乙酸，不溶于一般其他有机溶剂。 溶解度：水8300mg/L（游离碱、pH9.3）、1380mg/L（苄基氨基苯磺酸盐、pH6）、25000mg/L（60%丙酮水溶液、0.1M HCl），微溶于甲醇、丙酮。,(1) 有效成分,2019,-,37,灭瘟素-S对细菌和真菌具有广泛的抑制作用。 灭瘟素-S结合到原核细胞50S核糖体上，阻断了肽基的转运和蛋白链的延长，从而抑制蛋白质的生物合成。 是一种通过接触而具有保护兼治疗作用的杀菌剂，尤其对穗颈瘟有良好的防治效果。灭瘟素-S可以抑制孢子萌发、菌丝生长及孢子的形成。,(2) 作用机理,2019,-,38,(3) 毒性,大白鼠急性经口16.3mg/kg(游离碱)、39.5mg/kg(月桂基磺酸盐)。 大白鼠急性经皮3100mg/kg，小白鼠220mg/kg。大白鼠皮下注射220mg/kg(月桂基磺酸盐)。鲤鱼TLm(48h)为40mg/L以上，水虱11mg/L。2%乳油大白鼠急性经口455.9mg/kg，急性经皮803mg/kg(雄)、887mg/kg(雌)。 对皮肤有中等程度的刺激。稻米中最大允许残留量为0.05mg/kg。 应避免与眼睛和皮肤接触，因能引起结膜炎。,2019,-,39,能抑制酵母菌和霉菌的生长，主要用来防治水稻稻瘟病和极毛杆属菌引起的病害。 防治叶瘟、穗颈瘟，用2%乳油5001000倍液（2040mg/L）喷雾。 对水稻胡麻叶斑病及小粒菌核病也有一定的防治效果，对水稻条纹病毒病的感染率也有降低作用，使用浓度超过40mg/L时，易发生药害。 在喷雾可与对硫磷、苯硫磷、敌百虫、杀螟硫磷、倍硫磷或几种砷药剂混施，但不宜与波尔多液等强碱性农药混施。也可与汞剂农药配合使用。,(4) 应用,2019,-,40,2 井冈霉素 validamycin,从井冈山地区的一株链霉菌吸水链霉菌井冈变种(Streptomyces hygroscopicus var jinggangensis)分离出的次生代谢物，对水稻纹枯病有良好的防治效果,定名为井冈霉素。,2019,-,41,2019,-,42,井冈霉素是一组内吸性很强的具有干扰病原菌生长活性的化合物，对丝核菌引起的病害有特效。井冈霉素本身对立枯丝核菌无杀菌活性，但可以使病原菌菌丝体的尖端产生异常分枝，菌丝体无法继续延伸。 井冈霉素是海藻糖酶的强有力抑制剂，能有效的阻止纹枯病菌从菌丝的基部向顶端输送营养如葡萄糖，从而抑制了病菌的生长和发育。,2019,-,43,2019,-,44,3 春雷霉素、加收米 kasugamycin,小金色放线菌的代谢产物。其盐酸盐为无色针状或片状结晶。 溶于水，难溶于一般有机溶剂。在酸性下很稳定，在碱性下不稳定。 剂型有浓缩液和粉剂。对作物有内吸传导作用。主要用于防治稻瘟病。 对人畜低毒。小鼠口服LD502000mg/kg。,2019,-,45,保护兼治疗的内吸性杀真菌剂和杀细菌剂，可被植物组织吸收并运转到靶标部位。 是专门针对微生物的蛋白质生物合成抑制剂。通过干扰氨酰-tRNA与核糖体亚单位复合物的30S-mRNA 和70s-mRNA的结合来抑制蛋白质的合成，从而抑制菌丝伸长和造成细胞颗粒化，但对孢子萌发无影响。,2019,-,46,4 多马霉素 natamycin,2019,-,47,由于其具有大环内酯结构，对氧化和紫外线极为敏感，故不宜与氧化剂接触或暴露在阳光下，在干燥下极为稳定。 对大部分真菌都有高度抑制能力，但对细菌、病毒和其他微生物（如原虫等）则无抑制作用。抑制食品中腐败霉菌和酵母菌的作用比山梨酸强。由于具有内吸作用，特别对由尖镰孢引起的根腐病高效。,2019,-,48,5 多抗霉素 polyoxin,2019,-,49,多抗霉素是一种广谱内吸性杀菌抗生素。 可以引起病原菌孢子芽管和菌丝体尖端的异常肿胀，从而使其失去致病性。此外，多抗霉素可抑制将葡萄胺转入细胞壁几丁质的过程，说明多抗霉素干扰病菌细胞壁（几丁质）的合成，阻止病菌产生孢子和病斑扩大，菌丝体不能正常生长发育而死亡。,2019,-,50,6 公主岭霉素,公主岭霉素对一些以种子传染的真菌病害如高粱散黑穗和坚黑穗病有良好的防治效果。对细菌性病害防治效果差。,2019,-,51,7 宁南霉素,宁南霉素是一种胞嘧啶核苷肽型广谱杀菌抗生素，保护和治疗作用兼备。作用机理是在于系统地诱导植物产生PR蛋白，降低植物体内病毒颗粒浓度，破坏病毒粒体结构，同时抑制病毒核酸的合成与复制。,2019,-,52,8 中生菌素,中生菌素为N-糖苷类抗生素。是一种广谱的农用抗生素，能够抗革兰阳性、阴性细菌，分枝杆菌，酵母菌及丝状真菌。 抑制细菌菌体蛋白质的合成和使丝状真菌菌丝畸形，从而抑制孢子萌发和杀死孢子而导致病菌死亡。,2019,-,53,9 武夷菌素,中国农科院植保所微生物室农抗组自行研制的一种农用抗生素，其产生于1979年在福建省武夷山区取土分离而获得的一株链霉菌。,2019,-,54,武夷菌素 为水溶性抗生素，其主要活性组分武BO-10A（武夷菌素 A）为一种结构全新的，具有胞苷结构骨架的核苷类抗生素，是具有我国自主知识产权的品种。 为广谱内吸性核苷类抗生素杀菌剂，能干扰病原菌蛋白质合成，造成菌丝体原生质渗漏，致使菌丝畸形生长，从而达到防治真菌病害的效果。,2019,-,55,三、微生物源除草剂,微生物源除草剂是利用微生物所产生的次生代谢产物，即除草毒素，进行杂草防治的一种新型的生物除草剂。,2019,-,56,与传统有机合