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新型生物農藥——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，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】
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藥，防止化學農藥污染的原料。印楝素主要為三萜類物質，與類固醇、甾類有機化合物等激素物質結構相似。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。因此印楝素被公認為開發(fā)最為成功的具有現(xiàn)代意義的植物源農藥，是最適用于作物整體管理和有害生物綜合治理的一項植保措施。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，由于農藥和化肥的大量使用，我國土壤及其他生態(tài)環(huán)境已經遭到污染，生物農藥的出現(xiàn)象征著農藥新紀元的開始。隨著科技的發(fā)展，農藥行業(yè)研發(fā)逐漸走上正軌渠道，而面對高毒、低效、污染嚴重的退市，研制生物農藥是當前農藥行業(yè)必須突破的難題。


世界普遍重視的無公害農藥研制課題，日前在云南省獲得新的突破。我國知名科研院所、高等院校、風險投資公司和生產企業(yè)協(xié)同攻關、以產業(yè)化規(guī)模開發(fā)并生產出了新型生物農藥——印楝素，標志我國在這一領域的研究已躍居國際先進水平，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藥利用價值最高的植物，促使全世界許多國家紛紛對其進行研究，開發(fā)和利用。


目前，這項研究已取得重大成果，從印楝種子中分離和完成化學結構的印楝素類化合物達16個，其中有4個是國外尚未發(fā)現(xiàn)的新物質，在化學基礎研究上已與國外的進展同步，已生產出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、小菜蛾等產品，并制定了產品化學、原料藥、制劑的企業(yè)標準，建立了一套與國際接軌的檢測和控制方法。預計項目經一年建設投產后，可達到年產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理】

印楝提取物的活性成分在結構和成分上與昆蟲體內許多激素類物質相似。當害蟲吸食這些印楝活性成分后，自身體內激素平衡被破壞，內分泌系統(tǒng)運轉失常，新陳代謝、生長發(fā)育失調，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都具有三萜類物質的基本結構，這種結構與昆蟲體內的某些激素荷爾蒙結構相似，當這些活性成分進入昆蟲體內后，許多昆蟲生長發(fā)育所必需的激素類物質的產生和釋放被抑制，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，而且結構不相同，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家認為，主要有以下幾種：


1. 使害蟲對植物產生厭惡和排斥感

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卵有驅避作用。


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制的研究結果表明，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原，而且還抑制了引起食欲的神經原的信號發(fā)放。用不同濃度的印楝衍生物處理幼蟲，能導致幼蟲蛻皮延遲，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，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表現(xiàn)出保幼激素或蛻皮激素方面的效應，將印楝素通過血液飼料導入吸血蝽四齡若蟲體內，用同樣的方法導入蛻皮激素和保幼激素，可見其能抵削印楝素的作用。對其機制的研究表明，印楝素首先影響昆蟲的中樞神經及其內分泌系統(tǒng)，干擾某些調節(jié)蛻皮激素合成和釋放的傳遞介質，干擾大腦神經肽的生成，從而抑制了昆蟲的生長發(fā)育。


4.使昆蟲成蟲產卵力下降并使卵不育

用6%的印楝油處理稻株，白背飛虱和二點黑尾葉蟬的產卵量大大降低，且所產的卵不能孵化。對印楝素干擾產卵的毒理研究表明，把印楝素注入羽化后2~10天熱帶飛蝗雌蟲的體內，卵包囊的生產受到抑制。這主要是印楝素阻止了保幼激素的產生，從而阻止了脂肪體內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，這是神經內分泌系統(tǒng)受干擾的結果。因此，印楝素作用于神經內分泌系統(tǒng)，干擾了保幼激素、蛻皮激素和卵黃原蛋白的產生，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的形成等，從而降低蟲口密度。


【印楝素應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倍液混配有機葉面肥噴施，或在噴施其他非堿性物質時，將印楝素以1000～1500倍液混配噴施，防控害蟲可達20～30天。


2.【露地甘藍】 在上午日出后甘藍田出現(xiàn)交配的小菜蛾、菜粉蝶、甘藍夜蛾低飛時，于當天午后用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行生物農藥預防時出現(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倍液向喇叭口內滴灌。對于遷移為害性夜盜蟲，在3齡內用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 標性農藥噴殺；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倍液配合靶標高效低毒、低殘留化學制劑噴殺。


12.【城市園林】 防治古樹名木害蟲，給樹體掛點滴，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，將印楝素疏導到樹體各部位，可殺死 樹體內外害蟲，使樹體活性增強。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、經濟有效。


13.【根結線蟲】 種子處理，用0.3%印楝素原液按種子量的1/100進行混拌均勻后，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，按農藥管理的要求，在辦理登記注冊過程中，仍需完成毒理學醫(yī)學資料及生態(tài)資料。盡管印楝本身十分安全，但對于生產企業(yè)，從收購印楝果實到干燥、貯藏、提取、加工成劑型的過程中，對可能影響產品毒性的幾種易變因素必須嚴加控制。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，且害蟲不易對它產生抗性，完全符合綜合防治的要求。因而它具有廣泛的應用前景，是未來許多合成農藥的理想替代品。


印楝集經濟、生態(tài)、社會效益為一體，其產業(yè)化前景十分廣闊。美國印楝農藥生產發(fā)展最快，產品最多，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，政府部門應高度重視，，加大投資力度，加強宏觀調控，各科研部門、科技工作者應廣泛加強聯(lián)合，協(xié)作攻關，盡早開發(fā)和廣泛應用植物源農藥印楝，這將會為發(fā)展無公害農業(yè)，生產無公害農產品提供保證。
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