一、微生物农药的开发经过
利用微生物产生的活性物质作为农药的研究,是在青霉素用发酵罐生产以后确立起来的,最初盛行于欧美各国。
1950年东京大学住木逾介教授,出席国际会议时了解到美国盛行用青霉素和链霉索防治植物病害,他回国后就开始进行微生物源农药的研究工作。东京大学农技研究组和抗生素研究室共同开发抗生素新农药的研究,是从1953年开始的,首先铃木桥雄发现了灭瘟素对防治稻瘟病有效。次年在全国的农业试验场进行了广泛的可行性试验,结果由于物质不够稳定未能取得预期的效果,但是通过这次试验人们对微生物农药的开发兴趣增加。1955年前后,先后发现能抗植物病原菌的灭稻瘟素A、杀稻瘟素S、稻瘟霉素、抗滴虫霉素、吸水菌素等多种抗生素。因此,在日本植物防疫协会中设立了农药用抗生素研究会,以促进微生物农药的开发。但是,由于上述活性物质大多数不稳定,田间试验未能充分奏效,以致不能实用。到1958年底,日本东大的米原等人从灭稻瘟素A生产菌的培养液中,发现了一种对枯草杆菌有抗性的物质,命名为杀稻瘟素S,只要用10~20 ppm的浓度,就能有效地防治稻瘟病。1959年到1960年两年内进行广泛的田间试验,确认了它们的效果,于1961年进行商品化生产。
由于杀稻瘟索的商品化,刺激了各大学以及企业研究所纷纷进行微生物农药的开发研究。东京大学-农技研组接着对防治水稻白叶枯病的抗生素农药进行开发,在1960年发现杀枯定对防治该病有效,同时在全国农业试验场确认了其防治效果,于1961年投入生产。
另外,微生物化工研究所的梅泽兵夫亦发现了春日霉素,它对防治稻瘟病有效;铃木三郎发现多氧霉素,对防治水稻纹枯病有效,它们分别于1965年和1967年实现商品化。嗣后由武田制药厂发现的有效霉素,对防治水稻纹枯病有显著效果,因此在1972年投入生产。以上3种微生物农药对人畜低毒,对植物无药害,在自然环境中很容易分解,是一种无公害的理想农药。
接着由中外制药厂筛选到杀虫抗生素,即杀蟥素,30在1974年实现商品化。1973年武田制药厂发现并生产灭粉霉素,对蔬菜的白粉病有特效。1984年由明治制果公司发现Bialaphos(双丙胺磷),已作为除草剂申请了专利。所以微生物农药现已包括杀菌剂、杀虫剂、除草剂。就是大家所熟知的植物生长调节素(赤霉素)也是由微生物产生的。
二、微生物农药的现状
目前,日本对农药的管理非常严格,凡是登记专利的新农药必须经过两年的慢性毒性试验,需耗费大量资金。所以近年来实现商品化的微生物农药只有双丙胺磷(2-氨基-4甲膦酰基丁酰-2氨基丙酰基丙氨酸)除草剂适应面很广,既可以除一年生杂草,又可除多年生灌木一类的杂草。与其他除草剂比较,其内吸移动和速效性更高,很可能开发成为国际性的大型新农药。现在明治制果公司通过细胞融合提高了生产效率?双丙胺膦是目前世界上用放线菌通过细胞融合实现商品化的第一个产品。
正在开发中的微生物农药还有日光霉素,它的化学结构和多氧霉素很相似,属核苷类的抗生素,这是从土壤中分离到的新抗生素。另外最近还发现有土壤微生物产生的杀虫剂Avermectins,也十分引人注目。它能够杀死作物的以及家庭的害虫,还能够杀死螨类和线虫。它的主要作用机制是对L-谷氨酸的脱碳酸代谢物的-氨基丁酸(GABA)有拮抗作用。而-氨基丁酸是神经传递物质,所以抑制它能够导致害虫死亡,但它对人畜却十分安全。
三、微生物农药的特点及展望
微生物农药的优点:1.分解快,不污染环境;2.单位面积的用量少;3.毒性比较低;4.用一般发酵的通用设备就能够进行多种物质的生产。缺点是.微量分析有一定困难;2.容易产生在公共卫生上的误解,对其宣传不够。人们总把抗生素认为是抗菌的物质,忽视了它杀虫、除草、调节作物生长的作用,所以笔者认为今后应称微生物农药为妥。
微生物农药作为高效低毒的农药,今后的研究和开发前景十分广阔。尤其是随着细胞融合、基因重组等生物技术的进步,一些有很高应用价值的生物活性物质有可能大批量生产,例如微生物除草剂双丙胺膦,是放线菌通过细胞融合提高产量的一个实例,它为微生物农药提供了大量发酵生产的可能性,需在这一领域扩大国际间的合作,共同进行开发。