第一讲-生物防治概念与发展

生物防治与菌物资源利用第一讲

生物防治概念与发展第二讲我国微生物防治研究与微生物农药产业化的进展第三讲微生物源除草剂的研究、应用现状及展望第四讲植物病害生物防治的研究方法

拮抗微生物的分离培养

拮抗微生物活性评价的方法

拮抗微生物的鉴定和多样性分析第五讲生态学与植物病理学

生态学概念

农业生态系统中的植物病害系统

农业生物多样性与植物病害控制第六讲植物内生菌及其代谢产物在生物农药创制中的应用目录第一讲生物防治概念与发展

生物防治（biologicalcontrol）就是利用一种生物对付另外一种生物的方法。生物防治，大致可以分为以虫治虫、以鸟治虫、以菌治虫和以菌治菌，（以菌治病）四大类。它是降低害虫、有害微生物和杂草等有害生物种群密度的一种方法。它利用了生物物种间的相互关系，以一种或一类生物抑制另一种或另一类生物。它的最大优点是不污染环境，是农药等非生物防治病虫害方法所不能比的。生物防治的重要性生物防治本是一个非常现代化的名词，广义上讲它是指利用某些能寄生于害虫的昆虫、真菌、细菌、病毒、原生动物、线虫以及捕食性昆虫和螨类、益鸟、鱼类、两栖动物等来抑制或消灭害虫，利用抗生素来防治病原菌和害虫，即以虫治虫、以菌治虫、以菌治菌和以菌治病。利用生物防治害虫,在中国有悠久的历史。公元304年左右晋代嵇（ji）含著《南方草木状》和公元877年唐代刘恂（xun）著《岭表录异》都记载了利用一种蚊防治柑桔害虫的事例。

明代有个名叫陈经纶的人，在《治蝗笔记》中详细地记载了自己发明养鸭治虫的经过。明清时期，养鸭还不仅用来治蝗，同时还用来防治蟛（peng）蜞（qi）。蟛蜞，是螃蟹的一种，它以谷芽为食，因此，成为稻田害虫之一。明代，珠江流域地区的人们已开始养鸭来防治蟛蜞对水稻的为害。生物防治的重要性稻田养鸭在稻田放养雏鸭，利用雏鸭旺盛的杂食性，吃掉稻田内的杂草和害虫；利用鸭不间断的活动产生中耕浑水效果，刺激水稻生长；同时鸭的粪便可作为肥料，在稻田生产无公害、安全的大米和鸭肉。稻田养田螺田螺喜栖息于底泥富含腐殖质的水域环境，如水草繁茂的湖泊、池沼、田洼或缓流的河沟等水体中，常以泥土中的微生物和腐殖质及水中浮游植物、幼嫩水生植物、青苔等为食。稻田养蟹稻田养蟹是近年来发展起来的一项新的养蟹方式，使养殖业和种植业在人为条件下科学地结合起来，达到互利共生、高产、高效，立体开发利用的理想模式，而且是农民致富的有效途径。稻田养蟹好处很多，蟹能清除田中杂草，吃掉害虫；排泄物可肥田，促进水稻生长。而水稻又为河蟹的生长提供丰富的天然饵料和良好的栖息环境，互惠互利，形成了良性循环系统。

葡萄园养羊

自20世纪中期人们发现DDT可以防治害虫以来，化学农药用于有害生物防治。化学农药特点“实施简单，作用快，杀病虫广谱”。产生的危害“杀伤天敌和非靶标生物，产生抗药性，次生病虫害爆发、农产品的污染等问题”生物防治的重要性DDT又叫滴滴涕，二二三，化学名为双对氯苯基三氯乙烷(Dichlorodiphenyltrichloroethane)，化学式(ClC6H4)2CH(CCl3)。中文名称从英文缩写DDT而来，为白色晶体，不溶于水，溶于煤油，可制成乳剂，是有效的杀虫剂。为20世纪上半叶防止农业病虫害，减轻疟疾伤寒等蚊蝇传播的疾病危害起到了不小的作用。但由于其对环境污染过于严重，目前很多国家和地区已经禁止使用。小知识：DDT最先是在1874年被分离出来，但是直到1939年才由瑞士诺贝尔奖获得者化学家PaulMuller重新认识到其对昆虫是一种有效的神经性毒剂。DDT在第二次世界大战中开始大量地以喷雾方式用于对抗黄热病、斑疹伤寒、丝虫病等虫媒传染病。例如在印度，DDT使疟疾病例在10年内从7500万例减少到500万例。同时，对家畜和谷物喷DDT，也使其产量得到双倍增长。DDT在全球抗疟疾运动中起了很大的作用。用氯奎治疗传染源，以伯胺奎宁等药作预防，再加上喷洒DDT灭蚊，一度使全球疟疾的发病得到了有效的控制。到1962年，全球疟疾的发病己降到很低，为此，世界各国响应世界卫生组织的建议，都在当年的世界卫生日发行了世界联合抗疟疾邮票。这是最多国家以同一主题，同时发行的邮票。在该种邮票中，许多国家都采用DDT喷洒灭蚊的设计。在1962年，美国海洋生物学家RachelCarson在其发表著作《寂静的春天》中高度怀疑，DDT进入食物链，最终会在动物体内富集，例如在游隼（sun）、秃头鹰和鱼鹰这些鸟类中富集。由于氯化烃会干扰鸟类钙的代谢，致使其生殖功能紊乱，使蛋壳变薄，结果使一些食肉和食鱼的鸟类接近灭绝。一些昆虫也会对DDT逐渐产生抗药性。DDT的有毒人造有机物是一种易溶于人体脂肪，并能在其中长期积累的污染物。DDT已被证实会扰乱生物的荷尔蒙分泌，2001年的《流行病学》杂志提到，科学家通过抽查24名16到28岁墨西哥男子的血样，首次证实了人体内DDT水平升高会导致精子数目减少。除此以外，新生儿的早产和初生时体重的增加也和DDT有某种联系，已有的医学研究还表明了它对人类的肝脏功能和形态有影响，并有明显的致癌性能。农药超标药害土壤盐渍化病原菌变异病原菌变异病原菌变异次生病虫害加重次生病虫害加重次生病虫害加重菜豆蓟马辣椒蓟马美洲斑潜蝇豇豆潜叶蝇菜豆潜叶蝇生理性病害加重《寂静的春天》（作者：卡森）1962年在美国问世时，是一本很有争议的书，是标志着人类首次关注环境问题的著作。它那惊世骇俗的关于农药危害人类环境的预言，不仅受到与之利害攸关的生产与经济部门的猛烈抨击，而且也强烈震撼了社会广大民众。卡森这本里程碑式的警世之作开启了人类的环保事业，同时也引发了旷日持久的"反《寂静的春天》运动"。2004年，作家迈克尔·克莱顿(MichaelCrichton)写道:《寂静的春天》导致的死亡比希特勒杀害的人更多。在环保意识已经深入人心的今天，《寂静的春天》的意义已经不局限于生态环境，更重要的是体现对科学精神、科学思想和科学方法的追求。实际上，卡森和她的书所质疑的，也不仅是滥用农药，还有工业化、技术化社会对待自然不负责任的基本态度，她拒绝接受破坏自然是发展不可避免的代价的说法。而对今天的中国来说，如何坚持科学发展，不以牺牲环境、生态换取经济发展，不走“先破坏再治理”的老路，对寂静春天的思考和探索仍具有现实意义。80年代IPM提出“在有害生物防治中，预防为主，在生态系统中首先使用自然控制因素，如生物防治和农作物抗病虫性等措施，并协调应用物理防治、化学防治将有害生物种群和数量压低在经济阈值以下”。现代生物防治的概念“利用自然界本身所固有的生物材料或代谢产物来防治有害生物”。生物防治是利用有益生物或其他生物来抑制或消灭有害生物的一种防治方法。内容包括：（1）利用微生物防治。常见的有应用真菌、细菌、病毒和能分泌抗生物质的抗生菌，生物防治的主要方法（2）利用天敌利用天敌昆虫防治害虫是一项特殊的防治方法，可以减少环境污染，维持生态平衡，我国天敌昆虫的扩繁与利用取得了显著的成效，如从国外引进的防治苹果绵蚜虫的日光蜂，防治吹绵蚧的澳洲瓢虫、孟氏隐唇瓢虫，防治温室白粉虱的丽蚜小蜂，防治李始叶螨的西方盲走螨，防治二斑叶螨的智利小植绥螨，防治松突圆蚧的花角蚜小蜂，防治天牛的管氏肿腿蜂和川硬皮肿腿蜂等。70年代以来，我国已成功地人要大量饲养赤眼蜂、平腹小蜂、草蛉、七星瓢虫、丽蚜小蜂、食蚜瘿蚊、小花蝽、智利小植绥螨、西方盲走螨、侧沟茧蜂等捕食或寄生性天敌昆虫。也已有许多研究工作的基础，但目前真正投入大规模生产的仅赤眼蜂、平腹小蜂。（3）利用作物对病虫害的抗性

抗病虫品种的选育是建立综合防治体系的重要基础，它既可抑制菌源数量和虫口密度，降低病虫危害，提高防治效果，又可减少因化学药剂的滥用而造成的环境污染和人、畜中毒，保持生态平衡，对于我国农业的可持续发展和农产品安全有极其重要的作用。事实证明，在病虫害诸多防治措施中，最有效的手段就是培育抗病虫的农作物新品种。抗病虫品种的利用投资少、收效大。据估计，抗病虫育种的产出与投资比通常在50～500倍之间，在美国推广抗玉米螟的玉米杂交种1200多万hm2，年增加产值在1．5亿美元以上。在欧洲，至少有21种农作物主要通过种植抗虫品种来防治其中30种害虫。国际水稻研究所在20世纪60年代选育的抗二化螟和二点黑尾叶蝉的IR20，在东南亚国家推广，每年节省化学防治费用就达上千万美元，显著降低了成本，又减少了因化学农药使用而造成的环境污染。（4）利用生态系统中各种生物之间相互依存、相互制约的生态学现象和某些生物学特性，以防治危害农业、仓储、建筑物和人群健康的生物的措施。在农业生产中，对农田生态系统进行科学规划，合理利用间作、轮作、农林混合、施用有机肥等农业技术，能达到有效保护农田生物多样性，发挥天敌对作物虫害的控制作用，减少化学农药使用，减少环境污染，促进田间营养物质自然循环的目的。大千世界处处相互依存、相互制约，万事万物处处相克相生、和谐发展。追溯世界农业发展历史，依赖化学农药控制植物病害的历史不足百年，在几千年的传统农业生产中，生物多样性与生态平衡无疑是持续控制病害的重要因素之一。当前，利用生物多样性持续控制有害生物，已成为国际农业研究的热点，必将在现代农业发展方向。传统的病害生物防治概念是根据微生物间的相生相克，利用有益微生物来控制有害微生物，达到控制病害的目的的科学。1987年，Baker将病害生物防治的概念扩大为：“以一种或多种生物来减少病原菌数量或病害的发生发展，以实现病害防治的方法。”采用生物有机体或其代谢产物防治害虫的方法。植物病害生物防治的概念生物防治是指利用有益生物及其代谢产物和基因产品等控制有害生物的方法。

农田害虫的生物防治包括以虫治虫、以菌治虫及其他有益动物的利用；植物病害的生物防治主要是利用有益的微生物，通过生物间的竞争作用、抗菌作用、重寄生作用、交叉保护作用及诱发抗病性等，来抑制某些病原物的存活和活动。广义的生物防治概念还包括昆虫激素如保幼激素等、微生物农药如ＢＴ乳油等和抗菌物质井冈霉素、农抗霉素等的应用，以及提高寄主植物对病虫的抗性等方面。

生物防治具有许多优于化学防治的特点，如对人畜安全，不污染环境，不产生抗性，以及由于仅杀伤或抑制防治对象，因此，能参与生态环境的调控，保持生态平衡，起到长效的作用。缺点是防治效果易受环境因素的影响，作用不如化学防治速效，人工繁殖培养有益生物的技术难度较高，能用于大量释放的天敌昆虫种类不多，以及多数天敌对害虫的捕食和寄生有选择性，作用范围较窄等。生物防治是有害生物综合治理的重要组成部分，是一项值得提倡并有很大发展前途的防治措施。植物病害生物防治的原理

生物防治是指利用有益生物防治植物病害的各种措施。迄今所利用的主要是有益微生物，有益微生物亦称拮抗微生物或生防菌。生物防治措施通过调节植物的微生物环境来减少病原物接种体数量，降低病原物致病性和抑制病害的发生。

生物防治主要用于防治土传病害，也用于防治叶部病害和收获后病害。由于生物防治效果不够稳定，适用范围较狭窄，生防菌地理适应性较低，生防制剂的生产、运输、贮存又要求较严格的条件，其防治效益低于化学防治，现在还主要用作辅助防治措施。生物防治的机制

生物防治主要是利用有益微生物对病原物的各种不利作用，来减少病原物的数量和削弱其致病性。有益微生物还能诱导或增强植物杭病性，通过改变植物与病原物的相互关系，抑制病害发生。

有益微生物对病原物的不利作用主要有抗菌作用（antibiosis）、溶菌作用（lysis）、竞争作用（competition）、重寄生作用（hyperparasitism）、捕食作用（predation）和交互保护作用（cross-protection）等。

生物防治

生物防治：利用有益生物及其产物来抑制病原物的生存和活动，从而减轻病害的发生。颉抗作用竞争作用重寄生作用捕食作用交互保护作用植物诱导抗病性

有益微生物产生抗菌物质，抑制或杀死病原菌，这称为抗菌作用。

例如，绿色木霉(Trichodermaviride)产生胶霉毒素(gliotoxin)和绿色菌素(viridin)两种抗菌素，拮抗立枯丝核菌等多种病原菌。有些抗菌物质己可以人工提取并作为农用抗菌素定型生产，我国研制的井冈霉素是吸水放线菌井冈变种(Streptomyceshydroscopicusvar.jingguangensis)产生的葡糖苷类化合物，已广泛用于防治稻、麦纹枯病。（一）抗菌作用举例：哈茨木霉（中国农科院）里氏木霉绿色木霉宁氏木霉木素木霉

氧气、水分、营养和空间各方面发生竞争，在植物病害的生物防治方面最重要的是空间竞争。不同生防菌对植物表面的定殖能力不同，生态上同源的生防菌的适应性一般比异源的生防菌要强，大多数具有竞争作用的微生物都是生长很快的。（二）竞争作用菌根：与植物共生摩西球囊霉孢子果(×100)草莓状球囊霉(×200)薄壁原囊霉(×200)近明球囊霉(×200)

指一种病原物被另一种非病原物寄生，这些寄生物可以是真菌，也可以是细菌或放线菌，甚至病毒。一些寄生性种子植物本身也可以发生病害，这些寄生性种子植物上的病原物也是重寄生物。菟丝子的炭疽病菌—鲁保1号—来防治菟丝子有很好的效果。（三）重寄生作用重寄生云杉芽虫幼虫被真菌寄生

产生酶的作用而引起的溶菌。溶菌现象的发生，可直接导致病原物细胞组织的破坏，但是在植物病害的生物防治方面，还很难找到一种单纯是由于溶菌作用的成功事例。（四）溶菌作用溶菌作用

我国通过诱变得到了烟草花叶病毒弱毒突变株系N11和N14，黄瓜花叶病毒弱毒株系S-52，将弱毒株系用加压喷雾法接种辣椒和番茄幼苗，可诱导交互保护作用，已用于病毒病害的田间防治。（五）交互保护作用

是用预先接种一种微生物的方法，保护植物不受或少受后接种的病原物侵染和危害。同种真菌或细菌的不同菌株之间，同种病毒的不同株系（弱毒与强毒）之间，不同种甚至不同类的病毒之间。当植物病毒的两个有亲缘关系的株系感染植物时，植物在感染一个株系后就不再感染另一个株系。

在植物病害生物防治中，捕食作用主要是指在土壤中的一些原生动物和线虫可以捕食真菌的菌丝和孢子以及细菌等，从而影响土壤中真菌的种群密度。另一种为食线虫真菌，通过其菌丝体束缚线虫虫体并使其逐步消解，或真菌寄生在线虫虫体内使虫体瓦解，从而起到防病作用，但大多还处于实验室研究阶段。（六）捕食作用生物防治措施及其应用

植物病害的生物防治有两类基本措施：其一是大量引进外源拮抗菌，其二是调节环境条件，使已有的有益微生物群体增长并表现拮抗活性。1、颉抗作用生物防治

一种微生物的存在和发展，限制了另一种微生物的存在和发展的现象叫颉抗作用

具抗生作用的微生物通称抗生菌，抗生菌分泌抗菌素。

如：青霉菌产生青霉素，链霉菌产生链霉素，放线菌产生井冈霉素。颉抗作用成功的事例（1）5406用于种子处理，可控制棉花苗期病害和玉米丝黑穗病。（2）枯草芽孢杆菌可防治桃、李、杏果实的褐腐病。（3）放射土壤杆菌可防桃树和一些蔷薇科植物的细菌性根癌病等。2、竞争作用生物防治

有些微生物生长繁殖很快，通过它的生长繁殖和病原菌争夺空间、营养、水分及氧气，从而控制病原菌的繁殖和侵入。如荧光假单孢杆菌和芽孢杆菌施入土壤可防植物土传病害。3、重寄生和捕食作用重寄生---一种病原物被另一种生物寄生的现象。如：噬菌体对细菌寄生；病毒、细菌对真菌寄生。

捕食作用－－如有些食线虫真菌，真菌的菌丝体束缚线虫虫体使消解，达到防病治病的作用。4、交互保护作用生物防治

交互保护作用：当植物病毒的两个有亲缘关系的株系感染植物时，植物在感染一个株系后就可不再感染另一个株系。（1）美国栗园中，施用栗干枯病（Endothiaparasitica)的弱毒菌株来防治栗干枯病巳取得很好的良效。（2）美国和澳大利亚用无致病力的放射土壤杆菌K84(AgrobacteriumradiobacterK84)防治桃树根癌病巳获成功。（3）我国筛选出的放射土壤杆菌E26

防治葡萄根癌病也有明显效果。生防制剂：又称生物农药，是直接利用生物产生的活性物质或生物体作为农药，是生物源天然农药，非人工合成的，具有杀虫、杀菌或抗病能力的生物活性制剂。目前在生物防治中常用的生防制剂，主要是有益生物活体、分泌物或代谢物，少数是基因表达的生物活性成分的加工产品。生防制剂按原料分：微生物源农药、植物源农药、转基因生物农药和天敌生物农药等。按成分分：（1）生物体生防制剂：包括木霉菌、枯草杆菌、假单孢杆菌、蜡质芽孢杆菌等。（2）生物化学生防制剂：杀菌（虫、草）抗生素、植物源农药（烟碱、苦参碱、楝素等）、动物源生防制剂（毒素、信息素、激素、几丁质等代谢物质）1、生防制剂的种类2、微生物源生物农药研制程序采集各种生态系统的土壤微生物样品分离培养、纯化、保存单孢分离技术或单菌落挑接技术高效拮抗微生物发酵培养皿内抑菌试验产抗条件优化活性复筛、提取、理化分析制剂研发室内试验大田试验产品登记目前生物防治中存在的问题及其对策1、生防菌在植物病害防治中存在的问题1）生防菌在田间自然条件下定殖能力差

大多数生防菌是在试验条件下筛选鉴定的，与田间自然条件有很大区别，这些生防菌在田间施用后往往因定殖能力弱，形不成足够的生物群体而降低防效。具体表现在田间施用时引