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新型生物農(nóng)藥——印楝素

2017/4/8 11:43:55
印楝素是一種有多種毒殺害蟲作用的植物源活性物質(zhì)，存在于印楝屬印楝植物種核和葉子中。

【印楝殺蟲的有效成分和性質(zhì)】
印楝殺蟲的有效成分是以印楝素為主，其分布于印楝種子、樹皮、樹葉等部位。印楝種子是制備無公害植物農(nóng)藥，防止化學(xué)農(nóng)藥污染的原料。印楝素主要為三萜類物質(zhì)，與類固醇、甾類有機(jī)化合物等激素物質(zhì)結(jié)構(gòu)相似。印楝素對直翅目、鱗翅目、鞘翅目等害蟲表現(xiàn)出較高的特異性抑制功能，而且不傷天敵，對高等動物安全。因此印楝素被公認(rèn)為開發(fā)最為成功的具有現(xiàn)代意義的植物源農(nóng)藥，是最適用于作物整體管理和有害生物綜合治理的一項(xiàng)植保措施。用3%印楝素稀釋1000~3000倍液，可用于防治蔬菜上許多難于防治的重要害蟲，如溫室白粉虱、小菜蛾、蚜蟲、葉螨等。印楝提取物除了對害蟲、害螨具有抑制作用外，也對植物病原菌、線蟲有抑制作用，印楝制劑用于防治果樹和作物的葉斑病、霜霉病、白粉病等多種病害。

目前，由于農(nóng)藥和化肥的大量使用，我國土壤及其他生態(tài)環(huán)境已經(jīng)遭到污染，生物農(nóng)藥的出現(xiàn)象征著農(nóng)藥新紀(jì)元的開始。隨著科技的發(fā)展，農(nóng)藥行業(yè)研發(fā)逐漸走上正軌渠道，而面對高毒、低效、污染嚴(yán)重的退市，研制生物農(nóng)藥是當(dāng)前農(nóng)藥行業(yè)必須突破的難題。


世界普遍重視的無公害農(nóng)藥研制課題，日前在云南省獲得新的突破。我國知名科研院所、高等院校、風(fēng)險投資公司和生產(chǎn)企業(yè)協(xié)同攻關(guān)、以產(chǎn)業(yè)化規(guī)模開發(fā)并生產(chǎn)出了新型生物農(nóng)藥——印楝素，標(biāo)志我國在這一領(lǐng)域的研究已躍居國際先進(jìn)水平，并展示出廣闊的市場前景。制備印楝素的植物——印楝樹，屬楝科常綠喬木，是一種防治干熱地區(qū)荒漠化的優(yōu)良樹種和制備無公害生物農(nóng)藥利用價值最高的植物，促使全世界許多國家紛紛對其進(jìn)行研究，開發(fā)和利用。


目前，這項(xiàng)研究已取得重大成果，從印楝種子中分離和完成化學(xué)結(jié)構(gòu)的印楝素類化合物達(dá)16個，其中有4個是國外尚未發(fā)現(xiàn)的新物質(zhì)，在化學(xué)基礎(chǔ)研究上已與國外的進(jìn)展同步，已生產(chǎn)出0.3%印楝素制劑、70%印楝油制劑、10%印楝素原油，以及昆蟲信息素三化螟、亞洲玉米螟、甜菜夜蛾、斜紋夜蛾、小菜蛾等產(chǎn)品，并制定了產(chǎn)品化學(xué)、原料藥、制劑的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，建立了一套與國際接軌的檢測和控制方法。預(yù)計項(xiàng)目經(jīng)一年建設(shè)投產(chǎn)后，可達(dá)到年產(chǎn)0.3%印楝素制劑67萬立升、印楝油250噸、誘捕器300萬套、誘芯1500萬只的規(guī)模。

【印楝提取物的殺蟲作用機(jī)理】

印楝提取物的活性成分在結(jié)構(gòu)和成分上與昆蟲體內(nèi)許多激素類物質(zhì)相似。當(dāng)害蟲吸食這些印楝活性成分后，自身體內(nèi)激素平衡被破壞，內(nèi)分泌系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)失常，新陳代謝、生長發(fā)育失調(diào)，大腦和身體各部分功能紊亂，以致生殖功能喪失，不能繁衍后代，最終使昆蟲群體數(shù)量下降。例如，印楝活性成分Azadirachtin、Salannin和Nimbin都具有三萜類物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)與昆蟲體內(nèi)的某些激素荷爾蒙結(jié)構(gòu)相似，當(dāng)這些活性成分進(jìn)入昆蟲體內(nèi)后，許多昆蟲生長發(fā)育所必需的激素類物質(zhì)的產(chǎn)生和釋放被抑制，作為替代品，這些“模擬的荷爾蒙”參與了昆蟲的新陳代謝活動，使昆蟲的生長發(fā)育受到了嚴(yán)重的破壞。


【印楝殺蟲作用的主要方式】

印楝提取物抗蟲活性成分多，而且結(jié)構(gòu)不相同，在不向情況下對不同種類害蟲的抗蟲作用方式也不同。中國水稻研究所的科學(xué)家認(rèn)為，主要有以下幾種：


1. 使害蟲對植物產(chǎn)生厭惡和排斥感

例如，稻株用3%印楝油超低容量噴霧后，其上褐飛虱成蟲的降落數(shù)量減少，表現(xiàn)出明顯的嗅覺忌避作用，昆蟲拒絕與處理后的稻株接觸。


2. 阻止或降低雌蟲產(chǎn)卵

印楝油、印楝葉和種核提取物對某些鱗翅目、雙翅目和鞘翅目昆蟲，如棉鈴蟲、絲光綠蠅和豆象的雌蟲產(chǎn)卵有驅(qū)避作用。


3. 阻礙害蟲取食與正常發(fā)育

對鱗翅目害蟲菜粉蝶幼蟲的拒食機(jī)制的研究結(jié)果表明，萊粉蝶幼蟲的口器上有對印楝素敏感的感覺器，其拒食原理為印楝素不斷激活了昆蟲下顎栓錐感器的厭食神經(jīng)原，而且還抑制了引起食欲的神經(jīng)原的信號發(fā)放。用不同濃度的印楝衍生物處理幼蟲，能導(dǎo)致幼蟲蛻皮延遲，蛻皮不完全（畸形）和蛻皮時死亡。如將印楝素（0.75mg/kg體重）注射到美洲大蠊的一、二齡若蟲體內(nèi)，可見若蟲蛻皮畸形。濃度更高可使若蟲全部死亡。研究還表明，印楝提取物可抑制和破壞害蟲成蟲、若蟲、卵和蛹的生長發(fā)育。如印楝素對某些半翅目昆蟲可單獨(dú)表現(xiàn)出保幼激素或蛻皮激素方面的效應(yīng)，將印楝素通過血液飼料導(dǎo)入吸血蝽四齡若蟲體內(nèi)，用同樣的方法導(dǎo)入蛻皮激素和保幼激素，可見其能抵削印楝素的作用。對其機(jī)制的研究表明，印楝素首先影響昆蟲的中樞神經(jīng)及其內(nèi)分泌系統(tǒng)，干擾某些調(diào)節(jié)蛻皮激素合成和釋放的傳遞介質(zhì)，干擾大腦神經(jīng)肽的生成，從而抑制了昆蟲的生長發(fā)育。


4.使昆蟲成蟲產(chǎn)卵力下降并使卵不育

用6%的印楝油處理稻株，白背飛虱和二點(diǎn)黑尾葉蟬的產(chǎn)卵量大大降低，且所產(chǎn)的卵不能孵化。對印楝素干擾產(chǎn)卵的毒理研究表明，把印楝素注入羽化后2~10天熱帶飛蝗雌蟲的體內(nèi)，卵包囊的生產(chǎn)受到抑制。這主要是印楝素阻止了保幼激素的產(chǎn)生，從而阻止了脂肪體內(nèi)卵黃蛋白的合成和卵的生成，也有可能是通過激素控制，干擾了卵黃原蛋白的結(jié)果。此時正值卵子發(fā)生末期，處理雌蟲的卵巢中蛻皮激素濃度比對照大大的下降，這是神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)受干擾的結(jié)果。因此，印楝素作用于神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)，干擾了保幼激素、蛻皮激素和卵黃原蛋白的產(chǎn)生，從而減少了卵的生成量。此外，印楝提取物還可通過毒殺成蟲、若蟲，破壞昆蟲的交配及異性間的聯(lián)系，引發(fā)昆蟲新陳代謝的變異及抑制害蟲幾丁質(zhì)的形成等，從而降低蟲口密度。


【印楝素應(yīng)用于作物的防治對象及防治方法】

1.【大棚西芹】 在盛發(fā)期防治美洲斑潛蠅、白粉虱、小菜蛾等蟲害，用0.3%印楝素1000倍液噴施，或用0.3%印楝素300～500倍液混配有機(jī)葉面肥噴施，或在噴施其他非堿性物質(zhì)時，將印楝素以1000～1500倍液混配噴施，防控害蟲可達(dá)20～30天。


2.【露地甘藍(lán)】 在上午日出后甘藍(lán)田出現(xiàn)交配的小菜蛾、菜粉蝶、甘藍(lán)夜蛾低飛時，于當(dāng)天午后用0.3%印楝素800～1200倍液噴霧。在菜青蟲、小菜蛾等幼蟲未散堆或在1～2齡期用0.3%印楝素1000倍液；3～4齡期用800～1000倍液；5～6齡期500倍液加上1.8%阿維菌素1000倍液噴霧。


3. 【番茄、茄子】在第二穗花蕾將要開放時，用0.3%印楝素1000噴霧，或混配其他非堿性殺菌劑、葉面肥等噴霧。在棉鈴蟲、煙青蟲、螨類、蚜蟲的初現(xiàn)期，用0.3%印楝素1000～1200倍液噴霧，害蟲盛發(fā)期用500～800倍液，間隔5天再噴1次。對于茄子紅蜘蛛，在噴霧印楝素時混入尿素和1.8%阿維菌素1500倍液噴霧。


4. 【瓜類】在定植苗時，在澆灌的水中加入1/800的印楝素防病時結(jié)合噴施非堿性殺菌劑混入0.3%印楝素1200～1500倍液，可防治苗期病蟲。在瓜蚜、黃守瓜、金龜子類等幼齡期，用0.3%印楝素800倍液加上20%氰戊菊酯乳油2000～3000倍液，間隔7～10天噴1次。


5. 【果樹】在摘果后5～7天，用0.3%印楝素1000倍液加上0.5%氨基寡糖素500倍液再加上有機(jī)多元葉面肥混合噴霧，間隔7天再噴1次，可健身壯株防治害蟲借宿主 越冬，減輕翌年為害。春季在果樹現(xiàn)15%～20%花蕾時，再噴施0.3%印楝素500～800倍液。防治潛葉蛾、紅蜘蛛、銹壁虱、食心蟲、天幕毛蟲、蚜蟲等，在初見期或盛發(fā)期，用0.3%印楝素800～1000倍液＋20%殺滅菌酯1500倍液噴霧，間隔7天再噴1次，再間隔10天用0.3%印楝素1000～1500倍液＋18%阿維菌素2000倍液噴霧，可達(dá)到防治目的。


6. 【水稻】在秧田栽插前3天，用0.3%印楝素500倍液澆施于苗床，可防治緩苗期間稻潛葉蠅、二化螟、三化螟、稻水象甲為害。在分蘗期用0.3%印楝素500～800倍液噴霧，間隔7～10天再噴1次0.3%印楝素100～1500倍液，可防治稻蝗、稻飛虱、稻縱卷葉螟、稻苞蟲、稻椿象等。掌握在低齡期、卵孵化期用0.3%印楝素800～1000倍液噴殺，盛發(fā)期用0.3%印楝素500倍液噴霧，噴后5天再用0.3%印楝素1500～2000倍液＋1.8%阿維菌素2000倍液防治1次。


7.【棉花】防治棉蚜和棉鈴蟲，重點(diǎn)在全田20%棉花現(xiàn)鈴時，用0.3%印楝素800倍液噴霧，間隔5天后再噴霧1次0.3%印楝素1200～1500倍液。在其他生育階段或沒有進(jìn)行生物農(nóng)藥預(yù)防時出現(xiàn)棉蚜為害，用0.3%印楝素1000倍液＋10%吡蟲啉1000倍液混合噴施；出現(xiàn)棉鈴蟲為害則用0.3%印楝素800倍液＋1.8%阿維菌素1500倍液噴霧。


8.【煙草】在定植后5～7天，用0.3%印楝素1500倍液噴霧葉片，間隔7～10天再噴1次，可防治煙青蟲、煙蚜、煙紅蜘蛛。當(dāng)煙蚜在各葉片背面有“窩子蜜”時，用0.3%印楝素1000倍液＋10%醚菊酯懸浮劑450倍液噴霧。煙青蟲在3齡內(nèi)用0.3%印楝素噴霧；煙青蟲在4齡以上用0.3%印楝素800倍液＋蘇云金桿菌可濕性粉劑150倍液噴霧，間隔8～10天再噴1次。


9.【玉米】主要防治玉米螟。在春玉米喇叭口期，用0.3%印楝素1000倍液向喇叭口內(nèi)滴灌。對于遷移為害性夜盜蟲，在3齡內(nèi)用0.3%印楝素1000倍液、4齡以上用500倍液噴霧。


10.【花卉】栽植時在澆定植水中加入印楝素。生長期間，蟲害發(fā)生前用0.3%印楝素1500～2000倍液噴霧，或配合其他非堿性殺菌劑噴霧。防治棚室內(nèi)栽培花卉上的紅蜘蛛、蚜蟲、食心蟲、卷葉蛾、潛葉蠅等害蟲，在采摘一茬花卉后用0.3%印楝素800～1000倍液配合靶 標(biāo)性農(nóng)藥噴殺；防治玫瑰花葉片紅蜘蛛，摘花后用0.3%印楝素500倍液＋1.8%阿維菌素1500倍液，或用0.3%奧達(dá)印楝素600倍液噴殺，效果良好。


11.【茶葉】防治茶蚜、茶黃薊馬、茶橙癭螨、茶卷葉蛾、茶尺蠖等害蟲，從3月份開始用0.3%印楝素1000倍液噴霧，每隔7～10天噴1次，其后隔8～12天、10～15天再噴1次。發(fā)現(xiàn)蟲害在幼齡期，及時用0.3%印楝素300～500倍液噴殺，或用0.3%印楝素1000～1500倍液配合靶標(biāo)高效低毒、低殘留化學(xué)制劑噴殺。


12.【城市園林】 防治古樹名木害蟲，給樹體掛點(diǎn)滴，在距地表1.5～1.7米高處，將裝有0.3%印楝素10～15倍液的點(diǎn)滴針頭嵌入于皮下形成層中，依靠樹液的流動，將印楝素疏導(dǎo)到樹體各部位，可殺死 樹體內(nèi)外害蟲，使樹體活性增強(qiáng)。防治其他樹木害蟲，每年在展全葉后1周，用0.3%印楝素1500～2000倍液全面噴霧；以后在害蟲遷飛交尾期噴霧0.3%印楝素800～1000倍液，防蟲環(huán)保安全、經(jīng)濟(jì)有效。


13.【根結(jié)線蟲】 種子處理，用0.3%印楝素原液按種子量的1/100進(jìn)行混拌均勻后，陰干播種。定植時將印楝素與幾丁聚糖配合使用，用0.3%印楝素800倍液加幾丁聚糖500倍液秧苗蘸根；栽苗澆水用0.3%印楝素1000倍液加入幾丁聚糖1000倍液。在秧苗緩苗后，再用上述藥劑各1000倍液混合澆灌根部。在植株生長期間，高溫、高光條件下發(fā)現(xiàn)葉片萎蔫或生長點(diǎn)外3葉顏色無梯度差多為線蟲為害，可用0.3%印楝素600～800倍液＋幾丁聚糖600～800倍液全田灌根防治，可收到良好效果。

【印楝的安全性】

從上面的描述，已可看出其安全性。盡管如此，按農(nóng)藥管理的要求，在辦理登記注冊過程中，仍需完成毒理學(xué)醫(yī)學(xué)資料及生態(tài)資料。盡管印楝本身十分安全，但對于生產(chǎn)企業(yè)，從收購印楝果實(shí)到干燥、貯藏、提取、加工成劑型的過程中，對可能影響產(chǎn)品毒性的幾種易變因素必須嚴(yán)加控制。如提取物的自然類別，種核提取中三萜類、檸檬素類的比例，污染的提取物可能產(chǎn)生的黃曲霉素，以及溶劑的毒性等。對環(huán)境生態(tài)方面的測定表明，印楝素對天敵昆蟲繭蜂、七星瓢蟲、蜘蛛、螞蟻、蜜蜂、鳥類都是安全的。


【印楝產(chǎn)業(yè)化前景及建議】

世界上大約有1600種有殺蟲作用的植物，印楝殺蟲譜廣，殺蟲效率高。它通過影響昆蟲不同生長發(fā)育階段的新陳代謝，改變昆蟲體內(nèi)激素平衡，破壞了昆蟲正常的生長發(fā)育。此外，它還通過影響昆蟲變態(tài)和使昆蟲不育等多種方式殺滅害蟲，對環(huán)境無污染，對害蟲天敵安全，且害蟲不易對它產(chǎn)生抗性，完全符合綜合防治的要求。因而它具有廣泛的應(yīng)用前景，是未來許多合成農(nóng)藥的理想替代品。


印楝集經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會效益為一體，其產(chǎn)業(yè)化前景十分廣闊。美國印楝農(nóng)藥生產(chǎn)發(fā)展最快，產(chǎn)品最多，獲利。而中國引種印楝的時間還不長，研究不夠深入，也還存在種源混亂，無統(tǒng)一發(fā)展規(guī)劃等很多問題。針對存在的問題，政府部門應(yīng)高度重視，，加大投資力度，加強(qiáng)宏觀調(diào)控，各科研部門、科技工作者應(yīng)廣泛加強(qiáng)聯(lián)合，協(xié)作攻關(guān)，盡早開發(fā)和廣泛應(yīng)用植物源農(nóng)藥印楝，這將會為發(fā)展無公害農(nóng)業(yè)，生產(chǎn)無公害農(nóng)產(chǎn)品提供保證。
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