植物源农药.docx

2013 年全球作物保护用农药市场为 542.08 亿美元， 首次突破了 500 亿美元大关， 较 2012 年的495.49 亿美元增加了 9.0%。是年，全球非作物保护用农药市场为 64.81 亿美元，较上年 63.72 亿美元增加了 1.7%。 估计到 2018 年，全球作物保护用农药市场将达 615.06 亿美元。 从各大类农药来看，在未来 5年 （ 20132018 年），杀菌剂年均增长最快，为 3.2%；除草植物农药与药剂居次，2.4%；杀虫剂 2.3%；其他类 2.0%从各地区看，20132018 年拉丁美洲 年 均 增 长 为 3.5% ； 中 亚 和 非 洲3.6%；北美 3.0%；欧洲 2.8%；亚洲2.6%。从各国家看，20132018 年年均增长最为迅速，排前五位的国家依次为俄罗斯 8.2%；乌克兰 7.7%；澳大利亚7.0%；中国与泰 国 均 为4.9%；印度尼西亚 4.3%。农药是指用于预防 、 消灭或者控制危害农业 、 林业的病 、虫 、 草和其他有害生物以及有目的地调节植物 、 昆虫生长的化学合成或者来源于生物 、 其他天然物质的一种物质或者几种物质的混合物及其制剂 1 。 农药在有效控制农业病虫草害 ,保障农作物增产 , 为人类造福的同时 , 如使用不当 , 也可对人类健康和环境产生不良影响 , 其中最重要的危害即是对人 、畜及其他有益生物的毒性作用 。随着农药产量及使用量的增长 , 接触农药的人数也呈逐渐递增趋势 。 据国际劳工组织 ( ILO)估算 , 全球有 13 亿人从事农业生产 , 在美国估计有 2 百万农业工人面临着农药暴露的危险 9 , 我国则约有 3. 2 亿农林渔牧业劳动力 。 妇女和儿童暴露农药的危害已日渐引起关注 据 1990 年 WHO 估计 , 全球每年发生严重农药中毒人数为300 万 ( 200 万为口服自杀中毒 , 70 万为职业中毒 , 30 万为意外事故中毒), 其中死亡约为 22 万1杀虫剂的昨天1.1有机氯杀虫剂1.2有机磷杀虫剂1.3氨基甲酸酯类杀虫剂1.4拟除虫菊酯类杀虫剂1.5沙蚕毒类杀虫剂2杀虫剂的今天-高效杀虫剂不断问世 转基因作物初见端倪2.1形成新的杀虫剂系列2.1.1苯甲酰脲类杀虫剂2.1.2烟酰亚胺杀虫剂2.1.3酰肼类杀虫剂2.1.4哒嗪酮类杀虫剂2.1.5嘧啶胺类杀虫剂2.2从天然源物质出发开发新杀虫剂2.2.1以具有农药活性的生物活性物质为先导化合开发新杀虫剂2.2.2通过对生物源杀虫剂修饰开发新杀虫剂农药使用工艺学施药机械，施用时期，施用剂量，施药间隔及施药次数。目的：使农药最大限度地击中靶标生物，减少对费靶标生物的伤害。某些类农药具有高毒和三致（致癌，致畸，致突变）有害生物对一些农业产生抗性，若干有机氯杀虫剂在环境和食物链中积累，农药对天敌的毒害导致害虫再猖獗,食品中的农药残留等。54-65页114-123页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超过 400 000种 ( Sw ain, 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、 独特的氨基酸和多糖等均具有杀虫或抗菌活性。 Grang e和 Ahmed ( 1988) 曾报道约有 2400种植物具有控制有害生物的活性 , 而这些在化学性质上作过调查研究的植物仅占全世界现有植物种类的10 % , 因此开发利用植物资源用于有害生物防治的前景十分广阔。从植物中探寻新的活性先导物或新的作用靶标 , 通过类植物源农药是指利用植物体内的次生 代 谢物质， 如木脂素类、 黄酮、 生物碱、 萜烯类等物质加工而成的农药。 这些物质是植物在长期繁衍生长过程中自身防御功能及与有害生物适应演变、 协同进化的结果。 与有机合成农药相比， 植物源农药具有选择性高、 低毒、 易降解、不 易 产 生 抗 性 等 优 点 ， 已 成 为 创 制 新 农 药 的重 要 途 径 之 一 。在 植 物 源 农 药 研 发 与 应 用 过程中， 其杀虫、 抑菌、 除草等活性开发是新农 药 品 种 创 制 的 重 点 和 主 导 。 但 近 年 来 的 研 究和实践表明， 植物源农药使用后表现出明显的肥效、 增产作用， 同时， 在调节作物生长， 提高植物免疫、 抗逆以及产品保鲜方面亦具明显楝科植物 印楝 ( Azadirachta indica A. Juss ) 是世界上最负盛名的杀虫植物。 Butterworth 和 Morgan于 1968年分离得到其中最主要的活性成分 印楝素 ( azadirach tin)。 Broughton等 1985年采用 X- 衍射法确定了印楝素的分子结构。 目前已从印楝中分离、 鉴定出数十种柠檬类化合物。印楝素对昆虫具有强烈的拒食、胃毒、触杀以及抑制生长发育作用。现在普遍认为印楝素主要是扰乱昆虫内分泌系统 ,影响促前胸腺激素 ( PT TH) 的合成与释放 , 减低前胸腺对 PTT H的感应而造成 20- 羟基蜕皮酮合成、 分泌的不足 , 致使昆虫变态、苦楝 ( M elia azedarach Linn) 和川楝 ( M elia toosendan Sieb. et Zucc. ) 是广泛分布于我国黄河以南地区的楝科植物 ,我国古 代便 有记载 其有 驱虫作 用。 50 年代 以来 , 我 国在 医学领 域对 苦楝 和川 楝的 主要 活性 成分 川楝 素( Toosendanin) 进行过大量的研究。 80年代开始 , 赵善欢、 张兴等从害虫控制剂的角度对川楝素进行了系统的研究 , 室内生测发现川楝素对三化螟等许多害虫具有强烈的拒食作用以及胃毒、 抑制生长发育等活性。 关于川楝素的拒食活性机理 ,电生理研究认为 , 其对昆虫下颚瘤状栓锥感受器有抑制作用 , 这种抑制作用使神经系统内取食刺激信息的传递中断 , 幼虫失去味觉功能而表现为拒食作用 (张兴等 , 1993)。目前 , 人们对楝科植物的杀虫作用研究仍十分活跃。 Satasook等 ( 1994) 曾报道米籽兰 ( Aglaia odorata) 具有高活性杀虫物质。 我国李晓东等 ( 1998) 也对米籽兰的杀虫活性进行了初步研究。 另外 , 李晓东等 ( 1997) 测定了大叶桃花心木卫矛科 苦皮藤 ( Celastrus angulatus) 是南蛇藤属的落叶藤状灌木 , 其根皮粉、 叶子粉和茎皮粉用防治蔬菜害虫在我国已在相当长的历史。 近年来 , 我国研究人员对苦皮藤进行了较为深入的多学科交叉研究 , 并取得重大进展。现已知晓 , 苦皮藤对昆虫具有麻醉、 拒食、 毒杀以及杀卵等多种生物活性。苦皮藤中杀虫活性的有效成分应该是二氢沉香呋喃类化合物。吴文君等 ( 1995) 认为苦皮藤素对昆虫的麻醉作用很可能是其作用于昆虫的神经- 肌肉接点，苦皮藤素 对昆虫的胃毒作用主要是由于其破坏了中肠细胞的质膜及其内膜系统。植物光活化毒素Fields等 ( 1990) 发现北美 90 % 的金丝桃植物的叶片表面能透过波长为 595nm的光 , 从而使其中所含的光活化毒素 金丝桃素 ( hy pericin) 对金叶甲属幼虫产生光活化毒力。 徐汉虹等 ( 1993) 从猪毛蒿 ( Ar temisia scoparia w aldst e tKitaib) 精油中分离出杀虫有效成分茵陈二炔 , 并发现其有明显的光活化杀虫活性。 Sing h等 ( 1987) 报道万寿菊花的乙醇提取物在自然阳光照射下可以显著提高对三带喙库蚊幼虫的毒杀效果 , 乐海洋 ( 1997) 对 8种菊科植物 20种提取物的光活化活性进行筛选 ,进一步证实了万寿菊根的甲醇浸提物、 全株的乙醇浸提物以及花的石油醚萃取物对白纹伊蚊和致倦库蚊 4龄幼虫有非常明显的光活化毒杀作用。 值得注意的是 , 上述这些光活化的菊科 ( Aste raceae)、 伞形科 ( Apiaceae ) 和金丝桃科 ( Hypericaceae ) 植物都是喜欢生长在开阔、 光照好的环境中的草本植物或灌木 ,植物源杀菌剂W ilkins等 ( 1989) 曾报道有 1389种植物有可能作为杀菌剂 , 植物中的抗毒素、 类黄酮、 罹病相关的蛋白质、 有机酸和酚类化合物等均有杀菌或抗菌活性 (吴轶青译 , 1996)。 从毛蒿植物中分离出的毛蒿素 , 从南欧丹参中分离出的硬尾醇 , 存在于苜蓿根部的苜蓿酸以及海红豆中的紫檀素等均表现出很强的抗真菌活性 ( Benner , 1993)。 另外 , T ahara( 1988) 发现蒲公英 ( T arax acum officino le ) 中的一种倍半萜具有抗菌活性 , Ratuaya ke ( 1992) 从 Eupa to ricum Riparicum中分离出具有抗菌活性的色烯我国香港地区的香港浸会学院和内陆清华大学化学系合作 , 对香港地区红树植物资源展开了较为深入的研究 , 发现Ex co ecaria aga llocha等四种常见红树植物的 95% 乙醇浸提物的水浸提物对 Fusarium o xy spo rum 等三种植物病原真菌具有不同程度的抑菌能力。 赵纯森等 ( 1994) 发现厚朴树 ( M ag nolia o fficinalis) 叶的粗提物对立枯丝核菌等 10种植物病原真菌都具有很强的抑菌活性 , 并且盆栽和大田试验均显示出较好的防治效果。 经分离、 纯化和鉴定 , 发现其中的抑菌活性物质为厚朴酚及和厚朴酚。 张国珍等 ( 1995) 从药用植物中筛选出一批对植物病原真菌有较强抑制作用的挥发油 , 并以麻黄 ( Ephedra sinica ) 油和细辛 ( Asar um h etero tro poides v a r, mandshuricum)3 植物源除草剂研究表明 , 植物中存在种类繁多、 数量庞大的天然克生化合物 , 它们是生态系统中的植物经自然和人工选择而发展起来的排它性化学武器。广泛筛选他感作用植物 , 对其中活性物质进行分离鉴定 , 已成为天然除草剂开发的重点。 目前世界上已发现 30多个科的植物含有近百种具有杀草作用的天然化合物 , 其中有些已被开发成天然除草剂 , 并得到专利保护和推广应用。Peterso n等 ( 1991) 研究了甘薯品种 Rega l周皮的正己烷、 乙酸乙酯和甲醇提取物对甘薯、 稷和茴麻等 7种杂草种子发芽的作用 , 发现三种提取液对茴麻、 稷、 龙葵和反枝苋均具有抑制作用。 Zo bel等 ( 1991) 发现柠檬树中的茛菪亭、 蒿属香豆素和邪蒿素等香豆素类化合物具有明显的杀草活性。杨世超等 ( 1992) 发现小麦对白茅具有克生作用 , 并从麦根分泌物以及麦根、 麦桔和颖壳的水浸液中分离到杀草活性物质。 李善林等 ( 1997) 继续研究发现小麦颖壳中的甲醇洗脱物在24mg /株的剂量下对白茅生长的抑制率可达 90 % 以上 ,植物精油是一类存在于植物不同组织中的重要次生代谢物质，为易挥发的具有强烈香味的油状液体。其在医学、保健、保鲜等方面具有极其重要的作用和功能。研究表明，植物精油具有杀虫、杀菌、抗病毒等多种生物活性，植物精油，在植物学上称精油（或香精油（商业上称芳香油（，化学和医药学上称挥发油（。它是一类存在于植物不同组织如叶片、果实、花和根中的重要次生代谢物质，常温下多为易挥发的具有强烈香味的油状液体，其组成主要是分子量较小的简車化合物，并且可随水蒸气蒸出。一般来说，植物精油具有以下理化性质（肖崇厚，姚新生，陈孝泉，常温下易挥发，在纸片上不遗留永久的油迹；（有特殊而强烈的气味，常温下多为液体；大多具高的折光率和一定的旋光度；（一般比水轻，比重在之间；（易溶于乙醚、石油醚等极性小的有机溶剂中，也能溶于高浓度乙醇中，但几乎不溶于水；对空气、光及温度等均较敏感，易分解变质；（有些植物精油在常温下可析出固体成分（俗称“脑”并对多种农药具增效作用。由于其具有挥发性，因而尤适于家居环境卫生害虫的控制。（黄樟精油、柠檬桉油、木姜子油、五倍橙油、山苍子油、玳玳花油等种精油的驱避效果