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植物源杀虫剂有哪些种类?有什么特点?
植物源杀虫剂是指以植物本身或植物中可作为农药的各种生理活性物质加工而成的农药。杀虫植物的种类繁多,而其中的可作为农药的活性成分更是复杂多样。目前,我国登记的植物源杀虫剂种类主要有苦参碱、氧化苦参碱、印楝素、楝素、除虫菊素、鱼藤酮、烟碱、藜芦碱、马钱子碱、苦皮藤素、闹羊花素、蛇床子素、异羊角扭甙、茴蒿素、辣椒碱、蓖麻子油酸、茶皂素、百部碱等。其中登记应用最广的为苦参碱、印楝素、除虫菊素、鱼藤酮、烟碱。
与化学合成杀虫剂相比,植物源杀虫剂具有选择性高、低毒、易降解、害虫不易产生抗性等特点。
(1)作用方式特异植物源杀虫剂除具有和合成杀虫剂相同的作用方式(如触杀、胃毒、熏蒸)外,还表现出了一些特异的作用方式,如川楝素对菜青虫具有拒食、胃毒、抑制生长发育的作用等。(2)对环境安全植物源杀虫剂的主要成分是天然存在的化合物,这些活性物质在长期的进化过程中已形成了其固定的参与能量与物质循环的代谢途径,不易产生残留,不会引起生物富集现象。(3)对非靶标生物相对安全从进化的角度来看,植物中的次生代谢物多是植物在抵御有害昆虫的侵袭过程中逐渐形成的,而这些害虫多是以植物为寄主的,而其对肉食性生物没有太大的影响。(4)作用机理不同于常规农药植物源杀虫剂的作用机理较复杂,不同于传统杀虫剂的大多作用于神经系统,不容易诱发害虫抗性。
植物源农药一般分为,附优缺点
植物源农药一般分为生物碱类、萜烯类、黄酮类、精油类、光活化毒素类。正确使用农药品种,做到对症下药,尽管许多植物源农药具有较为广泛的生物活性,可以同时防治多种虫害或病害,但每一种植物源农药都有其最擅长的防治对象。提前施药,防病于未然,植物源农药和化学农药不同,其杀虫防病作用速度也相对缓慢。
一、植物源农药一般分为
1、植物源农药一般分为生物碱类、萜烯类、黄酮类、精油类、光活化毒素类。植物源农药是指利用植物的某些部位(根、茎、叶、花或果实)所含的有效成分,按一定方法对受体植物进行使用,使其避免或减轻病、虫、杂草等有害生物危害的植物源制剂。由于植物源农药所利用的植物资源一般是有毒植物,所以它也被称为“中草药农药”。
2、一定要正确使用农药品种,对症下药。虽然很多植物源农药有比较广泛的生物活性,可以同时防治多种虫害或病害,但每一种农药都有比较擅长的防治对象。比如,鱼藤酮和除虫菊素都可以防治红蜘蛛和青菜虫,但是在一样的条件下,鱼藤酮对红蜘蛛的活性比对青菜虫的活性要高,除虫菊素对青菜虫的活性比对红蜘蛛的活性要高。
3、必须要提前施药,这样能及时防治病虫害。植物源农药和化学农药不同,它的杀虫防病作用速度比较缓慢。它的特点是作用方式非常特殊,除了具有杀虫防病作用之外,还具有一定调节植物抗病(虫)的能力。使用植物源农药防治病虫害时,一定要根据它的特点,选择好用药时期,这样才能取得防治效果。
二、植物源农药优缺点
1、植物源农药的优点
(1)由于它里面所含的有效成分是天然物质,而不是人工合成的化学物质,所以使用后在自然界有非常顺畅的降解途径,对环境污染比较小。
(2)由于植物杀虫剂里面的杀虫成分比较多,而且作用方式独特,这样就会使害虫很难产生抗药性。
(3)植物源农药具有选择性强,对人、畜及天敌毒性低,开发和使用成本较低的特点。
2、植物源农药的缺点
(1)由于它是天然产物化合物构成,所以结构比较复杂,不易合成或合成成本太高。
(2)活性成分容易被分解,制剂成分复杂,不容易标准化。
(3)大多数植物源农药发挥药效慢,导致很多种植者认为农药没有效果。
(4)如果喷药次数太多,它的残效期就会比较短,不容易被种植者接受。
(5)由于植物的分布存在地域性,在加工厂地的选择上会受到很多限制。
植物源农药生物农药
植物源农药又称植物性农药。是利用植物资源开发的农药,包括从植物中提取的活性成分、植物本身和按活性结构合成的化合物及衍生物。类别有植物毒素、植物内源激素、植物源昆虫激素、拒食剂、引诱剂、驱避剂、绝育剂、增效剂、植物防卫素、异株克生物质。植物源农药的活性成分可分为生物碱类、萜烯类、酮类和番荔枝内酯类,此外还有木脂类,如乙醚酰透骨草素;巢体类,如牛膝巢酮;羟酸酯类,如除虫菊酯等。植物源农药中的杀虫活性成分主要是次生代谢物质,其中许多种次生代谢物质对昆虫表现为毒杀、行为干扰和生物发育调节作用。由于次生代谢物质是植物自身防御与昆虫的适应演变协同进化的结果,昆虫对其不易产生抗药性。研究结果表明,植物源农药对害虫的作用独特,作用方式多样化,作用机理比较复杂,归纳起来主要有毒杀作用、拒食和忌避作用、干扰正常的生长发育作用和光活化毒杀作用等。
生物农药是指利用生物活体或其代谢产物对害虫、病菌、杂草、线虫、鼠类等有害生物进行防治的一类农药制剂,或者是通过仿生合成具有特异作用的农药制剂。关于生物农药的范畴,目前国内外尚无十分准确统一的界定。按照联合国粮农组织的标准,生物农药一般是天然化合物或遗传基因修饰剂,主要包括生物化学农药(信息素、激素、植物调节剂、昆虫生长调节剂)和微生物农药(真菌、细菌、昆虫病毒、原生动物,或经遗传改造的微生物)两个部分,农用抗生素制剂不包括在内。我国生物农药按照其成分和来源可分为微生物活体农药、微生物代谢产物农药、植物源农药、动物源农药四个部分。按照防治对象可分为杀虫剂、杀菌剂、除草剂、杀螨剂、杀鼠剂、植物生长调节剂等。就其利用对象而言,生物农药一般分为直接利用生物活体和利用源于生物的生理活性物质两大类,前者包括细菌、真菌、线虫、病毒及拮抗微生物等,后者包括农用抗生素、植物生长调节剂、性信息素、摄食抑制剂、保幼激素和源于植物的生理活性物质等。在我国农业生产实际应用中,生物农药一般主要泛指可以进行大规模工业化生产的微生物源农药。比如多利维生寡雄腐霉,就属于生物农药中的微生物源农药。
植物源农药有哪些应用?
植物源农药应用历史悠久,艾蒿、鱼藤根、狼毒等早就被用于驱虫、治虫。但我国真正大规模研究生产则是在20世纪80年代对楝科、卫茅科、杜鹃花科、茄科和菊科的药源植物上取得了突破,某些产品的研制处于国际领先水平。植物原杀虫剂以触杀、胃毒作用使昆虫神经麻痹或肠胃受损,或抑制昆虫生长发育、麻醉昆虫,或以忌避和拒食作用使昆虫饥饿而死,而对人毒性一般都很低。
目前已研制成功并批量生产应用的植物源农药有油酸烟碱乳油(防治蚜虫、叶蝉、粉虱、蓟马等)、楝素杀虫剂(防治菜青虫)、苦参碱水剂(防治菜青虫、菜蚜)、藜芦碱醇溶液(即“虫敌”,防治棉蚜、棉铃虫、菜青虫)、双素碱水剂(防治菜蚜)、鱼藤酮乳油(防治菜蚜)、腐必清乳剂和神农液(防治苹果树腐烂病)等多种产品。
三萜功效以及作用是什么?
三萜类成分是一类基本母核由30个碳原子所组成的萜类化合物,以游离形式或以与糖结合成苷或酯的形式存在于植物体内,具有多方面的生化活性,常将其作为重要制剂定性、定量分析的指标。
理化性质:
1.物理性质
三萜皂苷分子大,不易结晶,大多数为白色或乳白色无定形粉末,仅少数为结晶体,皂苷元大多有完好的结晶。皂苷多数为具有苦味和辛辣味,且多具有吸湿性。
三萜皂苷有降低水溶液表面张力的作用,其水溶液经常强烈振摇能产生持久性泡沫,不因加热而消失。三萜皂苷的熔点都很高,常在熔融前分解,分解点多在200℃-300℃之间。
2.溶解度
三萜皂苷一般可溶于水,易溶于热水、含水稀醇、热甲醇和热乙醇中,几乎不溶或难溶于丙酮、乙醚、苯等有机溶剂。皂苷在正丁醇或戊醇提取皂苷,可使之与亲水性杂质分离。三萜皂苷元能溶于石油醚、苯、乙醚、三氯甲烷等有机溶剂,而不溶物水。
3.金属盐类反应
三萜皂苷的水溶液可与一些金属盐类,如铅盐、钡盐、铜盐等产生沉淀。酸性皂苷水溶液,加入中性盐类即生成沉淀;中性皂苷水溶液则需加入碱式醋酸铅或氢氧化钡等碱性盐类才能产生沉淀。
4.显色反应
三萜皂苷在无水条件下,与强酸(硫酸、磷酸、高氯酸)、中强酸(三氯乙酸)或Lewis酸(氯化锌、三氯化锑)作用,会出现一系列显色变化或荧光。
5.光谱特征
除少数化合物如甘草酸、远志皂苷等外,大多数三萜化合物无明显的紫外吸收或仅在200nm附近有末端吸收。
植物源农药的发展?
植物源农药研究进展
我国是一个农业大国,农药在农业生产中发挥着十分重要的作用。随着人们健康意识的提高,大多数国家都非常重视农产品的安全性,对农药残留的限制十分严格。中国在加入WTO以后,农产品出口面临着非常严峻的“绿色壁垒”,其中农药残留超标是经常遇到的问题,严重影响了我国农产品在国际市场的竞争力。为了降低农药残留量,努力开发新型农药已经成为当务之急。
植物源农药来源于自然,能在自然界降解,一般不会污染环境及农产品,在环境和人体中积累毒性的可能性不大,对人和牲畜相对安全,对害虫天敌伤害小,且害虫对其难以产生抗体,具有低毒、低残留的特点,能够保持农产品的高品质,因此植物源农药具有广阔的市场。近二十年来,国内外投入了大量的人力物力进行植物源农药的开发和研究,在这方面我们也做了一些有益的尝试,从一种乔木针叶植物的根部提取到一种强力杀菌抗病毒的活性物质,经大田实验显示其高效低毒,具有良好的开发前景。本文就植物源农药的活性成分和作用机理做一综述,为该方面的研究提供参考。
一、植物源农药的活性成分
植物源农药的活性成分可分为生物碱类、萜烯类、酮类和番荔枝内酯类,此外还有木脂类,如乙醚酰透骨草素;巢体类,如牛膝巢酮;羟酸酯类,如除虫菊酯等。本文主要对以上四大类进行总结。
1.生物碱类
目前人们发现的生物碱已有6000多种,已证明有杀死害虫作用的主要有烟碱、喜树碱、百部碱、藜芦碱、苦参碱、雷公藤碱、小薛碱、木防己碱、苦豆子碱等。该类化合物对昆虫的作用方式多种多样,如毒杀、拒食和忌避及抑制生长发育等。
2.萜烯类
萜烯类化合物是植物源农药中含量较多、研究比较广泛的一类化合物,其中精油的大部分组成为萜烯类化合物。目前从植物源农药中发现的萜烯类主要有单萜类、倍半萜类、二萜类和三萜类化合物。
单萜类主要有柏科植物砂地柏叶精油中的有效杀虫成分松油烯-4-醇,它对害虫的主要作用方式为熏杀作用。
倍半萜类有马桑科植物马桑中所含的羟基马桑毒素B;卫矛科植物中含有较多的倍半萜类化合物,主要有各种β-二氢沉香呋喃倍半萜型多醇酯;苦皮藤根皮中具有杀虫活性的有近20个α-二氢沉香呋喃化合物。该类化合物主要通过拒食、胃毒、内吸作用和影响试虫的产卵、孵化等生殖行为消灭害虫。
二萜类化合物主要有大戟科大戟属、巴豆属及瑞香科植物中的瑞香烷型二萜类化合物,另外还有闹羊花中主要杀虫有效成分闹羊花素-Ⅲ。该类化合物的作用方式主要有拒食、毒杀和抑制幼虫生长发育等。
三萜类化合物有目前世界公认的最重要的昆虫拒食剂印度印楝的主要活性成分印楝素,它对200多种害虫有不同的作用。亦有报道芸香科植物中含有三萜类化合物Severinolidel3、Atalantinl4和Cycloepiatalantinl5。三萜类化合物的作用方式主要为拒食作用。
精油的研究较多,作为植物源农药的有效成分主要有薄荷油、桉树油、肉桂油、猪毛蒿油、菊蒿油等。精油主要通过熏杀作用来杀死害虫。
3.酮类
黄酮类化合物多以甙或甙元、双糖甙或三糖甙状态存在,具有防治害虫作用的主要有鱼藤酮、毛鱼藤酮等。作用方式为拒食和毒杀作用。
4.番荔枝内酯
香荔枝内酯是番荔枝科植物特征性生物活性成分之一,它与以往发现的各类天然产物的结构类型相比有较大区别,由35~39个碳原子构成化合物骨架,分子中的四氢呋喃环和末端γ-内酯环通过碳链相连接,碳链上常带有羟基、酮基和乙酰氧基等。番荔枝内酯通过强烈的胃毒和拒食作用来体现其杀虫活性,研究表明,它比世界公认的高效植物源农药鱼藤酮及有机磷农药乙酰甲胺磷的效果还要好。
二、植物源农药的作用机理
植物源农药中的杀虫活性成分主要是次生代谢物质,其中许多种次生代谢物质对昆虫表现为毒杀、行为干扰和生物发育调节作用。由于次生代谢物质是植物自身防御与昆虫的适应演变协同进化的结果,昆虫对其不易产生抗药性。研究结果表明,植物源农药对害虫的作用独特,作用方式多样化,作用机理比较复杂,归纳起来主要有毒杀作用、拒食和忌避作用、干扰正常的生长发育作用和光活化毒杀作用等。
1.毒杀作用
植物对昆虫最直接、最有效的作用方式就是毒杀作用。
①胃毒毒杀作用
毒理学研究表明,具有胃毒毒杀作用的物质都可以破坏昆虫的中肠组织,使中肠亚细胞结构发生变化,也可阻断昆虫的神经传导,抑制多种解毒酶,发挥神经毒剂的作用。胃毒毒杀作用的症状为虫体脱水缩短,拉稀粪便,甚至拉出直肠或囊泡状物,直至死亡。
②触杀作用
害虫接触到具有触杀作用的物质,表现出兴奋状,其神经中枢即被麻醉,并且使害虫的蛋白质凝固堵死虫体的气孔,从而使害虫窒息死亡。
③熏杀作用
大部分精油都具有熏杀作用,精油可使害虫表皮蜡质层颗粒排列发生变化,破坏中肠组织,抑制中枢神经电位自发放。鉴于熏杀的特殊方式,可将精油用于防治仓储害虫和大棚温室害虫。
④内吸毒杀作用
内吸作用是一种特殊的胃毒方式,与喷雾相比,这种方式对环境污染小,不易杀伤天敌。许多植物源杀虫物质具有典型的内吸毒杀活性。
2.拒食和忌避作用
具有拒食作用和忌避作用的物质并不直接杀死害虫,而是允许其存在,但是迫使害虫转移选择目标。任何生物的行为都是在接受体内外信息后,由神经系统和肌肉系统综合反应的结果,能够被外来化学物质所调节。具有拒食和忌避作用的物质即是改变害虫的体内外信息,然后影响神经,迫使害虫做出柜食和忌避的行为。
3.干扰正常的生长发育作用
许多植物源农药能够干扰害虫的生长发育,使卵不能正常孵化,幼虫不能正常蜕皮化蛹,蛹不能正常羽化或出现畸形,在害虫的整个生长过程中起到主导调节作用。目前认为该类活性成分是干扰了昆虫正常的内分泌系统,导致生长发育出现异常。这种方式对当代或当年的害虫影响不太明显,但可以控制下一代害虫的发生。
4.光活化毒杀作用
光活化毒杀作用是植物源农药的活性物质借助于光敏化剂发挥作用,光敏化剂是光活化毒杀作用的关键。目前被普遍接受的机制是光动力作用和光诱导毒性,即光敏化剂接受一定波长的光子,产生自由基或诱发单线态氧攻击生物大分子,如脂蛋白、酶和核酸等,从而导致害虫的死亡或损伤。
三、结束语
我国植物资源丰富,开发利用植物源农药具有得天独厚的条件,在植物源农药的研究与开发上已取得了一定成绩,皂素烟碱可溶性乳剂、鱼藤酮乳油、双素碱水剂、茴蒿素水剂、油酸烟碱、楝素杀虫乳油取得登记或临时登记,并有小规模商品化生产。但和国际上同类研究相比,就整体水平而言还有一定差距,近年来国内从事植物源农药生产的单位多为一些地方性小厂,产品多为水剂或乳油,至今没有形成规模。究其原因主要有两点:第一,对植物源农药的基础研究投入太少,不能明确植物中何种物质是主要的活性成分,只能以总的提取物表示和体现其产品的药效;第二,对植物源农药的药效研究有限,直接利用的有效成分含量较低,市场上销售的制剂有效成分含量只有千分之几,有的甚至只有万分之几。对于这种现状,国内植物源农药需要加强基础研究,改进产品质量,顺应国际潮流。
目前,植物源农药研究的主流在于为创制新农药探索具有生物活性的先导化合物,这是一项要求刻意创新、追求原始性创新的工作。创新的目标在于两个层面:其一是获得具有农药活性化学结构新颖的化合物;其二是化合物是已知的,但活性是新颖的或者未曾报道过的。植物源农药研究是一项生物与化学密切结合的课题,生物学研究单位具有生测方面的优势,而化学研究单位具有提取分离和结构鉴定等基础研究的优势,如果两方面能够加强合作研究,将达到优势互补的目的,这对推动植物源农药的研究十分有利。相信在未来的农药方面,植物源农药将会占据重要的一席,为农业生产做出贡献