第4卷第4期农药学学报V ol.4 N o.4 2002年12月C HIN ESE J O U RN AL O F P EST ICID E SCIEN CE December2002
除草剂生物筛选研究进展
王树凤1*, 徐礼根2, 马建义3, 陈 杰4
(1.中国亚热带林研究所生物技术室,浙江富阳311400;2.浙江大学生命科学学院,浙江杭州310012; 3.浙江省林学院资源与环境系,浙江临安311300;4.国家南方农药创制中心浙江基地,浙江杭州310023)
摘要:生物筛选是除草剂研制开发的重要组成部分。综述了近年来除草剂生物筛选技术的发展概
况,重点介绍了除草剂筛选新方法——高通量筛选技术,并指出我国在除草剂筛选方面存在的不足
以及解决方案。
关键词:除草剂;生物筛选;高通量筛选;组合化学
中图分类号:S482.4 文献标识码:A 文章编号:1008-7303(2002)04-0003-07
农药在保护农作物免受有害生物侵害,保证其产量和质量方面起着举足轻重的作用。目前新农药不断出现,同时又不断淘汰和限制了药效差、存在毒性和环境问题的部分农药品种的应用,因此农药品种一直处于不断更新的动态发展中,在这种情况下新农药的创制开发成为世界农药界竞争的焦点。然而由于新药登记严格的环境要求以及生物对农药抗性问题的加重,新农药的创制变得越来越困难,约10万个化合物才有一个能转化为市场化的新农药[1]。但近年来由于组合化学(com bina to rial chemistry)在化学合成中的应用,使得化合物合成的速度大大提高,一个公司年合成能力可达几十万个化合物,这样,被誉为新农药研究开发“眼睛”的生物筛选(bio logical screening)变得越来越重要。
除草剂是与人类生存活动密切相关的一类重要农药,自1942年美国的P.W. Zim merman和 A.E.H itchcock发现2,4-D的除草活性以来,除草剂工业飞速发展,在三大类农药中,除草剂占的比例达47%之多[2]。除草剂的生物筛选是指利用各种生物测定技术从大量合成的化合物中发现除草活性的新化合物的过程,筛选程序一般要经过室内初筛——盆栽试验——田间试验三个步骤[3,4]。
除草剂的研发已有半个多世纪,用于除草剂生物筛选的生测方法有很多,并且不断有新的方法被建立。世界各大农药公司也已建立了自成体系的规范化的筛选系统,并根据形势的发展而不断进行改进与完善,原来的常规活体筛选现已发展到高通量筛选(high-th roug hput screening简称HT S,也可称为high-throughput bioassay screening,HTBS)甚至超高通量筛选(ultra high-th ro ug hput screening,U HTS)[1]。
1 常规筛选
常规筛选一般是利用生物活体作靶标,通过观察靶标生物对新化合物在生长发育、形态特征、生理生化等方面的反应来判断新化合物的生物活性。除草剂的作用方式很多,如抑制光合
①作者简介:王树凤(1977-),女,山东潍坊人,硕士,目前在国家南方农药创制中心浙江基地从事新除草剂的
生物筛选模式研究.
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作用、呼吸作用、细胞分裂,干扰蛋白质、脂类、叶绿素等的生物合成以及生长的激素控制等,因此在进行除草剂活性初筛时,应根据新化合物的不同作用方式选择不同的靶标生物和相应的筛选方法。特别是对于定向筛选而言,这一点尤为重要。常用作筛选的单子叶植物有稗草Echinoc hloa crus-galli Beaur.、燕麦Arena fatua L.、马唐Digitaria sanguinalis(L.)Sco p.、小麦Triticum monoc ocum、高粱Sorghum bicolor(L.)Mo ench,双子叶植物有油菜Brassica napus、亚麻Linum ustitatissimum L.、黄瓜Cucum is sativas L.、萝卜Raphanus sativas L.和牵牛花Ipormoea nil(L.)Roth等[5];在筛选技术方面,国内外也建立了许多用于筛选不同种类除草剂的生物测定方法,主要有:培养皿法、小杯法、稗草胚轴法、高粱法、去胚乳小麦幼苗法、玉米幼苗法、萝卜子叶法、浮萍法、绿藻法、黄瓜幼苗形态法、烟草叶片浸渍法等[5]。
对于随机合成的化合物,则必须要进行随机筛选或普筛。为了减少漏筛的几率,往往需要将几种筛选方法联用。例如20世纪70年代我国有关研究单位开展了除草剂简易初筛方法的研究,建立了高粱法、小球藻法和萝卜子叶法为主的筛选模式,将这3种方法联用,对所有试验除草剂都有反应,且抑制生长50%的浓度均在100mg/L以下,因而可将上述方法联用作为简易的初筛模式[3]。目前我国从事新农药创制的各个基地在进行除草剂筛选时,初筛主要是采用培养皿法,也称种子萌发法,将选定的靶标生物的种子放入铺有双层滤纸的培养皿中,加入单一剂量或3～5个梯度剂量的新化合物,然后放入人工气候箱中培养,7d后对种子的萌发率、根或茎的抑制情况、鲜重等指标进行统计,计算抑制率为50%时的化合物浓度,从而判断化合物是否出线。但研究发现[6],培养皿法对大部分光合作用抑制型除草剂难以检出。
常规筛选由于采用生物活体作靶标,包含生物体的全部信息,与在田间条件下获得的结果更加接近,而且不容易漏筛,所以国外有些公司把某些作用较明确的新化合物直接进行常规药效试验,而省略了第一步的生物活性初筛。但常规筛选由于受生物体本身生长规律的限制,筛选周期比较长,一般为7d左右;其次,常规筛选的化合物用量比较大,而且对于那些溶解度小、在植物体内传导性差的化合物需要助剂以使其均匀分布于植物表面,助剂的使用必然会影响化合物的药效;另外,常规筛选的工作量也比较大,在人力、物力方面比较浪费。所有这些都决定了常规筛选难以达到标准化、自动化、规范化的操作,因而限制了年筛选的化合物量。如采用活体常规筛选,我国年筛选量仅1000～2000只化合物,国外大型农药公司也只有5000～10000只化合物[7],这样的筛选速度远远不能适应组合化学合成的筛选。
2 高通量筛选
2.1 高通量筛选的产生
目前,国外越来越多的大农药公司在新农药研发中采用组合化学工艺,运用“液相机器人”和固相自动化实现了化合物合成全自动化,包括制备、分离纯化、分析测试、实验数据记录及整理、化合物注册存入数据库的全过程的自动化,使得化合物的合成速度大大提高,例如Zeneca 农化公司的Zymark机器人系统一次运行可合成50～100个化合物,相当于一个专家组的工作,一个公司年合成能力可达几十万个化合物[7]。组合化学具有高效率、多样分子合成的特点,在短时间内可以合成成千上万个化合物,如果没有与之相适应的高效率筛选手段,组合化学无法发展,这就是高通量筛选得以发展的重要背景。这是一种将组合化学、基因组研究、生物信息
和自动化仪器、机器人等先进技术进行有机组合而形成的全新的高效筛选体系,使得国外大型农药公司年筛选量由原来的5000～10000个化合物增加到了10万个化合物,其筛选效率提高了10倍。特别是组合化学在新药发现中的地位确立以后,高通量筛选技术日益受到重视,发展也很快。
2.2高通量筛选的技术关键
高通量筛选涉及到3种基本技术[8]:自动化技术、生物评价微量化技术和计算机软件技术。
在自动化技术方面,国外已有很多产品。这些产品基本分为两大类型,一种是通用型设备,如机器人手臂、自动移液器、微孔板读数计、震荡孵温仪、清洗器等,在工业筛选的常规性操作中,几乎每一个步骤都已有自动化操作的仪器供选用。另一种自动化产品是组建型设备,即将多种通用型单一操作仪组建成一个筛选系统。它与通用型设备最重要的差别是:它包含有已微量化、敏感化的生物评价体系和相应的计算机软件系统。
在微量化技术方面,目前组建型的高通量筛选仪的生物评价体系可测定的信号包括:放射性活性、颜色、发光和荧光等。测定的指标包括受体与配体的结合能力和细胞的功能状态,如细胞内钙浓度、细胞内pH 值、膜电位、膜的离子流动等。绝大多数高通量筛选仪采取多孔板形式,其中96孔板是标准形式。为了追求更高通量的筛选或称超高通量筛选,很多研制生产单位正在进一步使生物反应微量化、敏感化,使其能在更密集的孔板上进行。例如拜耳公司目前已有用于液闪评价和发光酶报告基困评价(luciferase reporter gene assays )的384孔板;PE 公司和BD 公司共同研制的共聚焦式高通量荧光筛选系统(FM A T8100)也可以通过定量检测384孔板上的荧光强度来分析样品与不同先导物处理后的相互作用[9]
。有的还在追求864孔板、1536孔板的筛选方式,它们是否能成功,关键在于生物反应的微量化,但并不是所有的生物评价法都可微量化,特别是操作仪器的精确度、收集器和滤板的微型化的问题,还得看它们能否精确地操作极微量的生物样品。一般来讲[8],96孔板中每孔反应体系的总容积约100～300μL ,384孔板每孔反应体系容积可降至30～75μL ,再微型化至864孔板、1536孔板,其反应容积进一步减小,即使反应信号强度足够,但操作精度是否可行,尚须有相应的纳米技术予以保证。但是从技术发展趋势上看,超高通量筛选的实现只是时间问题。
2.3 高通量筛选技术的应用
除草剂的高通量筛选主要应用于除草剂的活性初筛阶段,对新化合物的生物活性作第一次评价,有活体筛选和离体筛选之分。活体筛选用生物全体做靶标,利用组织培养技术实现格式化、微型化、自动化和微量化,时间需要5～7d,容器缩小1/50～1/100,需要化合物量为毫克或微克,操作及数据处理全部自动化。高效离体筛选是采用离体单细胞、酶、受体、细胞器或基因组为靶标,利用化合物对靶标所参与的生理生化反应的抑制来判断化合物活性的有无。离体筛选的数据分析系统也采用了先进的生化及生物工程技术手段如比色法、放射性同位素标记法、全细胞启动基因记载法[7]等,并实现了数据自动分析处理等。但无论是活体筛选还是离体筛选,其操作一般都是基于多孔板形式。
2.3.1 高效活体筛选 例如Zeneca 公司[7]进行除草剂初筛时,在多孔板的每个微孔中注入琼脂糖培养基(含单一剂量待测化合物),将杂草种子放入微孔中。测试板封好放入生长培养箱,在合适的条件下培养7d,然后对植物的化学损伤和症状进行评价。但这种方法对光合作用No 5.4王树凤等:除草剂生物筛选研究进展
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型除草剂仍然难以检出,而且筛选周期仍然受生物体生长规律的限制而无法缩短。
高通量活体筛选的靶标除了农业上一些重要的杂草和作物以外,还可以是一些对药剂敏感的指示生物,如单细胞的藻类。例如拜耳公司采用的藻类微型测试系统[10],Michel[11]等也曾用栅列藻Scenedesmus acutus评价氯乙酰胺类化合物的活性。我国马建义等[12]用蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa作为靶标对20多种除草剂进行活性评价,发现蛋白核小球藻不仅对光合作用型除草剂敏感,而且对其他作用方式的除草剂也很敏感,因而建议将其作为活体高通量筛选的靶标用于除草剂活性初筛中。
2.3.2 离体细胞悬浮培养法 BASF公司最近采用小麦Triticum monoc ocum、玉米Zey m ays 和油菜Brassica napus的自由细胞进行异养悬浮培养[6]。筛选时,待测化合物溶于丙酮后注入试管中,再加入对数期的细胞悬液,试管放在400r/min摇床上于25℃黑暗中培养8d,然后用微电极测培养基的电导率,电导率的减少与细胞生长量的增加成反比,结果以相对于对照组的生长抑制率表示。并指出,与全株植物筛选相比,离体异养细胞悬浮培养法具有如下优点:不受季节和气候的限制;所需的空间小;待测物质用量少,仅以毫克计;细胞材料具有相同的基因型和代谢活性;不需要表面活性剂及其他辅助性成分;能够检测到那些在整株植物试验中穿透力差和运输困难的物质;短期内能够检测大量化合物等。更重要的是离体异养细胞悬浮培养法还能检测到具有潜在生物活性的化合物。Hans H.Harms[13]也曾用小麦Triticum aestivum L.、玉米Zea mays L.、蕃茄Lyc opersicon esculentum Mill.等植物的细胞悬浮培养液评价五氯苯酚的毒性和代谢,结果发现细胞悬浮培养法与整株植物测试的结果基本一致,但细胞悬浮培养法可以更快速地获得结果,并节省分析费用,因此可以将细胞悬浮培养法作为一种良好的评价系统用来发现异源的植物毒性物质。
2.3.3 离体酶筛选 大多数除草剂都是与生物体内某种特定的酶或受体结合,发生生物化学反应而表现活性的,因此人们可以以杂草的某种酶为靶标,直接筛选靶标酶的抑制剂。目前发现的除草剂的靶标酶主要有乙酰辅酶A羧化酶(Acety l-Co A carbox ylase,ACCa se)、乙酰乳酸合成酶(Acetolactate sy nthase,ALS)、原卟啉原氧化酶(Pro tox)、谷氨酰胺合成酶(Glutamine sy nthase,GS)、5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸(EPS P)合成酶等十几种[14]。国外大型的农药公司一般基于这些靶标酶建立起各种特异的筛选模型,利用比色法、放射性标记法等检测手段评价测试系统的反应。例如Zeneca公司利用比色分析法进行的各种离体酶测试[8],一般酶与底物反应会产生不同的颜色反应,利用颜色反应直接或间接记录底物的消失或产物的出现来判断化合物活性的有无及大小。例如线粒体呼吸中的电子传递可以通过记录340nm 处N ADH的氧化反应来测量;在W-氨基亮氨酸脱氢酶的测试中,四吡咯(tetrapyrro les)生物合成的早期步骤会产生胆色素原,可以直接测量550nm处胆色素原的吸光度。有时还可以通过转换产物来间接测量,最常用的是转换为无机磷酸(P i),在630nm处测其吸光度。例如乙酰辅酶A羧化酶、谷氨酰胺合成酶、法呢基焦磷酸合成酶(Farnesyl py ro phosphate synthase, FPPS)等都可以通过化学反应将产物转化为无机磷酸进行测试。
利用离体酶测试法进行筛选的关键是如何发现更多的新作用靶标酶,并在此基础上建立各种特异性强的新筛选模型。基因组学(Genomics)[1]在药物设计中的应用使得人们可以找到除已知靶标酶以外的成百上千个新靶标,从理论上来说,这些靶标都可以作为新除草剂攻击的
位点,以这些靶标酶为基础建立一系列的筛选模型,大大拓宽了创制新除草剂的空间。美国范例遗传公司利用基因组学目前已发现第一百个新型除草剂靶标,并与拜耳公司合作将其用于除草剂的高通量筛选。我国在“八五”期间也立项开展乙酰乳酸合成酶筛选除草剂的研究,但离真正用于筛选工作尚有一段距离。
2.3.4 免疫筛选法 这种方法最早开始于20世纪60年代,其原理是利用了活的生物体对外来物质的自然反应,即抗原-抗体反应。例如最常用的酶联免疫测试(Enzyme linked im munosorbent a ssay s,ELISA ),其中有一种农药测试法——RaPID (Ra pid pesticide im muno detectio n assay s)测试法,该方法是将选择性抗体与结合了酶的磁性固体微粒相结合,形成一个酶反应系统,用以测试、筛选农药。免疫测试法具有快速、敏感、效率高等优点,每小时可以分析样品达30个,对专一性抗体高度敏感,最低检测浓度可达μg /L 级。但免疫测试的专一性不强,因为一种酶系可能对结构相似的一大类农药起反应,而不是对单独的化合物起反应,因此很难将同一类化合物的活性分清。
2.4 高通量筛选与常规筛选的相关性问题
虽然目前各大农药公司投入了相当的人力、财力开展高通量筛选研究,特别是离体酶筛选,但这并不意味着就可以淘汰常规活体筛选了。因为离体筛选不包含生物体的全部信息,只能筛选某一作用机制的除草剂,而对于非该作用机制的化合物的活性则不能检出;同时,由于化合物在活体内还会受吸收、传导、代谢等因素的影响,所以离体靶标的活性并不一定代表化合物的温室活性,有时甚至会产生较大的差异,因此高通量离体筛选与常规活体筛选结果的差异是各大公司一直在探索的问题之一。在实际的操作中,仍然是以常规活体筛选结果为主要参考,离体筛选结果为辅。
但近年来由于开发农药难度的加大和竞争的加剧,各农药公司纷纷采用快速而简便的高通量筛选来发现新化合物的活性,以便增加化合物的积累,为以后的应用提供更大的挑选余地。同时,高通量离体筛选还可以在短时间内发现大量定向合成的化合物的活性,在新作用靶标的发现、构效关系研究中也起到了很大作用。所以高通量筛选的重要性依然不断提高,在今后新农药的研制开发中生物筛选发展的大趋势将还是高通量筛选。
3 除草剂筛选技术发展趋势
综上所述,任何一种除草剂的筛选模式都是随着科学技术的进步和农药市场的需求而处于不断的改进和升级之中。例如拜耳公司,普筛由采用绿藻或浮萍Lemna minor L .以及水芹Arabidopsis thaliana 和粟Setaria italica 插入装有药剂和营养物质的混合液内,培养一段时间后观察植物的生长症状进行药效评价的活体高通量筛选模式,发展到现在用“机器手”直接进行靶标酶的离体高通量筛选模式,年筛选量上升到100万只化合物。未来除草剂筛选技术的发展趋势主要有3个:
1)靶标的多样化。目前除草剂的生物筛选主要是回答了新化合物“是否有效”这个问题,但除草剂在杀灭杂草的同时,还会对一些非靶生物造成影响[15～17]。上世纪60年代以来,某些除草剂对生态环境的毒性冲击日益受到关注,因而又出现了新化合物“是否可用”的新问题,所以除草剂的筛选过程中还应有生态毒理学方面的内容,即从供试化合物中找出对环境安全的药物,有人把这种筛选称为“生态筛选”(ecolo gical screening )[4]。这样,除草剂生物筛选的靶标还
No 7.4王树凤等:除草剂生物筛选研究进展
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应包括自然界中的有益、无害生物,如鱼类、藻类、水蚤、鸟类、蜜蜂等。
2)测试的灵敏度与准确度提高,检测的极限下降。对环境要求的提高决定了理想的新除草剂应是高效低毒的药物,这就要求提高除草剂筛选系统的灵敏度与准确度,以便能检测到最低剂量的化合物。
3)微型化、自动化程度进一步提高。高通量筛选技术的基本要求是微型化与自动化,随着科学技术的发展,高通量筛选系统中的操作仪器、多孔板等将向进一步的微型化与自动化方向发展。
4 提高我国除草剂筛选技术水平
我国新农药创制工作刚刚起步,除草剂的生物筛选技术尚不完善。目前国内各大基地基本采用常规活体筛选方法,年筛选量仅1000～2000只化合物,同时常规筛选方法在时间、人力、物力、化合物需要量等方面都比较浪费,而且难以达到标准化、精确化、规范化操作。特别是我国加入W TO以后,随之而来的技术以及产品的冲击都将迫使中国的新农药创制工作必须与世界水平接轨,只有这样才能确保自己在国际市场中的竞争地位,因而迫切需要开发新的筛选方法,快速建立化合物数据库,确立先导化合物和使先导物的结构优化。
对于除草剂筛选新方法的探索,主要应从以下几个方面入手:
(1)探索除草剂作用新机制,寻找新的靶标。特别是对于离体筛选来说,建立的靶标系统越多,意味着发现新活性化合物的几率越大。
(2)对传统方法的改进。传统的筛选方法虽然在筛选速度方面远不及高通量筛选,但筛选结果相对来说与最后的田间试验比较接近,因而,将传统的筛选方法与现代化的测量工具、自动化控制等结合起来,也不失为一种新的方法。
(3)创新性筛选方法的提出。没有创新就没有发展,除草剂生物筛选技术的发展同样需要创新性思路的提出,而这不仅需要国家的重视和大力投资,也需要广大科研工作者的辛勤劳动以及社会各界的支持。
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W AN G Shu-feng 1*, XU Li-g en 2, M A J ia n-yi 3, CHEN J ie 4
(1.Biotechnology Department ,Insititute of Subtropic Forestry ,Fuyang 311400; 2.College of L if e Sciences ,Zhejiang University ,Hangzhou 310012; 3.Department of Resource and Environment ,Zhe jiang Forestry College ,L in 'an 311300; 4.Z hejiang Branch of N ational Pesticide R &D South Center ,Hangzhou 310023)Abstract :Bio lo gica l screening is an impor tant pa rt in the he rbicidal inv entio n .Th e adv a nces in the herbicide bio log ical screening ,including th e nov el sc reening me tho d —hig h -th ro ug hput scr eening ,a re mainly review ed by the a utho r s.A comment to the insufficiency of h erbicide scr eening in China is also giv en,and the stra tegies fo r improv ement is sugg ested.
Key words :h erbicide ;bio lo gica l scr eening ;hig h -th rough put screening ;com bina torial chemistry No 9
.4王树凤等:除草剂生物筛选研究进展
专论与综述 Reviews 收稿日期: 2005-01-11 修订日期: 2005-05-20基金项目: 国家自然科学基金资助(30370942);浙江省科技厅项目(2004C32003,2005C22018)＊通讯作者 生物除草剂剂型研究进展 赵 航, 周勇军, 刘小川, 余柳青 ＊ (中国水稻研究所,浙江杭州 310006) 摘要 生物除草剂由于受到生物因素、环境因素和技术因素的影响,使其开发受到一定限制。生物除草剂固体剂型与液体剂型在一定程度上克服了对湿度的依赖性,使其保证了生物活性,使用时在目标植物上能保持湿润,在田间适宜条件下发挥其优良效果;由于若干新型添加剂和先进技术的应用,使其液体剂型得到进一步开发。本文介绍了生物除草剂一些新的固体和液体剂型的研究进展。关键词 农药学; 生物除草剂; 剂型; 植物性活性物质中图分类号 S 482.4 Advances in bioherbicide formulation ZHAO Hang , Z HO U Yong -jun , LI U Xiao -chuan , YU Liu -qing (China National Rice Research I nstitute ,Hangz hou 310006,China ) Abstract Reducing dew dependence is a principal aim in the formulatio n of many po tential bio herbicides .In the present paper ,the research attempting in part to overcome this problem via the development of novel solid and liquid fo rmulations is described .Ty pically solid formulations must be able to survive the field co nditions and remain inactivated until suitable conditions appear .Liquid formulatio ns have the po tential to function soon after application provided they remain moist on the target plant surface .Several a ttempts to improve w ater -holding capacity in liquid formula tio ns have been ex amined .T he use of multiple emulsions o f w ater in oil has recently show n promise . Key words pesticide sciences ; bioherbicides ; formula tio n ; phy to -activ e substances 20世纪中晚期,科学家提出利用植物病原菌控制杂草的新观念。当时应用特殊真菌病原体孢子作为真菌除草剂,在可控试验条件下其防除杂草效果受到了科学家们的关注。 自从真菌除草剂Devine ?[1]和Collego ?[2]分别于1981年和1982年在美国注册后,另外6种产品也先后在国际上注册。其中Cam perico ?是细菌除草剂,其剂型研制技术广泛用于同类型产品的研制开发。但与此领域中的研究成本投入相比较,新产品的数量增长缓慢。原因之一是尽管确定了一个对于某种杂草有效并具潜力的新病原菌种,但是其后的研究发展过程却漫长而复杂。因此,能看到相当数量的文章明确了具有潜力的菌种,但却只有相对少的论文报道生物除草剂的规模生产、剂型、贮存和应用等技术,有许多因素限制了生物除草剂的 发展。 1 生物除草剂发展的限制因素 限制生物除草剂发展的因素可分为生物因素、环境因素、技术因素和商业因素。生物限制因素包括寄主的生长变化和抗性增加,这种限制通常在方案实施的早期就被人们所认识,如果其影响较大,则会导致研究的失败;环境限制因素包括温度、湿度等。湿度是最主要的影响因子,它影响生物除草剂的除草效果;技术限制因素包括大规模生产和剂型工艺,这些知识通常超出了杂草学家和病理学家的研究领域,而聘请生物剂型和发酵工艺的工程专家需花费较高的成本;特定的病原菌只能防除特定种类的杂草,使得生物除草剂产品的杀草谱有限,从而影响进入市场。
除草剂室内高通量筛选方法研究 摘要:以狗牙根为材料,对除草剂筛选的限制因素进行了研究?结果表明,水分流失和真菌污染是引起筛选结果不稳定的主要因素;运用多种规格的组织培养板和雾化补水可以控制水分流失对筛选的不利影响;添加抗真菌剂和对种子进行杀菌处理可以消除真菌污染对靶标的侵害和延长试验的可观察时间?进一步的筛选试验结果表明,运用以上方法能够稳定?高效地对不同来源的样品进行筛选? 关键词:高通量筛选;除草活性;种子处理;抗真菌剂 Study on High Throughput Screening of Herbicide Abstract: In order to optimize the high throughput screening of herbicide, various factors that affect the growth of grass in testing plates were studied. The results showed that the key factors were the loss of water and fungal infection. So a screening model was advanced to break the series of limiting factors. The loss of water had been controlled by the application of different testing plates and addition of water by the atomizer; by the application of selective fungicide and seeds treatment, the problem of fungal infection had been solved and the period of testing had been lengthened. The screening method had been tested and verified with three standards and about 1280 samples from different sources. The results showed that it is a stable and highly efficient method for the screening of herbicide activity of samples from different sources. Key words: high throughput screening; herbicidal activity; seeds treatment; fungicide. 直接应用目标杂草进行除草剂筛选具有针对性强?活性反应真实?直观等优点,在新药发现方面更具有独特的优势?而对于来源多样?理化性质复杂及数量巨大的样品,直接使用目标杂草进行筛选存在着操作复杂?工作量大?活性重现性差?可观察时间短等诸多瓶颈?本试验以狗牙根种子为筛选起点,使用琼脂为载体对除草剂室内高通量筛选的限制因素进行了探索[1],同时选择3个标准样品和一些不同来源的样品进行了筛选,旨在找到高效?稳定的除草剂室内高通量筛选方案? 1 材料与方法 1.1 试验材料 1.1.1 种子狗牙根种子发芽率大于70%,保藏温度为17~20 ℃? 1.1.2 培养基原料琼脂粉(北京鼎国昌盛生物技术有限责任公司,型号DH010-4)?PDB培养基原料(Becton,Dickinson & CO.)?
新疆农业大学 专业课程论文 题目：核桃青皮的综合加工利用姓名： 学院：食品科学与药学学院 专业：食品科学与工程 班级： 学号：0940910132 指导老师：张辉职称：副教授 2011年6月10日 新疆农业大学教务处制
核桃青皮综合加工利用的发展现状与前景 作者：迪力夏提·卡迪尔 摘要：介绍了核桃青皮的化学成分，并重点介绍了核桃青皮应用的现状和关于研究的最新进展。目前，核桃青皮的综合加工利用程度较低，应用范围也很狭窄。因此,对核桃青皮综合加工的开发与利用,是一项极有意义的工作，本文对核桃青皮综合加工利用的进展进行叙述,以期为核桃青皮的开发利用提供信息。 关键词:核桃青皮；化学成分；加工利用；发展现状 Synthetically processing and using of Green peel of Walnut Author: Abstract：This article has a brief overview on the chemical compounds of Green peel of Walnut, especially introduce and the latest progress of scientific research about Green peel of Walnut.At present, the application processing of green peel of walnut is in a low level. The range of the application is also narrow, mainly applied in medicament. Key words：Green peel of Walnut;chemical compounds; processing; the status quo of development； 前言 核桃(Walnut Epicarp)又名胡桃，胡桃属(Juglans Linn.)植物属于双子叶植物纲金缕梅亚纲胡桃科（Juglandaceae)，全世界已记载约20种。其中，中国有4种，分别为胡桃楸(J.m andshu rica M axim.)、核桃(J.reg ia L inn.)、野核桃(J.cathayensis Dode)和麻核桃(J.hopriensisHu)，主要栽培于东北的南部、华北、西北、华中及华东地区[1-2]。核桃未成熟时核外部有一层厚厚的绿色果皮（核桃青皮）随着核桃逐渐成熟该青皮会渐渐变黑。我国传统中药及临床上有用该青皮治疗胃痛、胃溃疡、皮肤病子宫脱落等的记载,但是疗效和机理尚不明确,临床上曾出现过皮肤过敏现象 [3]。 1.核桃青皮的化学成分 目前，核桃青皮中化学成分的提取分离和成分鉴定研究取得了一定的进展。用气相色谱/质谱联法分别鉴定出核桃青皮中有39种挥发油和7种脂肪酸，结果显示挥发油占79.09％、脂肪酸占19.02％，其中的挥发油有烃类（26种、71.80％）、酮类（3种、10.83％）、醇类（6种、7.96％）、呋喃类（1种、5.79％）、酚类（1种、1.99％）、肟类（1种、0.95％）、酯类（1种、0.71％）七大类化合物，以倍半萜类为主[4]，具有平喘、抑菌抗肿瘤作用。 各脂肪酸的含量为十六碳酸19.30％、十八碳酸3.03％、十六碳烯酸2.93％、十八碳烯酸1.45％、十八碳二烯酸14.36％、十八碳三烯酸3.21％。十八碳二烯酸是人体所必需的脂肪酸，而花生四烯酸其生物活性最强，体内含量最高，对其营养功能亦不可忽视。亚麻酸具有软化血管、防治高血压及心脏病等特殊功效，具有极高的食用和营养价值，缺乏时可影响幼猴视力和视网膜反应[5]。用水提醇沉法提取粗多糖，高效毛细管电泳测定单糖组成，苯酚-硫酸法测定质量分数，粗多糖提取率为38.07％、精制多糖为76.08％。主要单糖组分为半乳
蔗田除草剂新品种的筛选试验 云南德宏蔗区，地处祖国西南边陲，云南省西部，位于东经97°31′～98°43′，北纬23°50′～25°20′，热量丰富，气候温和，属南亚热带季风性气候。蔗区主要分布区域年均温19.2℃～20.2℃，年均雨量1417～1629mm，年温差小，日温差大，蔗区立体气候明显，具有冬热优势，春温回升快，夏季长，秋多雨，雨热同期，干凉同季，既有利于甘蔗丰产、高糖，同时又是各种甘蔗杂草滋生蔓延、繁衍生息的天然温床，加之，随着甘蔗种植年限的增长，人们长期习惯使用同一剂型的除草剂进行防治，杂草的发生愈来愈重，防治效果愈来愈差，用药量则愈来愈多，不断加大了农民的种蔗成本，严重制约着蔗糖产业的持续健康发展。为改变蔗农的用药习惯，筛选出高效、低毒、安全、环保、广谱的农药新品种和剂型，为甘蔗田间除草用药提供科学依据。 1材料及方法 1.1试验概况 试验地点：云南省陇川县景罕镇，德宏州甘科所良繁基地蔗田进行。供试甘蔗品种为粤糖60 号，1 年新植 1 年宿根。试验时间：2013 年5 月28 日上午，甘蔗大培土后，甘蔗杂草多处于4～7 叶期时用药剂防治。 1.2参试剂药与设计 试验共8 个处理，A.雷斯利（40%莠灭净+15%敌草隆+10%二甲四氯），上海威敌生化（南昌）有限公司生产；B.首丰（8%硝磺草酮+72%莠去津），广西田园生化股份有限公司生产； C.玉三金（38%硝磺莠去津+40%烟嘧磺隆），沈阳科创化学品有限公司生产； D.玉尔好（15%硝磺草酮+48%莠去津），江苏瑞帮农药厂生产；CK（对照）：20%百草枯+38%莠去津胶悬剂； E.苞卫（30%苯唑草酮+助剂），巴斯夫欧洲公司生产； F.老草灭（40%莠灭净+80%敌草隆+56%二甲四氯）； G.耕杰（5%硝磺草酮+50%莠去津）+助剂，先正达（苏州）作物保护有限公司生产。各处理用量见表1。 采用随机区组设计，南北走向，3 行区，试验地行长6.67m，行距1.1m，小区面积为22.01m2，试验地杂草种类多，分布均匀，土壤肥力中等，水肥管理一致。 1.3调查时间和方法 试验前进行1 次杂草基数及种类调查，试验后20d 进行茎叶处理情况调查；药后30d 调查杂草封闭情况。每小区 3 点取样，每点0.5m2，分别调查单子叶、双子叶杂草株数及鲜草总重，计算防除效果。同时不定期观察蔗株药害发生和恢复生长情况。喷药时间及天气情况：2013年5 月28 日上午9：00-11：00 喷药；下午15：00-15：50 下阵雨（药后 4 个小时）。 2试验结果及分析 2.1药前杂草发生情况调查 2013 年5 月27 日划小区、插牌，5 月28 日上午喷药前调查杂草种类及数量（表2）。药前草种主要有：香附子、牛筋草、升马唐（熟地草）、胜红蓟（臭草）、日本草（解放草）、孔明草、空心莲子、冰粉草、粟米菜、牵牛花等。杂草以双子叶为主，且大多处于4～7 叶期。 2.2药后杂草药害表现 药后24h，A（雷斯利）、CK（对照）、F（老草灭）3 个处理杂草有药害表现，其它处理没有；药后5d 观察，B（首丰）、C（玉三金）、D（玉尔好）、G（耕杰）4 个处理杂草有药害表现，E（苞卫）处理单子叶杂草有一定药害，双子叶未见药害，A（雷斯利）处理有
浅谈生物除草剂的发展状况与应用前景据统计全世界广泛分布的杂草有30 000多年种，每年约1 800种对作物造成不同程度的危害，每年因杂草危害造成的农作物减产高达9.7%。近百年来采用化学除草剂有效地控制了许多杂草，但化学药剂的大量使用也引发了一系列的问题，诸如除草剂抗性杂草植株的出现、土壤污染、水质的退化、以及对非杂草生物(特别是人、畜)的危害等。随着人们环境意识的提高和农业可持续发展的需要，高效、环保、无害的微生物除草剂的研究越来越显示其重要的社会意义和经济价值。 一生物除草剂的发展历史及现状 利用生物防除杂草已有近200年的历史。随着人们对植物病原菌认识的深入，上世纪中叶开始了微生物除草剂的开发研究。近几十年来，随着植物病原菌的不断分离和研究，尤其是从杂草病株中筛选出来的一些植物病原菌表现出了潜在的除草活性，有可能开发成为可替代化学除草剂的新型生物除草剂。 1981年，Devine在美国被注册登记为第一个生物除草剂，Devine是美国弗罗里达州的棕榈疫霉致病菌株的厚垣孢子悬浮剂，用于防治杂草莫伦藤，防效可达90%以上，且持效期可达2年，被广泛用于桔园杂草防除。 （一）生物除草剂的除草效果及杀草机理 生防杂草有机体筛选，从理论上说主要依据两条标准:有效性(药效)和专一性(安全性)。而对于生物除草剂的发展，有效性则是最关键的因素。生物除草剂的药效包括控制杂草的水平、速度以及具体操作的难易程度等。除草机理涉及到它对防治对象的侵染能力、侵染速度以及对杂草的损害性等。侵染能力可以从侵染途径、侵染部位、侵染后在组织中的感染能力等反映，如某些菌可以侵染但不能在组织中感染发病。对杂草的损害常表现为引起杂草严重的病症如炭疽病、枯萎、萎蔫叶斑等，这些症状的发生，有时与真菌的特异植物毒素的产生有关。真菌的侵害一开始和杂草生长处于相互拮抗和斗争状态。杂草的防御机制和生长会修复侵染物导致的损害、只有侵害速度高于杂草生长速度才能控制住杂草，虽然飞机草尾孢的侵染力强和专一性高，但侵染速度远滞后于紫茎泽兰的快速生长，
除草剂，是用以消灭或控制杂草生长的农药被称为除草剂。除草剂可按作用方式、施药部位、化合物来源等多方面分类。根据作用方式分为选择性除草剂和灭生性除草剂。根据除草剂在植物体内的移动情况分为触杀型除草剂、内吸传导型除草剂和内吸传导、触杀综合型除草剂。根据化学结构分为无机化合物除草剂和有机化合物除草剂。按使用方法分为茎叶处理剂、土壤处理剂和茎叶、土壤处理剂等。 1、除草剂的发展趋势 1.1除草剂的发展特点 （1）品种多。目前全世界生产的除草剂品种多达300多个左右，总的趋势是向着高效、低毒、选择性强、杀草谱广的方向发展且以茎叶处理剂为主流。（2）剂型日益增多。一种原药平均有10余种加工剂型。在美国，一个药剂甚至有36个剂型及混配制剂。近年来，市场上出现了控制释放剂、高浓度颗粒剂、胶悬剂、大粒剂等新剂型。可以说，一种好的药剂要取得成功，一半在于制剂的研究。（3）使用方法多种多样。使用技术是发挥药效的关键问题。目前喷雾方式的革新，施药器械的改进，以及用药方法的完善、可以用最少的药 剂发挥最大的除草效果。（4）使用面积迅速扩大。随着耕作方式由人力、畜力向机械耕作方式转变，劳动力的减少，杂草危害加剧，农田化学除草的面积也在迅速扩大。（5）增长速度快。以美国为例，除草剂销售量1984年上升到农药总量的66%。其后由于引人超高效除草剂磺酰脲类及其他化合物，用量有所下降，但仍超过杀虫剂、杀菌剂，1993年达40%。（6）混用与增效剂的普及。为了取长补短，使用方式日益趋向除草剂之间、除草剂与其他农药间的混用及增效剂的应用。这样能降低用量，提高和延长药效，降低残留，增强对气候 条件的适应性，扩大杀草谱，提高对作物的安全性。（7）安全剂、解毒剂进一步发展。目前这一领域研究相当活跃，使用也日趋广泛。 1.2除草剂推广应用中出现的问题除了雾滴漂移是除草剂大面积使用中经常发生的问题外,环境条件不良时，除草剂也可能对生长不良的作物引起药害。更值得注意的问题还有：（1）杂草抗药性问题。最近20年来，世界范围内至少有30个以上的国家发现不同杂草对化学结构不同的多种类型除草剂产生了抗性，其中以抗三氮肥苯除草剂的杂草种子类最多，其他较多的是ALS抑制剂和光合作用抑制剂等。突出表现是抗性形成速度加快，范围更广。早期应用的除草剂品种从开始应用到杂草产生抗性约需10年以上，而最近则仅用4~5年便产生抗性。另一个重要表现是多抗性与交互抗性增多。（2）杂草群落组成发生明显变化。长期使用单一除草剂后，由于环境的变化，农田杂草群落组成逐步演替，使得原来危害较小或在群落中处于次要地位的杂草迅速演替为优势杂草。（3）降解产物对作物发生危害。
除草剂生物测定方法及操作方法 生物测定技术是除草剂研究的一项基本工作，是除草剂活性测定、安全性检测以及残留诊断的常用方法，特别是在除草剂新品的研制开发中发挥着不可替代的作用，也是高通量筛选中必不可少的手段之一[1]。 1 除草剂生物测定方法 除草剂生物测定的主要方法有：点滴法、小杯法或培养皿法、浮萍法、玉米幼苗法、黄瓜幼苗法、燕麦幼苗法、萝卜子叶法、番茄水培法、稗草胚轴法等[2]。除草剂具有控制生长激素的分泌，干扰蛋白质、叶绿素、脂类等的生物合成，抑制光合作用、细胞分裂、呼吸作用等多种作用方式，利用生物活体作为靶标是生物测定中的一种常规选择，生物测定中靶标生物的生长发育情况、生理生化指标以及形态特征的变化可作为除草剂生物活性的判定依据。另外，在进行除草剂生物测定时，除草剂的不同作用方式决定了靶标生物和测定方法的选择。 1.1 组织或器官水平测定 组织或器官水平测定常用的有叶片、种子、根尖等，一般在实验室进行。选用种子作为生物测定的供试材料时，通常采用小杯法或培养皿法。培养皿法的培养介质一般是常规自来水，在培养皿内垫上两层滤纸，把一定数量的种子均匀地铺在滤纸上，提前把需要测定的除草剂按事先设定好的浓度梯度进行稀释，再用移液枪将不同浓度梯度的除草剂加入培养皿，放入培养箱，设定好适宜的温度和湿度，进行培养。小杯法可以采用灭菌、过筛的沙子，均匀地将细沙填充到小杯的固定位置，把一定数量的种子均匀铺设到沙子上，再覆盖上厚度基本一致的细沙。可以用地上植株鲜重、株高或主根长作为测量指标，具体采用哪项指标应依据预备实验结果来确定，但是选定的指标应具备稳定性好、相关性好以及容易测量的特点。以主根长生测法应用最为广泛。例如采用油菜或玉米主根长生测法测定磺酰脲类除草剂残留活性[3,4]。在选用种子作为生测材料时, 供试的种子一定是近一年或两年的，必须进行预实验，确保种子发芽率高、发芽势稳定，否则会影响试验结果。 1.2 整株水平测定 采用整株植物测定除草剂的活性，通常是在温室进行。用不同规格的花盆或培养皿等培养供试植物，然后根据试验预设，把供试除草剂按一定浓度梯度进行稀释，用喷雾法对供试植物进行处理，根据除草剂特性，待除草剂作用症状明显后分两次进行观察、测量、记录、评价。评价的指标为株高、鲜重、死亡率等，还可对植物受害症状进
微生物农药 薛小宁 （天水师范学院生物工程与技术学院，天水741000） 摘要：对微生物农药的概念、种类及其作用机理进行了综述，其中重点介绍了微生物农药的分类，同时对我国目前使用的几类微生物农药的研究应用状况进行了阐述，并对微生物农药的发展前景做了简要的展望。 关键词：微生物农药；微生物杀虫剂；微生物杀菌剂；微生物除草剂 Abstract:The concept, kinds and function mechanism of microbial pesticide were summarized, which mainly introduced the classification of microbial pesticide, as well as the use of several types of the microbial pesticide research in our country at present application status, and development prospects of microbial pesticide a brief outlook. Keywords: Microbial pesticide；Microbialinsecticides；Microbialfungicides；Microbial herbicides 农药在农业生产中必不可少的，在保护农作物及收获物免受有害生物危害，改善农作物的抗劣性能和促进农业增产方面起着重要作用。我国每年农药使用量巨大，而化学农药一直是防治农作物病虫害的主体[1]。然而半个多世纪过去了，由于无节制地使用化学农药和化学肥料，给农业生产带来了一系列问题[2]。人们逐渐认识到了使用化学农药带来的巨大危害，进而去寻求能够实现农作物高产、优质、高效的途径。因此，生物农药的研究开发越来越受到各国的重视[3]。从20世纪60年代的青虫菌到现在的阿维菌素，我国微生物农药的研究、开发和生产已有近40年的历史并取得了重大进展[3]。 1微生物农药的定义及特性 1.1微生物农药的定义 微生物农药是指以细菌、真菌、病毒和原生动物或基因修饰的微生物等活体为有效成分，具有防治病、虫、草、鼠等有害生物作用的农药。 1.2微生物农药的特性 目前，微生物农药逐渐作为农药产业的主体，与化学农药相比，有着诸多方面的优点：（1）研发的选择余地，开发利用途径多；（2）无公害、无残留，安全环保；（3）特异性强，不杀伤害虫天敌及有益生物，维持生态平衡；（4）不易产生抗药性；（5）环境相容性好；（6）生产工艺简单[4]。
8/869 市场纵横 生物除草剂的开发、研究进展与未来发展思路 王禹博1，纪明山1，谷祖敏1，张淑东1，张双1，杨宁2，王勇2 （1．沈阳农业大学植物保护学院，沈阳 110161；2．辽宁科技大学化学工程学院，辽宁鞍山 114051） 摘要：针对当今国内外生物除草剂的研究进展及应用情况，分析了生物除草剂存在的问题及其原因，提出了生物除草剂的未来发展思路及解决办法。对微生物除草剂、微生物源除草剂、植物源除草剂进行综述，并对其利用微生物产生的其代谢产物、天然植物提取物防治杂草的潜在优势进行了回顾性分析。安全、环保、持效期长及能够恢复土地原生态的生物除草剂的研究越发引起人们的关注，市场上会出现越来越多且越来越成熟的微生物及其代谢产物、植物天然产物等生物除草剂。 关键词：生物除草剂；研究进展；发展思路 采用化学除草剂能够有效控制绝大部分杂草，但长期滥用却带来许多不利影响，比如杂草产生了抗药性，土地生态被破坏，地表水被污染，对人类、牲畜等造成严重危害等。随着国家对环保宣传力度的加大以及人们对赖以生存的环境的保护意识的增强，对自身健康的要求也越来越高，人们开始追求现代农业新的种植模式。安全、环保、持效期长及能够恢复土地原生态的生物除草剂的研究越发引起人们的关注。 1 生物除草剂研究的历史和现状 生物除草剂（biological herbicides）指能够专一化控制或侵染杂草生长的一类生物制剂，在人工设计下，筛分能将杂草杀死或者得到抑制的天敌，再经发酵培养后获得具有除草作用的生物制剂。生物除草剂包括动物源除草剂（生化除草剂）、植物源除草剂和微生物除草剂（真菌除草剂）。首个成型的商品型微生物源除草剂是由从土壤中分离得到的链霉菌（Streptomyces viridochromogenes）产生的，该链霉菌产生的双丙氨膦（bilanafos）是一种非选择性的，用于防除禾本科杂草和阔叶杂草，这对于生物除草剂的发展具有里程碑的意义。第一个在美国注册登记的生物除草剂是由佛罗里达州的 棕榈疫霉（Phytoph-thorapaLmivora）的厚壁孢子制成，用于防治杂草莫伦藤。第一个由细菌制成的微生物除草剂是由日本烟草公司开发的camperico， 它是从植物兰草内一种强致病性的内生细菌中分离 /开发动态/
微生物在农业中的作用 摘要：论述了微生物新型农业的理论基础，营养结构原理，增加食物链原理等，简述了微生物在新型农业中的广泛应用，如发展微生物饲料，微生物化肥，微生物农药，微生物食品，和微生物环保机制等分析了微生物新型农业的发展前景。关键词：微生物，新型农业。 第一章绪论 农业的本质是开发利用生物资源，传统农业是利用植物、动物资源形成“二维结构”，将传统农业调整为植物、动物和微生物资源组成的“三维结构”新型农业，是实现农业战略性调整之一。地球上三大生物资源之一的微生物资源是至今尚未充分开发利用的生物资源宝库，应用高科技生物工程技术开发微生物资源，创立微生物产业化利用的工业型农业，这类新型农业是在洁净生产车间内进行生产，人们穿戴白色工作服从事劳动，故有人形象的称之为“白色农业”。与水土为主的绿色植物生产——“绿色农业”和海洋的水产农业——“蓝色农业”并称为三色农业。 第二章微生物应用于农业的理论基础 1.1 营养结构原理 在农业生态系统中，植物是生产者，把太阳能转化为化学能储存到生态系统中，为人类和动物提供植物性食品和营养及能量。动物是消费者，以生产者的产品为最初食物来源，通过自身转化，生产营养丰富、经济价值高的产品如肉、蛋、奶等。微生物是分解者，以动植物残体及其他有机物为食，使构成有机成分的元素和储存的能量通过它的分解释放到环境中，使有限量的元素可持续利用，通过它的繁殖和活动将人类不能直接利用的物质转变为可利用的产品。这三大功能类群通过食物营养关系组成的食物链、食物网是生态系统的营养结构。开发微生物新型农业，将微生物在农业系统中的被动、隐形作用主动化和显性化，提高系统的综合生产能力，所以营养结构原理是微生物新型农业的理论基础。 1.2 增加食物链理原 在生态系统中，能量的流动和传递，每个营养级只能利用前一营养级所持有能量的10%-20%，每经过一个营养级能量损失80%-90%，大部分的能量和有机物被浪费，这是十分不经济的转化。所以每一级的损失物质必须经过多次循环利用。在农业生态系统中植物产品约占80%是人类不能直接利用的初级产品，大部分是第二、三级生产者的资源，通过增加食物链能充分利用废弃物，是每个食物链环节上生产转化的产率提高，进而提高整个系统人类可直接利用产品的输出。 提高物质和能量的转化。如秸秆等废料→生产食用菌→菌糠作饲料喂畜→畜粪 便进入沼气池→沼气渣养蚯蚓→蚯蚓喂鸡→鸡粪养鱼→塘泥肥田。 此食物链中生物能量总利用率达90%，氮素总利用率可达90%以上，增加食物
杂草防治的现状和发展方向 杂草防除是将杂草堆人类生产和经济活动的有害性减低到人们能够承受的范围之内。杂草防除的方法很多。近万年来，人类一直在探索着治理杂草的各种途径、技术和方法。从最开始的手工除草一直到20世纪20年代的机械除草是人类物理性防治杂草阶段。20世纪40年代有机除草剂的合成和使用，标志着人类对杂草的防治进入了新纪元。随着某些选择性除草剂（如2,4-D，MCPA）的发现和推广成功，大面积、快速而有效的治理多种杂草已成为现实，农业生产效率显著提高。目前，人类杂草防除的方式大体包括物理防治、农业治草、化学防治、生态治草、杂草检疫等。下面就化学防治和生物防治做详细阐述。 化学防治 早在19世纪末期，在欧洲防治葡萄霜酶病时，发现硫酸铜能防治麦田一些十字花科杂草而不伤害作物，这就开始了人类化学除草的历史。1932年，选择性除草剂二硝酚和地乐酚的发现，使除草剂进入了有机化合物阶段；1942年，2,4-D以及随后的2甲4氯与2,4,5-D的发现，开辟了杂草防治的新纪元[1]。 随诊现代有机合成工业的发展和生物化学与植物生理学的研究进展，除草剂的发展日新月异。安全、广谱、高效和选择性强的除草剂不断出现。 一般地说, 虽然除草剂给增产带来的好处是显而易见，并为现代农业作出了巨大的贡献, 但是随之而来的问题亦日趋严重, 如对人类的毒害及环境污染问题。由此促进了新产品的研究和开发, 经改良的新产品使用安全, 目前已取代了许多旧产品, 但随着生物工程及种子技术的发展, 科学工作者正在探索追求更完美的新产品。世界十大种子公司之一的工? 2 种子商是世界上为数不多的几个既经营种子又研制经营化学药品的母公司中的一家, 正在着手研制既有效除草又考虑环境安全的新型除草剂[2]。 由于转基因抗除草剂作物的发展和种植面积的不断增长，大大推动了草甘膦、草铵膦等非选择性除草剂的发展。抗草甘膦性状已经在转基因抗除草剂大豆、棉花和油菜作物市场占据了主导地位。这种草甘膦+抗草甘膦作物的种植和杂草防治模式使得人类在杂草防治历史上达到了从未有过的高度。农业效率极大的提
微生物除草剂的概况 潘德义 （广西工学院食品011，柳州545006） 摘要：开发微生物除草剂对持续农业的发展具有重要意义。“SF-1293”是非选择性抗生素除草剂，“AM-3672”是选择性抗生素除草剂。孢子除草剂有Collego,“鲁保一号”等。 关键词：抗生素除草剂；孢子除草剂 Abstract: It is important to exploit micro-herbicides for developing the sustainable agriculture. “SF-1293”was a unselective antibiotic herbicide, and it was a selective for “AM-3672 ”herbimycine. There were spore herbicides of Collego and Lubao No.1 ete. Key word: Antibiotic herbicide; Spore herbicide 大量的使用化学除草剂而产生的残留药害，水源污染以及抗性杂草问题日趋严重。而利用微生物资源开发微生物除草剂，避免了上述弊病，没有残留，对作物安全。由于微生物的诸多优点，引起了许多国家，如美国，加拿大，俄罗斯等的重视，并相继开展了大量的研究，所涉及的微生物有80多种，包括真菌，病毒，细菌等。而至今利微生物开发的微生物除草剂为两类：一类是利用放线菌生产的抗生素除草剂，另一类是利用病原真菌生产的孢子除草剂。 1 微生物农药的内涵及优点。 微生物农药是利用微生物及其基因产生或表达的各种生物活性成分，制备出用于防治植物病虫害，环卫昆虫，杂草，鼠害，以及调节植物生长的制剂的总称。如苏云金芽孢杆菌(Bt)，是革兰氏阳性形成芽孢的杆菌，在芽孢形成时产生由蛋白质组成的伴胞晶体，而就是伴胞晶体具有杀虫活性的物质[2]。 微生物农药具有以下优点：（1）对病虫害防治效果好，而对人畜安全无毒，不污染环境，无残留。（2）对病虫害特异性强，不杀伤虫害的天敌和有益生物，能保持生态平衡。（3）生产原料和有效成分属天然产物，它的回归自然能保证可持续发展。（4）可用现代生物技术和基因工程的方法对微生物进行改造，不断改进性能和提高品质。（5）多种因素和成分发挥作用，害虫和病原难以产生抗药性[1]。 2 抗生素除草剂 双丙氨酰膦(bialaphos),化学名称4-[羟基（甲基）鳞酰基]-L-高丙氨酰-L-丙氨酰-L-丙氨酸，是第一个商品化抗生素除草剂，80年代初由日本明治制果公司开发成功。双丙氨酰膦是由吸水链霉菌(Streptomyces
有机农业中的除草方法 Prepared on 22 November 2020
有机农业中的杂草处理 美国农业研究中心的科学家，发现侵染苍耳、曼陀罗等杂草根部的某些细菌能起到除草的效果。细菌在杂草根部细胞壁的缝隙中繁殖。这些细菌分解杂草根部细胞壁或将毒素传递至杂草叶中，减少叶绿素的合成，此外，还会干扰杂草激素的平衡，使杂草对干旱、病害等更敏感。专家们还发现一些根部细菌能使杂草种子腐烂。科学家筛选出这些细菌，经过大量繁殖，喷洒在田里，7天至10天之后，杂草全部死亡。 有机蔬菜杂草防治技术。因为不能使用除草剂，一般采用人工或机械方法除草，利用黑色地膜覆盖，抑制毁草生长。提倡合理的水旱轮作，对某些水生有机蔬菜要以采用在水田中养殖鱼类的方法减少毁草生长。另外，在使用含有杂草的有机肥料时需使其完全腐熟。杂草的处理：用预离栽培技术来防治，限制生长（例如：合理的轮作、种植绿肥、平衡施肥管理等），使用物理除草方法，禁止使用除草剂，生长刺激剂。 EM有效微生物技术，能够很好地克服今天农业系统存在的问题。可以说，由这项技术所产生的原则是粮食生产和环境保护的基础。这项技术的基本理论就是在自然界建立一个没有污染的能量平衡，真正地实现有机农业的有效运作和实现。 虽然任何存在的物质都会变老而不会再生是自然界的一个原则，但也有可更新的原则，根据这个原则，有害物质可分解成有用
物质。开始于无机物质的地球之所以能够保留如此多的生命，就是因为它包含的系统和过程能够把有害物质转变成无害物质，作为自我增加的能源用于自我维持的结果。 根据我们在作物上已经进行的EM有效微生物应用试验，发现由于土壤条件和使用方法不同，微生物作用的差异很大。尤其是我们发现发酵型和合成型微生物共存于土壤中时，能有效抑制施入土壤中新鲜有机物热量和气体的产生，对作物生长和产量的提高有很大的影响和促进。如果新鲜有机物施入含有腐败微生物的土壤，就会产生有害气体和热量，对作物生长不利；但是我们也观察到，如果土壤中的微生物是发酵型的占主导地位的话，施入土壤中的有机物将会变成对作物有用的氨基酸和糖类(碳水化合物)，并可作为有机能源而循环。与此相类似的，在我们的生活中十分常见的例子很多，如利用发酵过程生产酱(大豆酱)、酱油、发酵饲料、酿酒等。这些和腐败过程不同，在发酵过程中有机物通过分解转化成水溶性物质，蛋白质转化成氨基酸，而淀粉、纤维素、木质素转化成糖类，等等。 腐败型的土壤中，有机质以热和气体的形式向大气中释放能量，引起污染，然后被分解成无机物质，使土壤有机质回到低水平的平衡；而发酵型的土壤中，有机质可以以水溶性能量(物质)而贮存，作为有机能为作物所利用，不产生气体和热量，不造成污染。由于植物固定的能量在这一过程中被再利用时，不转化成CO2和水。作为一种技术这个过程能够起到抑制由于CO2和热造成的能量损失和
杂草防除是将杂草堆人类生产和经济活动的有害性减低到人们能够承受的范围之内。 杂草防除的方法很多。 近万年来，人类一直在探索着治理杂草的各种途径、技术和方法。 从最开始的手工除草一直到20世纪20年代的机械除草是人类物理性防治杂草阶段。 20世纪40年代有机除草剂的合成和使用，标志着人类对杂草的防治进入了新纪元。 随着某些选择性除草剂（如2,4-D，MCPA）的发现和推广成功，大面积、快速而有效的治理多种杂草已成为现实，农业生产效率显著提高。 目前，人类杂草防除的方式大体包括物理防治、农业治草、化学防治、生态治草、杂草检疫等。 下面就化学防治和生物防治做详细阐述。 化学防治早在19世纪末期，在欧洲防治葡萄霜酶病时，发现硫酸铜能防治麦田一些十字花科杂草而不伤害作物，这就开始了人类化学除草的历史。 1932年，选择性除草剂二硝酚和地乐酚的发现，使除草剂进入了有机化合物阶段；1942年，2,4-D以及随后的2甲4氯与2,4,5-D 的发现，开辟了杂草防治的新纪元[1]。 随诊现代有机合成工业的发展和生物化学与植物生理学的研究进展，除草剂的发展日新月异。
安全、广谱、高效和选择性强的除草剂不断出现。 一般地说, 虽然除草剂给增产带来的好处是显而易见，并为现代农业作出了巨大的贡献, 但是随之而来的问题亦日趋严重, 如对人类的毒害及环境污染问题。 由此促进了新产品的研究和开发, 经改良的新产品使用安全, 目前已取代了许多旧产品, 但随着生物工程及种子技术的发展, 科学工作者正在探索追求更完美的新产品。 世界十大种子公司之一的工 2 种子商是世界上为数不多的几个既经营种子又研制经营化学药品的母公司中的一家, 正在着手研制既有效除草又考虑环境安全的新型除草剂[2]。 由于转基因抗除草剂作物的发展和种植面积的不断增长，大大推动了草甘膦、草铵膦等非选择性除草剂的发展。 抗草甘膦性状已经在转基因抗除草剂大豆、棉花和油菜作物市场占据了主导地位。 这种草甘膦+抗草甘膦作物的种植和杂草防治模式使得人类在杂草防治历史上达到了从未有过的高度。 农业效率极大的提高，农业生产成本大幅降低，农业生产效益有很大提高。 然而在这种模式给人类带来极大利益的同时，我们不得不考虑到它会带来什么？这种模式会是得除草剂市场以草甘膦为主导，草铵膦为次的单一化格局将进一步加剧。 其后果将是非常严重的，少数几种除草剂品种一统天下的格局形
第4卷第4期农药学学报V ol.4 N o.4 2002年12月C HIN ESE J O U RN AL O F P EST ICID E SCIEN CE December2002 除草剂生物筛选研究进展 王树凤1*, 徐礼根2, 马建义3, 陈 杰4 (1.中国亚热带林研究所生物技术室,浙江富阳311400;2.浙江大学生命科学学院,浙江杭州310012; 3.浙江省林学院资源与环境系,浙江临安311300;4.国家南方农药创制中心浙江基地,浙江杭州310023) 摘要:生物筛选是除草剂研制开发的重要组成部分。综述了近年来除草剂生物筛选技术的发展概 况,重点介绍了除草剂筛选新方法——高通量筛选技术,并指出我国在除草剂筛选方面存在的不足 以及解决方案。 关键词:除草剂;生物筛选;高通量筛选;组合化学 中图分类号:S482.4 文献标识码:A 文章编号:1008-7303(2002)04-0003-07 农药在保护农作物免受有害生物侵害,保证其产量和质量方面起着举足轻重的作用。目前新农药不断出现,同时又不断淘汰和限制了药效差、存在毒性和环境问题的部分农药品种的应用,因此农药品种一直处于不断更新的动态发展中,在这种情况下新农药的创制开发成为世界农药界竞争的焦点。然而由于新药登记严格的环境要求以及生物对农药抗性问题的加重,新农药的创制变得越来越困难,约10万个化合物才有一个能转化为市场化的新农药[1]。但近年来由于组合化学(com bina to rial chemistry)在化学合成中的应用,使得化合物合成的速度大大提高,一个公司年合成能力可达几十万个化合物,这样,被誉为新农药研究开发“眼睛”的生物筛选(bio logical screening)变得越来越重要。 除草剂是与人类生存活动密切相关的一类重要农药,自1942年美国的P.W. Zim merman和 A.E.H itchcock发现2,4-D的除草活性以来,除草剂工业飞速发展,在三大类农药中,除草剂占的比例达47%之多[2]。除草剂的生物筛选是指利用各种生物测定技术从大量合成的化合物中发现除草活性的新化合物的过程,筛选程序一般要经过室内初筛——盆栽试验——田间试验三个步骤[3,4]。 除草剂的研发已有半个多世纪,用于除草剂生物筛选的生测方法有很多,并且不断有新的方法被建立。世界各大农药公司也已建立了自成体系的规范化的筛选系统,并根据形势的发展而不断进行改进与完善,原来的常规活体筛选现已发展到高通量筛选(high-th roug hput screening简称HT S,也可称为high-throughput bioassay screening,HTBS)甚至超高通量筛选(ultra high-th ro ug hput screening,U HTS)[1]。 1 常规筛选 常规筛选一般是利用生物活体作靶标,通过观察靶标生物对新化合物在生长发育、形态特征、生理生化等方面的反应来判断新化合物的生物活性。除草剂的作用方式很多,如抑制光合 ①作者简介:王树凤(1977-),女,山东潍坊人,硕士,目前在国家南方农药创制中心浙江基地从事新除草剂的 生物筛选模式研究.