1991年的春天，对依阿华、约翰斯顿国际先锋育种公司来说，标志着一个新的纪元。这家公司是美国玉米种子生产的主要单位之一。他们放弃了长期依赖的化学杀虫剂，而转向生物治虫制剂，苏芸金杆菌（Bacillus thuringiensis）（Bt），用以防治田里的玉米螟。

但是，不必赞誉该公司的领先地位。过去的几个种植季节中，全国成千上万的种植者——其中许多是传统的主流派农民，而不是环境先锋成员——也同样下了决心，放弃曾在过去40年里支配杀虫剂市场的合成化学药剂，转而支持生物防治。贝克莱加利福尼亚大学的昆虫学家玛杰里 · 霍伊（Marjorie Hoy）说，“种植者们最近态度的改变，使我大吃一惊，他们都吵嚷着要用新技术栽培作物。”

杀虫剂工业界的一些科学家们反映，在过去的2~4年里，对开发新型化学杀虫剂而增加投资方面，采取了低姿态。却企望生产出更多有效的生物防治制剂。例如，加利福尼亚州帕罗 · 奥尔托 · 桑多日作物保护公司，正加倍努力于生物杀虫剂的研究和开发，同时还极大地扩充生物杀虫剂的生产规模。加州大学的霍伊预言道，虽然生物杀虫剂在美国每年为杀虫剂耗费的12亿美元中，目前只占很小的百分比。但在今后的10年中，其市场份额，将会有戏剧性地增加。

生物防治产品正在通过研究与开发渠道进展。范围从用信息素破坏交配行为，以保持出口在控制线以下，直到昆虫的病原体，包括细菌如Bt，病毒和真菌。

过去，这些制剂存在大量有待改进之处。所以，大部分主要的研究工作，也就针对着如何解决农民拒绝采用生物防治中存在的问题。例如，老产品苏芸金杆菌，早在50年代就已经有了小规模市场。Bt对昆虫是一种致死因子，在昆虫幼虫进食后，它能产生释放毒蛋白的孢子。

虽然已经证明，在树叶上喷撒孢子和蛋白晶体的混合剂，能有效地控制舞毒蛾。而对于其它的昆虫，Bt却很难取得主要的市场立足点。细菌有许多亚种，各自仅只对同类昆虫中很窄的范围有效。这种专一性是一种环境财富，同时，又是一种商业上的不利条件：市场安排任何一种单一的Bt变神的有利范围太窄了，但是，这种处境正在改变。

Bt是用发酵技术大量生产的，桑多日和阿波特实验室，两家制药大户，应用发酵技术的知识，在制造抗生素的几年之中，完善了Bt的生产过程，这极有助于Bt对化学杀虫剂进行有力的竞争，特别是用于高产值的作物，如草莓和莴苣。

但是，大的改进可能来自扩大Bt范围的基因工程方面。这项成就基于英国剑桥大学的大卫 · 艾拉尔（David Ellar）研究组独立完成的研究，以及后来西脱 · 华盛顿大学的海伦 · 怀特勒（Helen Whiteley）。他们发现大多数的Bt毒蛋白，有两个不同的功能带：一个是决定毒性侵袭什么昆虫种的结合带，而另一个是杀幼虫剂的活性。不过，从一个Bt菌株到另一个菌株，其结合带的氨基酸顺序具有显著的不同，而杀幼虫剂带对所有的毒性却大致相同。

这些发现表明，用有毒的片段和一些不同的结合带连结起来，制成的嵌合蛋白质，能够拓宽特定的Bt毒杀昆虫种的范围。这正是里维塞得 · 加利福尼亚大学的布赖恩 · 弗雷德里希（Brian Frederici）和他的同事们，发现他们用重组DNA技术把两个不同的Bt蛋白质融合在一起的结果：嵌合体蛋白质比原蛋白质对昆虫的毒性范围广得多。

基因工程方法也能用来诱导基因编码，使Bt毒性进入新的细菌种内。从而扩大毒性的实用范围。Bt本身原为一种土壤细菌。但是，有些实验室的研究人员已将Bt毒性基因移入生长在根内的荧光极毛杆菌（Pseudomonas fluorescens）中，以及生长在玉米维管束组织，或其它植物体内的、无害的Clavibacter xyli之中。如果用基因工程方法育成的细菌感染植物，就能用不断供应的杀虫蛋白质，防御昆虫的侵袭。圣地亚哥麦可精公司的安迪 · 巴恩斯（Andy Barnes）和弗兰克 · 盖尔特勒（Frank Gaertner）用基因工程菌控制Bt毒性，开发了另一条途径——他们认为这种方法在解决调节性迷宫时有一种优势，他们杀死工程菌，使包被在死寄主的细胞中产生更有效的Bt毒性。研究者们希望死的重铒微生物比活的更易于得到调节性认可，他期望他们的制剂由于具有长期贮藏寿命，和在大田中比其它形式的Bt更有长效性，而成为最受欢迎的生物防除剂。

但是，在过去几年内，最引人注目的基因工程成就，或许是把Bt毒性基因直接引进植物的基因组内，包括棉花、番茄和马铃薯。这些转基因植物对通常以它们为食的害也——分别为棉铃虫、番茄蛲虫和马铃薯?——增加了抗性。更有甚者，圣 · 路易斯的蒙桑图化学公司的大卫 · 菲斯奇荷夫（David Fisch hoff）和他的同事们，还表明他们用调整转移基因结构的方法，就能极大地增加植物细胞内Bt毒性的合成——植物的抗虫性。去年的田间试验表明，载有修饰Bt基因的棉株同用常规杀虫剂处理过的植株一样，两组都仅有4%的受害棉铃，而未经处理的对照则为30%。

有些研究组曾经试图开发昆虫病毒中的杆状病毒群（baculovirus group），作为杀虫剂。但迄今只获得有限度的成功。主要问题在于，病毒在田间进行有效杀灭的速度太慢。他们甚至还采用了基因工程方法，包括毒性基因编码或对靶昆虫有害的其它蛋白质。但是，雅典的乔治亚大学，路易斯 · 米勒（Lois Miller）和她的同事们，最近从雌螨身上分离出来的一种蛋白质，能很快地麻痹昆虫。诱导这种蛋白质基因编码进入杆状病毒基因组，米勒说：“有效地增进了杀灭速度。”被感染的昆虫由3~5天才死亡，提前到1~2天。

格兰纳多斯从另一途径研究病毒加速杀灭昆虫。他曾鉴定出一种破坏昆虫中央管的杆状病毒蛋白质。他说，在病毒中加入极微量一一甚至为毫微克——的蛋白质，来感染苜蓿环纹夜蛾，能减少杀灭昆虫的时间约12小时。格兰纳多斯建议用破坏昆虫消化道的方法，“增生因子蛋白质”即可让病毒很快地穿透昆虫。目前，格兰纳多斯正试验病毒蛋白、Bt和化学药剂的混合物，以确定杀灭昆虫的最佳配方。

真菌杀虫剂也开始获得一些成绩。例如，在博伊斯 · 汤普森研究所的研究人员安妮 · 海吉克（Anne Hajek）曾经开发了一种日本真菌Entomophaga maimaiga，用来防治舞毒蛾。这种真菌产生细小的孢子，侵染舞毒蛾幼虫，在其体内很快繁殖，对寄主产生毁灭性的结果。去年夏天的田间试验中，博伊斯 · 汤普森的研究者们发现这种真菌感染的土壤，使种植在那里的一小片橡树，防止了昆虫的侵扰。

城市的居民们在抗御他们难以对付的敌人——德国蟑螂的战争中，将会预期出现一种新式武器。马萨诸塞州阿姆黑斯特的生态科学公司，开发出的一种对付蟑螂的真菌杀虫剂，正处于进展阶段。这种真菌处于外表看来有点像“蟑螂汽车旅游旅馆”的化学引诱剂中，当蟑螂撞进来后，就沾上了死真菌，然后带回巢穴，传播给其它的蟑螂。

最后，关于信息素（外激素），即使目前还很昂贵，仍有扩大应用的希望。这些性引诱剂偶尔用来诱捕大量的昆虫。但是，用来监视虫口密度方面，已经取得极大的成功。它可察觉外来害虫，或者搅乱雄虫交配，从而使虫口不至增加到危害水平，这就可以使生产者做到或增或减，使杀虫剂的应用更为有效。

尽管研究者们确信，生物防治对杀虫剂市场中造成的明显损害，能给予最后的平衡。他们还是注意到生物制剂和化学药剂之间，具有极为显著的不同，对于害虫，生物防治是力求控制而不是全部歼灭，这就意味着使用者必须成为，把农田叫做人工生态系统的、熟练的观察者和管理者，正如先锋公司所证实的那样，这是可以办到的。

[Science，1991年4月12日]