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《荷兰研发新型植物源捕虫黏剂,取代化学农药》

  • 来源专题：现代化工
  • 编译者： 武春亮
  • 发布时间：2024-06-05
  • 毛毡苔
    (
    Drosera rotundifolia
    )
    外观柔弱,叶上佈满腺毛,腺毛上有黏液,可以捕食昆虫。荷兰瓦赫宁恩大学和莱顿大学联手开发了一款创新捕虫剂。他们以植物食用油为基底,让它氧化,变成浓稠的黏性液体后,再喷洒到叶片上,模仿毛毡苔这类食虫植物的黏虫液滴,抓住小害虫。
    放大看圆叶毛毡苔,上面有许多黏性小液珠,可捕食昆虫。图片来源:Petr Dlouhy(CC BY-SA 3.0)
    借镜食虫植物,除虫新妙招
    莱顿生物研究所的博士生Thijs Bierman跟同事以毛毡苔为构想,研发出植物油做成的捕虫剂。他们将这种黏稠液喷洒在叶片上,试验能否捕获西方花蓟马(学名:
    Frankliniella occidentalis
    )。这种体型很小的害虫会危害500多种蔬菜、水果和观赏作物。
    Bierman表示:′′我们成功困住西方花蓟马。黏剂喷出的液滴越大效果越好。′′
    《卫报》报导,油性液滴的黏性可以维持数周。测试结果显示,两天内就能捕获超过60%的蓟马。
    瓦赫宁恩大学物理化学与软物质实验室(Physical Chemistry and Soft Matter Laboratory)副教授Thomas Kodger指出,目前的实验是以西方花蓟马为主,但未来也可能用在其他害虫上,例如果蝇(Suzuki fruit fly)。
    他解释道,黏剂跟化学农药不同,昆虫的体型必须够大,才能挣脱黏性物质。但是,改变体型需要经长期的世代演化,这只会发生在大规模施用黏剂的情况下。相对的,施用化学药剂,虫体短期就能产生抗性,导致药剂失效。
    科学家模仿毛毡苔製成杀虫黏液,困住农业害虫蓟马。图片来源:Thijs Bierman
    黏剂喷雾的原理跟黏虫纸类似,但两者略有差异。Kodger表示,一是黏虫纸无法用喷洒的,二是黏虫纸能抓住害虫,但也会抓住授粉昆虫。新发明的黏性液滴非常小,所以不会困住蜜蜂。
    他表示,这种黏剂能在叶面附著3个月。农民可以提前喷洒黏剂,避免农产品出售时,黏剂还留在农产品上。若黏剂仍留在农产品上,消费者回家可以用水跟清洁剂清洗。它是黄色的,代表消费者能看得出是否洗净。
    Kodger解释道,黏剂以食用油为基底制成,即便不小心吃下一点点,也不致有什么危害。不过,科学家会再进一步研究以确定这一点。此外,他们也会继续研究黏剂在土壤的分解速度以及对环境的影响。
    参考资料
    卫报(2024年5月18日),
    Sticky trick: new glue spray kills plant pests without chemicals
    莱登大学(2024年5月14日),
    Sticky insects: plants protected with biological glue
    瓦赫寧恩大学(2024年5月14日),
    Scientists develop sticky pesticide to combat pest insects
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  • 原文来源：http://cn.agropages.com/News/NewsDetail---31720.htm
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  • 《前沿：谈纳米技术在植物源农药中的应用》
    • 来源专题：农业立体污染防治
    • 编译者：季雪婧
    • 发布时间：2019-11-27
    • 生物碱、酚类、萜类化合物是比较常见的植物次生代谢产物，他们大多分布于植物组织中，对植物具有重要的保护作用。 现代农业对植物源农药有了新要求 随着人口的逐渐增长、科学的进步，为了满足人们对粮食，蔬果的大量需求，成本更低、防效更好的化学农药逐渐占据了主导地位。从半个多世纪的化学农药发展历史来看，无数事实可以证明化学农药在控制农作物病虫草鼠危害、保证农业丰收方面起着任何别的措施不能代替的重要作用。 据国际权威人士估计，如果停止使用化学农药，农作物将减产30%。在中国，这意味着将有3.5亿人挨饿。农场如果停止使用化学农药，水果将减产78%，蔬菜减产54%，谷物将减产32%。 但是，使用化学农药对人类也确实存在直接的或潜在的负面影响。长期过度使用化肥会使农田的土壤板结施肥的效果下降最终又带来农产品的品质下降；过度使用农药会使农产品农药残留量增加，进而危害人类将康。植物源农药的活性成分是自然存在的物质，主要由C、H、O 等元素组成，来源于自然，环境相容性好。在长期的进化过程中已形成了其顺畅的代谢途径，不会污染环境。不仅具有杀虫、杀菌活性，还兼有调节植物生长、诱导免疫、肥效、保鲜作用，且作用方式多样。从作用方式来看，一般对害虫是胃毒作用或特异性作用，少为触杀作用，因此对天敌等非靶标生物是相对安全的。并且往往含有数种有效成分，且作用机制与一般化学农药不同，不易使有害生物产生抗药性。但是植物源农药的使用上也会面临一些新的困难，由于其来源特殊，成分十分的复杂，会出现诸如制剂困难，稳定性差、容易分解等影响药效的问题。现代农业对植物源农药有了更多新的要求。 植物源农药中的一种新技术 纳米技术在植物源农药上的应用纳米材料是一种小于100 nm的结构或物质，其拥有多种其他材料所不具备的优异特性。纳米材料与植物源农药的结合，可以增强药物进入靶生物体内的能力，能够提高农药的稳定性并产生新的控释作用。纳米制剂可改善天然产品的稳定性和有效性，具有控制活性化合物释放到靶生物体的能力，然后控制小分子物质释放到作用部位。他们还可以减少杀虫剂对非靶生物的不良毒副作用、提高杀虫剂的稳定性、保护其活性成分不被微生物降解。 1. 纳米印楝素颗粒 印楝树衍生物在农业上广泛用于防治昆虫、线虫、真菌和细菌。但是，印楝素对温度和光敏感以及易被微生物降解等都会迅速使其失去活性。Riyajan 等开发的涂有天然橡胶的网状海藻酸钠与戊二醛胶囊剂，比无橡胶覆盖的微胶囊释放更慢。在相同时间内(24 h)，无橡胶覆盖的纳米胶囊的释放率是100%，而涂有橡胶的纳米胶囊释放率是80%。Forim开发了一种含有印楝素的聚ε-已内酯纳米颗粒以及该系统所用的喷雾干燥粉末的新制备技术。通过测试发现纳米印楝素颗粒封装效率达到98%。在电子显微镜下，观察到的颗粒呈球形形态，表明活性成分是由于聚合物链的松弛或聚合物被破坏而被释放。大大提高了印楝素在紫外线辐射下的稳定性和水溶性。用纳米印楝素颗粒(5000 mg/kg)处理小菜蛾，其死亡率为100%。Costa 等制备了不同的含印楝素的剂型(纳米胶囊、微胶囊、浓缩乳状液)，并在紫外线的照射下观察制剂的稳定性。结果发现纳米制剂比商业产品稳定性更高，未封装的化合物在七天内完全降解，而封装的印楝素14 天只降解了20%。 2. 纳米鱼藤酮颗粒 鱼藤酮是一种植物源杀虫剂，存在于豆科鱼藤酮属植物的根或根茎中。由于鱼藤酮在紫外线下易降解、对鱼类的毒性强、水溶性低等原因限制了其在农业上的应用。Lao制备和表征两性分子衍生物N(18 醇-1-环氧丙基醚)-O-壳聚糖硫酸盐作为鱼藤酮的载体。并成功的将鱼藤酮杀虫剂封装在浓度为26 mg/mL 的纳米胶束中，使其水溶度提高了13,000 倍。封装的鱼藤酮，150h 后释放约70%，230 小时候达到最大释放，而未封装的鱼藤酮，9 h 后释放70%，27 h 达到最大释放。Martin 等利用超临界辅助雾化技术对三种类型的聚合物（聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、海藻酸钠）进行了测试。包封率最好的是由海藻酸钠/鱼藤酮(100%)和聚乙二醇/鱼藤酮(98%)所组成的系统。 3. 纳米大蒜精油颗粒 Yang等用聚乙二醇纳米颗粒作为大蒜精油的载体，采用熔融法制备纳米颗粒，包封率为80%。精油封装时其活性成分没有显著变化。5 个月后，该制剂对甲虫成虫有80%的杀虫效果，单独使用大蒜精油，效果只有11%。 纳米植物源农药的发展前景 先进的纳米技术将会把植物源农药引领到一个全新的高度，纳米技术能够彻底解决植物源农药现存的低稳定性、高挥发性、热分解性等问题，具有良好的发展前景，新技术的研发和推广将更进一步缓解化学农药对环境和人类自身带来的不利影响。相信在不久的将来，植物源农药与纳米技术相结合的优势商业产品就会出现，加速淘汰污染严重的普通化学农药。
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  • 《我国生物农药的发展与展望》
    • 来源专题：农业立体污染防治
    • 编译者：季雪婧
    • 发布时间：2019-11-27
    • 引 言 生物农药在保障农业丰产增收，维护生态和谐，满足食品安全需求等方面均具有重要的作用与意义。当下农业绿色发展已成为主旋律，在国家农药化肥“双减”及“零”增长的背景下，生物农药掀起了“绿色风暴”，发展生物农药是环境的需要，是时代的需要，更是全球农药产业发展的趋势。 生物农药的概念及分类 生物农药是指利用生物活体（真菌、细菌、昆虫病毒、转基因生物、天敌等）或其代谢产物（信息素、生长素、萘乙酸、2，4-D等）及植物提取物等，针对农业有害生物进行杀灭或抑制的制剂。在中国，传统的生物农药仅指微生物农药。随着科学技术的快速发展，对生物农药的概念和类别的探讨也引起了广泛的关注。张兴等于2002年系统地给出了生物农药的概念、分类及特点，并得到了业界的认可。生物农药，是指可用来防除病、虫、草等有害生物的生物体本身及源于生物，并可作为“农药”的各种生理活性物质。在2017年11月施行的《农药登记资料要求》中，虽然没有明确生物农药的定义，但按照来源将农药分为化学农药、生物化学农药、微生物农药、植物源农药，其中微生物代谢物（农用抗生素）在登记方面要求等同于化学农药，不过一直没有明确的定义。此前一般认为生物农药包含后3类，即生物化学农药、微生物农药（含农药抗生素）和植物源农药。但是需要特别注意的是，今年8月农业农村部在十三届全国人大会议的答复中明确指出，生物农药主要包括生物化学农药、微生物农药和植物源农药，农用抗生素不包括在内。 至此，农用抗生素从生物农药中彻底除名。 在美国，生物农药是指来源于动植物，细菌，矿物质等天然材料或与天然来源结构相似，功能相同的农药，包括：生物化学农药（天然产生的），微生物农药，植物嵌入式保护剂。 生物农药的特点 关于生物农药的特点，也有多位学者进行了探讨和分析。目前，较为一致的观点是：专一性强，活性高；对环境安全；不易产生抗药性；对非靶标生物相对安全；开发利用途径多；作用机理不同于常规农药；种类繁多，研发的选择余地大。当然，还表现出作用速度较慢，开发及使用成本较高等特点。 生物农药产业化现状 全国生物农药生产企业200多家，生物农药产量14万吨，约占全国农药生产企业的6.7%，年产值约216.27亿元，占整个农药总产值的8%左右。某些明星产品如井冈霉素、赤霉素、阿维菌素、Bt四个品种的年产值均超过1亿元，且中国是井冈霉素、赤霉素和阿维菌素的最大生产国。苦参碱、阿泰灵、壳寡糖和芸苔素内酯等产品发展迅猛，市场份额逐年扩大。印楝素、鱼藤酮、白僵菌、绿僵菌、木霉菌等推广应用效果良好。害虫天敌的生产与利用技术达国际领先水平，例如赤眼蜂的年繁蜂量100亿头左右，应用面积133.3万hm2以上，是全球应用面积最大的国家。 我国生物农药登记情况汇总 （截止到2019年3月底） 01生物化学农药 共17余种有效成分，432个登记，涉及到218个生产企业。 主要有：乙烯利、赤霉酸、氨基寡糖素、吲哚乙酸、S-诱抗素等。登记数量最多的产品是乙烯利、赤霉酸和氨基寡糖素三大类，占了总数的58%。厂家主要是安邦电化(乙烯利系列)；海南正业中农(氨基寡糖素系列复配为主)；钱江生化、江苏丰源、江西新瑞丰、三浦百草等(赤霉酸系列);云南云大(芸苔素内酯系列)等等。 02 微生物农药 共22种有效成分，468个登记，205个生产企业。 主要有：苏云金杆菌、枯草芽孢杄菌、蜡质芽孢杄菌、棉铃虫核型多角体病毒、球孢白僵菌、木霉菌、斜纹夜蛾核型多角体病毒等。登记数量最多的前三大产品是苏云金杆菌、枯草芽孢杄菌和蜡质芽孢杄菌三大类，占了总数的73%。厂家主要是武汉科诺、武汉楚强、湖北康欣、江西天人、浦城绿安等等。 03 植物源农药 共11种有效成分，192个登记，涉及到124个生产企业。 主要有：烟碱、苦参碱、小檗碱、印楝素、鱼藤酮、藜芦碱、柠檬烯、芸苔素内酯、樟脑、除虫菊素、蛇床子素、苦皮藤素、桉油精、八角茴香油、大黄素甲醚、狼毒素、雷公藤甲素、香芹酚、大蒜素、右旋樟脑、莪术醇、补骨脂种子提取物、银杏果提取物、博落回提取物、甾烯醇、萜烯醇等。登记数量最多的前三大产品是苦参碱、鱼藤酮和印楝素三大类产品，占了总数的84%(苦参碱类产品就占了一半以上，57%)。厂家主要是成都新朝阳、清源保、广东园田、三浦百草、内蒙帅旗等。 前景与展望 尽管生物农药发展极为迅速，然而在其研发、应用及管理中均存在一些问题：新材料、低成本材料严重不足，导致生物农药新产品种类少，且成本高；活性测定、效果评判及产品质量标准尚不够严谨，限制了新产品研发速度；在产业化及应用中，工艺较为复杂或产率低、生产周期长、剂型不够丰富、施药技术落后、成本较高等问题限制了生物农药新产品的产量及推广应用；相关法律的缺失、政策保障缺乏以及知识产权的侵权等是生物农药管理中存在的严重问题。 针对上述问题，我们认为生物农药重点研发方向有如下几个方面： 01 活性生物资源的筛选 活性生物资源的筛选是生物农药新品种创制的重要源头，也是活性化合物新结构类型变化的重要来源，坚持从不同的环境中筛选活性微生物菌株和植物资源将为生物农药新产品的持续开发奠定坚实的基础。 02 生物农药新品种的创制与产业化 根据中国的资源优势，有针对性的开展生物农药新产品创制与转化，并通过工程化配套，生产出具有市场竞争力的生物农药新产品，为粮食安全生产和食品安全保驾护航。 03 基因挖掘 高毒力、高产、高稳定性工程菌株选育与构建及毒力(素)基因挖掘。 04 生物农药活性物质生物合成途径及生物反应器 由于植物源农药资源的有限性极大的限制了其应用与发展，生物合成技术在解决植物资源大规模生产上有广阔的应用前景。细胞培养、发状根培养及基因工程技术的发展，必将在植物源农药的研究开发和应用中发挥决定性的作用，与此相匹配的生物反应器研究为其产业化和规模化生产提供有效途径。 05 天然产物挥发物的研发与利用 利用精油类化合物易挥发、环境相容性好、易降解、毒性低、害虫不易产生抗性等优点，研制和开发符合人们对无公害化的纯天然源产品。 06 微生物组技术研究与应用 微生物组技术（土壤改良剂、种衣剂、杀线剂等）在种植业中可以降解农药、种子包衣、土壤酸化、盐碱化修复、土壤病虫害防治与保护农作物免受有害生物为害，将逐渐凸显其不可替代的作用。 07 生物农药的作物全程防控技术集成与应用 以生物农药为主的作物有害生物全程防控技术集成与应用。针对特定作物上可能发生的病、虫、草等制定出系统的防治方案，建立与应用以作物为主的全程病虫害生物农药防控技术体系，有效减少化学农药和化肥等投入品的使用，进而提升特色经济作物品质。 08 生物农药新剂型专用植保器械装备的应用研究 生物农药新剂型的研发应当遵循生物农药的特点，以安全、水基、控缓释、精准等为主，且应满足无人机施药的技术要求。植保无人机载液量较小，多采用低量喷洒技术，用水量少甚至可不用水，航空施药高度相对较低，飘移少，可空中悬停，与GPS系统配合，因此生物农药新剂型的研发应与上述特点相一致。 09 生物农药残渣综合利用及药肥水一体化研究 采用堆肥等方法处理生物农药残渣，并添加合适的微生物菌株，堆制出可防治多种植物病害的多功效有机药肥，以解决资源的循环利用。同时，将废物综合利用、农业措施与生物防治有机地结合起来，形成防治地下病虫害的一个新途径。 市场前景 随着中国“农产品安全和环境安全”战略需求的稳步推进，IPP理论（综合性农业生产与保护）也将越来越受到重视，而作为农业生产的重要投入品生物农药在IPP理论的实践中占有非常重要的地位，在解决上述生物农药产业发展关键瓶颈和重大发展难题的基础上，生物农药产业必将迎来新的发展机会，更应有其广阔的发展和使用的市场空间。
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