1、生物工程對(duì)生物農(nóng)藥的影響
生物農(nóng)藥是指利用生物資源開(kāi)發(fā)的農(nóng)藥。植物源農(nóng)藥如煙堿、苦參堿、印楝素、川楝素、茼篙素、異羊角扭甙、茶皂素、魚(yú)藤酮、除蟲(chóng)菊酷、植物精油和轉(zhuǎn)基因植物 (種子)等;微生物源農(nóng)藥如菜喜(Spinosad)、蘇云金桿菌(Ｂ.t.)、阿維菌素、瀏陽(yáng)霉素、殺蚜素、南昌霉素、韶關(guān)霉素、梅嶺霉素、齊螨墩素、井岡霉素、公主霉素、春雷霉素、農(nóng)抗120、農(nóng)抗5102、中生菌素、武夷菌素、多抗霉素、蠟質(zhì)芽孢桿菌、熒光假單孢、雙毒桿菌、枯草桿菌("臺(tái)灣寶")、白僵菌、綠僵菌、擬青霉、NPV(核多角體病毒)、GV(顆粒體病毒)、芫菁夜蛾線蟲(chóng)、蝗蟲(chóng)微孢子蟲(chóng)、云杉卷蛾微孢子蟲(chóng)等。動(dòng)物源農(nóng)藥如阿根廷蟻產(chǎn)生的防衛(wèi)毒素、大胡蜂產(chǎn)生的曼德拉毒素(mandaratoxin)、斑蝥產(chǎn)生的斑蝥素(cantharidin)、海生環(huán)節(jié)動(dòng)物異足索蠶產(chǎn)生的沙蠶毒素 (nereistoxin)、棉鈴蟲(chóng)性誘劑、甘蔗條螟性誘劑及天敵動(dòng)物農(nóng)藥等。
1．1生物工程促進(jìn)生物農(nóng)藥的發(fā)展 生物工程技術(shù)為生物農(nóng)藥的發(fā)展注入了新的活力。如轉(zhuǎn)Ｂ.t.病毒(Ｂ.t.毒素基因在昆蟲(chóng)病毒中表達(dá))、轉(zhuǎn)基因捕食螨(Metaseiulus occidentalis)、轉(zhuǎn)Ｂ.t.基因棉、轉(zhuǎn)Ｂ.t.玉米、轉(zhuǎn)Ｂ.t.馬鈴薯、轉(zhuǎn)Cpt I煙草(水稻/馬鈴薯/草莓)、轉(zhuǎn)PI一II煙草、轉(zhuǎn)NaPI水稻(煙草)、轉(zhuǎn)SKTI馬鈴薯、轉(zhuǎn)OC-I白楊、轉(zhuǎn)P-Lec煙草、轉(zhuǎn)GNA馬鈴薯(煙草/水稻)、轉(zhuǎn)基因耐貯藏番茄、轉(zhuǎn)查爾酮合成酶基因矮牽牛、抗病毒甜椒、抗病毒番茄、抗煙草花葉病毒和黃瓜花葉病毒的轉(zhuǎn)基因煙草、抗矮縮病毒水稻等。
細(xì)胞工程學(xué)使藥源植物如印楝、魚(yú)藤等的細(xì)胞離體培養(yǎng)取得突破;生物技術(shù)如酶聯(lián)免疫分析技術(shù)用來(lái)檢測(cè)有機(jī)化學(xué)農(nóng)藥的殘留，反過(guò)來(lái)又促進(jìn)生物農(nóng)藥的發(fā)展;抗除草劑的農(nóng)作物品種的推廣，使除草劑的用量大幅度提高，如由于耐農(nóng)達(dá)除草劑的轉(zhuǎn)基因作物的推廣應(yīng)用使得農(nóng)達(dá)使用量最近5年在全球以每年20%的速度遞增。
1．2轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)、抗病作物對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)藥造成沖擊 抗蟲(chóng)作物的出現(xiàn)使殺蟲(chóng)劑的生產(chǎn)和銷(xiāo)售有所下降，害蟲(chóng)種類(lèi)的演替也導(dǎo)致農(nóng)藥品種發(fā)生變化。殺菌劑總體變化不大，但部分品種也受到影響，呈下降趨勢(shì)。有人估計(jì):到2005年，轉(zhuǎn)基因作物在農(nóng)藥市場(chǎng)中所占份額將達(dá)到15%-20%，約60億美元，全球1999年種植面積達(dá)到880萬(wàn)hm2。以轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉為例，美國(guó)1998年已推廣棉花播種面積40%，我國(guó)也有200萬(wàn)畝，安徽省1999年就達(dá)40萬(wàn)畝。以棉鈴蟲(chóng)防治減少一半用藥計(jì)，其效益也相當(dāng)可觀。
1．3轉(zhuǎn)基因作物面臨的問(wèn)題 轉(zhuǎn)基因作物通過(guò)5年多的推廣，所面臨的問(wèn)題也日益暴露出來(lái)。主要表現(xiàn)在:（1）對(duì)人類(lèi)和環(huán)境的安全性;（2）抗性風(fēng)險(xiǎn)（(a)室內(nèi)用轉(zhuǎn)基因棉花葉片飼養(yǎng)棉鈴蟲(chóng)6-12代，抗性指數(shù)從1.5倍增到4.4倍;(b)一般預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)基因作物的使用壽命為8-10年;(c)超級(jí)抗性生物的出現(xiàn);(d)抗性基因的漂移等）（3）防治上的局限性:如轉(zhuǎn)Ｂ.t.基因棉，防治棉鈴蟲(chóng)的效果隨其代數(shù)而降低，第1代不須用藥，但第3和4代每100株仍有20－40頭3-4齡幼蟲(chóng)，每代仍須噴藥3-4次;（4）昆蟲(chóng)群落的演替（(a)次要害蟲(chóng)上升為主要害蟲(chóng):轉(zhuǎn)基因棉株體內(nèi)單寧、酚類(lèi)化合物分別降低22%和24%，導(dǎo)致棉蚜、棉紅蜘蛛、棉粉虱、棉薊馬、棉盲蝽等害蟲(chóng)的數(shù)量急劇上升;(b)天敵種群數(shù)量呈下降趨勢(shì):如棉田龜紋瓢蟲(chóng)及寄生蜂下降約20%－90%）。
2、植物性農(nóng)藥
2．1光活化農(nóng)藥 近年來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)一些植物次生物質(zhì)在光照條件下對(duì)害蟲(chóng)的毒效可提高幾倍、幾十倍甚至上千倍，顯示出光活化特性。自從吠喃香豆素類(lèi)化合物－花椒毒素的光活化性質(zhì)被首次發(fā)現(xiàn)(Berenbaum，1978)以來(lái)，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)的植物源光活化毒素主要有：吠喃香豆素類(lèi)(線型--花椒毒素;角型--當(dāng)歸根素)、多炔類(lèi)與噻吩類(lèi)、生物堿類(lèi)(茵芋堿skimmianine、短頸苔堿brevicolline、呋喃喹啉堿和異喹啉生物堿等)、擴(kuò)展醌類(lèi)(金絲桃素hypericin和尾孢菌素等)、其它化合物(苯并呋喃、苯并吡喃、去甲二氫愈創(chuàng)木酸、lachnanthocarpone、脫鎂葉綠酸甲基酯類(lèi)、砧噸染料和噻吩類(lèi))。
國(guó)外研究光活化殺蟲(chóng)劑的主要國(guó)家是加拿大和美國(guó)，國(guó)內(nèi)徐漢虹等(1993)首先報(bào)道了豬毛蒿(Artemisia scoparia)精油含有的茵陳二炔(Capilene)對(duì)斜紋夜蛾(Spodoptera litura)的生物活性受光照的激發(fā)而增強(qiáng)。在國(guó)家自然科學(xué)基金的資助下，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)與南開(kāi)大學(xué)合作以茵陳二炔為先導(dǎo)化合物仿生合成了12個(gè)多炔類(lèi)化合物。生測(cè)結(jié)果表明，化合物5的殺蟲(chóng)活性比茵陳二炔本身高出20倍，顯示了良好的商業(yè)應(yīng)用前景。南開(kāi)大學(xué)、華東理工大學(xué)等也開(kāi)始了這方面的研究。自70年代以來(lái)，光活化農(nóng)藥的研究取得了重要進(jìn)展。目前光活化殺蟲(chóng)劑已開(kāi)始應(yīng)用于田間，特別是在防治蚊子幼蟲(chóng)方面獲得成功。聚乙炔類(lèi)化合物作為有害生物控制劑在加拿大已取得了專(zhuān)利保護(hù)，有些已商品化生產(chǎn)，如赤蘚紅B已被Hiltonn-Davis化學(xué)公司注冊(cè)。除了用于殺蟲(chóng)外，光活化農(nóng)藥也用于殺病毒、病菌、線蟲(chóng)等。與一般化學(xué)農(nóng)藥相比，光活化農(nóng)藥具有高效、低毒、低殘留、選擇性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)人畜安全，作為一類(lèi)新型無(wú)公害農(nóng)藥有巨大的潛力。
2．2 印楝素(azadirachtin,AZ) 印楝是目前世界上公認(rèn)的理想的殺蟲(chóng)植物。印楝素是一類(lèi)高度氧化的檸檬素，帶有許多相似的官能團(tuán)。從印楝種子中曾分離出ＡＺ-A至ＡＺ-G 7種活性化合物，其中A是最主要?dú)⑾x(chóng)成分。印楝素及其制劑對(duì)昆蟲(chóng)具有拒食、忌避、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)、絕育等多種作用。目前，已知印楝素制劑對(duì)400余種昆蟲(chóng)表現(xiàn)不同的生物活性。1985年以印楝素為主要成分的第一個(gè)商品藥劑Margosan-O在美國(guó)獲準(zhǔn)登記，現(xiàn)已有許多印楝制劑投入商業(yè)化生產(chǎn)，如曲Azatin、Turlex、Align、Neemrich、Neemix、Neemgaurd、Nemol、NeMcidine、Margocidecd ok、Ackook、RD-9(Repelin)、Neemark及我國(guó)研制的0.3%印楝素乳油。這些商品絕大多數(shù)是殺蟲(chóng)劑。美國(guó)還開(kāi)發(fā)出以印楝素為主要成分的殺菌劑。
2．3魚(yú)藤酮(rotenone) 魚(yú)藤酮是從魚(yú)藤屬、灰葉屬、雞血藤屬、梭果屬、紫穗槐、豬屎豆等植物中提取出來(lái)的一種有殺蟲(chóng)活性的物質(zhì)，具有觸殺、胃毒、生長(zhǎng)發(fā)育抑制和拒食作用。目前已知魚(yú)藤酮對(duì)15個(gè)目137個(gè)科的800多種害蟲(chóng)具有較高的生物活性而對(duì)人畜安全，易光解變成無(wú)毒或低毒的化合物，在環(huán)境中殘留時(shí)間短，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。其藥源植物分布廣泛，生長(zhǎng)迅速，魚(yú)藤酮類(lèi)殺蟲(chóng)劑的大量使用，會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)及生態(tài)效益。目前室內(nèi)已可以通過(guò)組織培養(yǎng)途徑獲得魚(yú)藤酮及其類(lèi)似物，而對(duì)其立體構(gòu)型的研究有望進(jìn)一步提高其殺蟲(chóng)效果。
2．4精油 精油是指植物組織中的水蒸氣蒸餾成分，常常具有植物特征性氣味，通常含有分子量的萜烯及生物酚類(lèi)，大多數(shù)精油是由幾十種到幾百種化合物組成的復(fù)雜混合物。精油在常溫下易揮散，涂在紙片上短時(shí)揮發(fā)不留痕跡，有強(qiáng)烈的特殊香味，呈油狀液體，具有較高的折光率，大多有光學(xué)活性。可溶于濃乙醇和多種有機(jī)溶劑，但幾乎不溶于水。精油的化學(xué)成分包括含氮含硫化合物:如橙花油中的鄰氨基甲酸甲酯，姜油中的二甲基硫醚;芳香族化合物:如蒔蘿醛、香蘭素、肉桂醛、紫蘇醛、丁香酚等;脂肪族直鏈化合物:如葉醛、芳香酮、肉豆寇酸;萜類(lèi)化合物:主要為倍半萜類(lèi)，如月桂醛、檸檬醛、石竹烯等。精油對(duì)昆蟲(chóng)具有引誘、殺卵、熏蒸、忌避和影響昆蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育等作用。某些精油對(duì)昆蟲(chóng)具有神經(jīng)毒性，如某些精油可抑制昆蟲(chóng)的乙酰膽堿酯酶，有的是章魚(yú)胺的拮抗劑。
與有機(jī)農(nóng)藥混配，其混配作用主要為：增效作用、溶劑作用和掩蓋有機(jī)農(nóng)藥不良?xì)馕兜淖饔�。如黃樟油素是合成增效醚的起始物;肉豆寇醚 對(duì)氧磷對(duì)家蠅的藥效提高10倍;檸檬、酸橙、寬皮桔中的精油 氯氰菊酯有較好的增效作用。植物精油對(duì)人畜無(wú)毒，無(wú)污染，不易產(chǎn)生抗藥性，對(duì)植物或其產(chǎn)品無(wú)害且氣味芬芳，又兼有殺菌作用，施用精油可起到防蟲(chóng)防霉的雙重功效，正是人們所要求的無(wú)公害農(nóng)藥，特別是適合倉(cāng)儲(chǔ)害蟲(chóng)和衛(wèi)生害蟲(chóng)的防治。如果精油與農(nóng)藥混配，或作為農(nóng)藥的增效劑和加香劑使用，從經(jīng)濟(jì)上考慮是完全可行的。一些精油的有效成分已弄清，且易于合成，個(gè)別已有了成熟的合成路線，這樣能滿足現(xiàn)代大規(guī)模生產(chǎn)的需要。
2．5其它植物性農(nóng)藥 青蒿素是從青篙 (黃花蒿)中分離出來(lái)的倍半萜類(lèi)化合物，青蒿素及其類(lèi)似物對(duì)菜粉蝶、小菜蛾幼蟲(chóng)具有拒食活性。茼蒿素是從蔬菜茼蒿中分離出來(lái)的活性化合物，茼蒿素及其類(lèi)似物對(duì)小菜蛾、菜粉蝶和斜紋夜蛾幼蟲(chóng)具有較好的拒食、生長(zhǎng)發(fā)育抑制和毒殺活性。能明顯地降低菜粉蝶幼蟲(chóng)體壁、血淋巴、血淋巴蛋白質(zhì)、血淋巴總糖原和幼蟲(chóng)糖原的含量，減少血細(xì)胞數(shù)量，抑制中腸酯酶的活性。除蟲(chóng)菊酯是除蟲(chóng)菊中分離出來(lái)的殺蟲(chóng)活性物質(zhì)，天然成分具有光不穩(wěn)定性。是一類(lèi)有較長(zhǎng)歷史的植物性殺蟲(chóng)劑。番荔枝內(nèi)酯是從番荔枝科植物中提取分離的一類(lèi)殺蟲(chóng)活性物質(zhì)，現(xiàn)已從26種番荔枝科植物中分離出220多種，其作用機(jī)理與魚(yú)藤酮類(lèi)似，通過(guò)對(duì)NADH一細(xì)胞色素c還原酶的專(zhuān)一抑制作用，抑制細(xì)胞的呼吸功能。黃杜鵑殺蟲(chóng)成分主要存在于花和嫩葉中，有木毒素、杜鵑素、斯巴拉斯酚、鬧羊素(rhodojaponins)和木藜蘆素(grayanotoxins)等。目前已分離出的黃杜鵑毒素有9種，分別是木藜蘆素一I、II、III，鬧羊花素一II、III、V、rhodomollein-I、III、kallmanol。生物堿是從藥源植物中提取出的殺蟲(chóng)活性物質(zhì)，如煙堿、苦參堿等。至1999年，我國(guó)生產(chǎn)苦參堿殺蟲(chóng)劑的農(nóng)藥廠有1l個(gè)，是植物性殺蟲(chóng)劑中生產(chǎn)廠家最多的品種。一些殺蟲(chóng)生物堿為殺蟲(chóng)劑的仿生合成提供先導(dǎo)化合物，如毒扁豆堿、煙堿等。研究殺蟲(chóng)生物堿對(duì)昆蟲(chóng)的作用方式和作用機(jī)制，為殺蟲(chóng)劑的開(kāi)發(fā)提供了新穎的作用靶標(biāo)。異丁基酰胺和藜蘆堿作用于鈉離子通道，與所有現(xiàn)用殺蟲(chóng)劑的作用位點(diǎn)都不一樣。作用靶標(biāo)的特異性使之倍受重視，該研究已進(jìn)入結(jié)構(gòu)優(yōu)化階段�？嗥ぬ�(Celastrus angulata)又稱(chēng)南蛇藤、"菜蟲(chóng)藥"等，屬衛(wèi)矛科(Celastraceae)南蛇藤屬(Celastrus)，主要成分為倍半萜類(lèi)化合物，目前已從苦皮藤中分離、鑒定了至少18種化合物，其中拒食成分1個(gè)(苦皮藤素I)，毒殺成分6個(gè)，麻醉成分１１個(gè)(苦皮藤素IV為代表)。這些化合物都是只含C、H、O三元素的二氫沉香吠喃多元酯，屬于雙環(huán)倍半萜�？嗥ぬ贇⑾x(chóng)活性成分為苦皮藤素I和苦皮藤素IV。
3、微生物農(nóng)藥
微生物農(nóng)藥是能夠用來(lái)殺蟲(chóng)、滅菌、除草以及調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)等的微生物的活體及其代謝產(chǎn)物。包括農(nóng)用抗生素和活體微生物農(nóng)藥，主要種類(lèi)有昆蟲(chóng)病原細(xì)菌、昆蟲(chóng)病原真菌、昆蟲(chóng)病原病毒、昆蟲(chóng)病原原生動(dòng)物、昆蟲(chóng)病原線蟲(chóng)、昆蟲(chóng)病原立克次體。
生物農(nóng)藥是指利用生物資源開(kāi)發(fā)的農(nóng)藥。植物源農(nóng)藥如煙堿、苦參堿、印楝素、川楝素、茼篙素、異羊角扭甙、茶皂素、魚(yú)藤酮、除蟲(chóng)菊酷、植物精油和轉(zhuǎn)基因植物 (種子)等;微生物源農(nóng)藥如菜喜(Spinosad)、蘇云金桿菌(Ｂ.t.)、阿維菌素、瀏陽(yáng)霉素、殺蚜素、南昌霉素、韶關(guān)霉素、梅嶺霉素、齊螨墩素、井岡霉素、公主霉素、春雷霉素、農(nóng)抗120、農(nóng)抗5102、中生菌素、武夷菌素、多抗霉素、蠟質(zhì)芽孢桿菌、熒光假單孢、雙毒桿菌、枯草桿菌("臺(tái)灣寶")、白僵菌、綠僵菌、擬青霉、NPV(核多角體病毒)、GV(顆粒體病毒)、芫菁夜蛾線蟲(chóng)、蝗蟲(chóng)微孢子蟲(chóng)、云杉卷蛾微孢子蟲(chóng)等。動(dòng)物源農(nóng)藥如阿根廷蟻產(chǎn)生的防衛(wèi)毒素、大胡蜂產(chǎn)生的曼德拉毒素(mandaratoxin)、斑蝥產(chǎn)生的斑蝥素(cantharidin)、海生環(huán)節(jié)動(dòng)物異足索蠶產(chǎn)生的沙蠶毒素 (nereistoxin)、棉鈴蟲(chóng)性誘劑、甘蔗條螟性誘劑及天敵動(dòng)物農(nóng)藥等。
1．1生物工程促進(jìn)生物農(nóng)藥的發(fā)展 生物工程技術(shù)為生物農(nóng)藥的發(fā)展注入了新的活力。如轉(zhuǎn)Ｂ.t.病毒(Ｂ.t.毒素基因在昆蟲(chóng)病毒中表達(dá))、轉(zhuǎn)基因捕食螨(Metaseiulus occidentalis)、轉(zhuǎn)Ｂ.t.基因棉、轉(zhuǎn)Ｂ.t.玉米、轉(zhuǎn)Ｂ.t.馬鈴薯、轉(zhuǎn)Cpt I煙草(水稻/馬鈴薯/草莓)、轉(zhuǎn)PI一II煙草、轉(zhuǎn)NaPI水稻(煙草)、轉(zhuǎn)SKTI馬鈴薯、轉(zhuǎn)OC-I白楊、轉(zhuǎn)P-Lec煙草、轉(zhuǎn)GNA馬鈴薯(煙草/水稻)、轉(zhuǎn)基因耐貯藏番茄、轉(zhuǎn)查爾酮合成酶基因矮牽牛、抗病毒甜椒、抗病毒番茄、抗煙草花葉病毒和黃瓜花葉病毒的轉(zhuǎn)基因煙草、抗矮縮病毒水稻等。
細(xì)胞工程學(xué)使藥源植物如印楝、魚(yú)藤等的細(xì)胞離體培養(yǎng)取得突破;生物技術(shù)如酶聯(lián)免疫分析技術(shù)用來(lái)檢測(cè)有機(jī)化學(xué)農(nóng)藥的殘留，反過(guò)來(lái)又促進(jìn)生物農(nóng)藥的發(fā)展;抗除草劑的農(nóng)作物品種的推廣，使除草劑的用量大幅度提高，如由于耐農(nóng)達(dá)除草劑的轉(zhuǎn)基因作物的推廣應(yīng)用使得農(nóng)達(dá)使用量最近5年在全球以每年20%的速度遞增。
1．2轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)、抗病作物對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)藥造成沖擊 抗蟲(chóng)作物的出現(xiàn)使殺蟲(chóng)劑的生產(chǎn)和銷(xiāo)售有所下降，害蟲(chóng)種類(lèi)的演替也導(dǎo)致農(nóng)藥品種發(fā)生變化。殺菌劑總體變化不大，但部分品種也受到影響，呈下降趨勢(shì)。有人估計(jì):到2005年，轉(zhuǎn)基因作物在農(nóng)藥市場(chǎng)中所占份額將達(dá)到15%-20%，約60億美元，全球1999年種植面積達(dá)到880萬(wàn)hm2。以轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉為例，美國(guó)1998年已推廣棉花播種面積40%，我國(guó)也有200萬(wàn)畝，安徽省1999年就達(dá)40萬(wàn)畝。以棉鈴蟲(chóng)防治減少一半用藥計(jì)，其效益也相當(dāng)可觀。
1．3轉(zhuǎn)基因作物面臨的問(wèn)題 轉(zhuǎn)基因作物通過(guò)5年多的推廣，所面臨的問(wèn)題也日益暴露出來(lái)。主要表現(xiàn)在:（1）對(duì)人類(lèi)和環(huán)境的安全性;（2）抗性風(fēng)險(xiǎn)（(a)室內(nèi)用轉(zhuǎn)基因棉花葉片飼養(yǎng)棉鈴蟲(chóng)6-12代，抗性指數(shù)從1.5倍增到4.4倍;(b)一般預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)基因作物的使用壽命為8-10年;(c)超級(jí)抗性生物的出現(xiàn);(d)抗性基因的漂移等）（3）防治上的局限性:如轉(zhuǎn)Ｂ.t.基因棉，防治棉鈴蟲(chóng)的效果隨其代數(shù)而降低，第1代不須用藥，但第3和4代每100株仍有20－40頭3-4齡幼蟲(chóng)，每代仍須噴藥3-4次;（4）昆蟲(chóng)群落的演替（(a)次要害蟲(chóng)上升為主要害蟲(chóng):轉(zhuǎn)基因棉株體內(nèi)單寧、酚類(lèi)化合物分別降低22%和24%，導(dǎo)致棉蚜、棉紅蜘蛛、棉粉虱、棉薊馬、棉盲蝽等害蟲(chóng)的數(shù)量急劇上升;(b)天敵種群數(shù)量呈下降趨勢(shì):如棉田龜紋瓢蟲(chóng)及寄生蜂下降約20%－90%）。
2、植物性農(nóng)藥
2．1光活化農(nóng)藥 近年來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)一些植物次生物質(zhì)在光照條件下對(duì)害蟲(chóng)的毒效可提高幾倍、幾十倍甚至上千倍，顯示出光活化特性。自從吠喃香豆素類(lèi)化合物－花椒毒素的光活化性質(zhì)被首次發(fā)現(xiàn)(Berenbaum，1978)以來(lái)，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)的植物源光活化毒素主要有：吠喃香豆素類(lèi)(線型--花椒毒素;角型--當(dāng)歸根素)、多炔類(lèi)與噻吩類(lèi)、生物堿類(lèi)(茵芋堿skimmianine、短頸苔堿brevicolline、呋喃喹啉堿和異喹啉生物堿等)、擴(kuò)展醌類(lèi)(金絲桃素hypericin和尾孢菌素等)、其它化合物(苯并呋喃、苯并吡喃、去甲二氫愈創(chuàng)木酸、lachnanthocarpone、脫鎂葉綠酸甲基酯類(lèi)、砧噸染料和噻吩類(lèi))。
國(guó)外研究光活化殺蟲(chóng)劑的主要國(guó)家是加拿大和美國(guó)，國(guó)內(nèi)徐漢虹等(1993)首先報(bào)道了豬毛蒿(Artemisia scoparia)精油含有的茵陳二炔(Capilene)對(duì)斜紋夜蛾(Spodoptera litura)的生物活性受光照的激發(fā)而增強(qiáng)。在國(guó)家自然科學(xué)基金的資助下，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)與南開(kāi)大學(xué)合作以茵陳二炔為先導(dǎo)化合物仿生合成了12個(gè)多炔類(lèi)化合物。生測(cè)結(jié)果表明，化合物5的殺蟲(chóng)活性比茵陳二炔本身高出20倍，顯示了良好的商業(yè)應(yīng)用前景。南開(kāi)大學(xué)、華東理工大學(xué)等也開(kāi)始了這方面的研究。自70年代以來(lái)，光活化農(nóng)藥的研究取得了重要進(jìn)展。目前光活化殺蟲(chóng)劑已開(kāi)始應(yīng)用于田間，特別是在防治蚊子幼蟲(chóng)方面獲得成功。聚乙炔類(lèi)化合物作為有害生物控制劑在加拿大已取得了專(zhuān)利保護(hù)，有些已商品化生產(chǎn)，如赤蘚紅B已被Hiltonn-Davis化學(xué)公司注冊(cè)。除了用于殺蟲(chóng)外，光活化農(nóng)藥也用于殺病毒、病菌、線蟲(chóng)等。與一般化學(xué)農(nóng)藥相比，光活化農(nóng)藥具有高效、低毒、低殘留、選擇性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)人畜安全，作為一類(lèi)新型無(wú)公害農(nóng)藥有巨大的潛力。
2．2 印楝素(azadirachtin,AZ) 印楝是目前世界上公認(rèn)的理想的殺蟲(chóng)植物。印楝素是一類(lèi)高度氧化的檸檬素，帶有許多相似的官能團(tuán)。從印楝種子中曾分離出ＡＺ-A至ＡＺ-G 7種活性化合物，其中A是最主要?dú)⑾x(chóng)成分。印楝素及其制劑對(duì)昆蟲(chóng)具有拒食、忌避、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)、絕育等多種作用。目前，已知印楝素制劑對(duì)400余種昆蟲(chóng)表現(xiàn)不同的生物活性。1985年以印楝素為主要成分的第一個(gè)商品藥劑Margosan-O在美國(guó)獲準(zhǔn)登記，現(xiàn)已有許多印楝制劑投入商業(yè)化生產(chǎn)，如曲Azatin、Turlex、Align、Neemrich、Neemix、Neemgaurd、Nemol、NeMcidine、Margocidecd ok、Ackook、RD-9(Repelin)、Neemark及我國(guó)研制的0.3%印楝素乳油。這些商品絕大多數(shù)是殺蟲(chóng)劑。美國(guó)還開(kāi)發(fā)出以印楝素為主要成分的殺菌劑。
2．3魚(yú)藤酮(rotenone) 魚(yú)藤酮是從魚(yú)藤屬、灰葉屬、雞血藤屬、梭果屬、紫穗槐、豬屎豆等植物中提取出來(lái)的一種有殺蟲(chóng)活性的物質(zhì)，具有觸殺、胃毒、生長(zhǎng)發(fā)育抑制和拒食作用。目前已知魚(yú)藤酮對(duì)15個(gè)目137個(gè)科的800多種害蟲(chóng)具有較高的生物活性而對(duì)人畜安全，易光解變成無(wú)毒或低毒的化合物，在環(huán)境中殘留時(shí)間短，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。其藥源植物分布廣泛，生長(zhǎng)迅速，魚(yú)藤酮類(lèi)殺蟲(chóng)劑的大量使用，會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)及生態(tài)效益。目前室內(nèi)已可以通過(guò)組織培養(yǎng)途徑獲得魚(yú)藤酮及其類(lèi)似物，而對(duì)其立體構(gòu)型的研究有望進(jìn)一步提高其殺蟲(chóng)效果。
2．4精油 精油是指植物組織中的水蒸氣蒸餾成分，常常具有植物特征性氣味，通常含有分子量的萜烯及生物酚類(lèi)，大多數(shù)精油是由幾十種到幾百種化合物組成的復(fù)雜混合物。精油在常溫下易揮散，涂在紙片上短時(shí)揮發(fā)不留痕跡，有強(qiáng)烈的特殊香味，呈油狀液體，具有較高的折光率，大多有光學(xué)活性。可溶于濃乙醇和多種有機(jī)溶劑，但幾乎不溶于水。精油的化學(xué)成分包括含氮含硫化合物:如橙花油中的鄰氨基甲酸甲酯，姜油中的二甲基硫醚;芳香族化合物:如蒔蘿醛、香蘭素、肉桂醛、紫蘇醛、丁香酚等;脂肪族直鏈化合物:如葉醛、芳香酮、肉豆寇酸;萜類(lèi)化合物:主要為倍半萜類(lèi)，如月桂醛、檸檬醛、石竹烯等。精油對(duì)昆蟲(chóng)具有引誘、殺卵、熏蒸、忌避和影響昆蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育等作用。某些精油對(duì)昆蟲(chóng)具有神經(jīng)毒性，如某些精油可抑制昆蟲(chóng)的乙酰膽堿酯酶，有的是章魚(yú)胺的拮抗劑。
與有機(jī)農(nóng)藥混配，其混配作用主要為：增效作用、溶劑作用和掩蓋有機(jī)農(nóng)藥不良?xì)馕兜淖饔�。如黃樟油素是合成增效醚的起始物;肉豆寇醚 對(duì)氧磷對(duì)家蠅的藥效提高10倍;檸檬、酸橙、寬皮桔中的精油 氯氰菊酯有較好的增效作用。植物精油對(duì)人畜無(wú)毒，無(wú)污染，不易產(chǎn)生抗藥性，對(duì)植物或其產(chǎn)品無(wú)害且氣味芬芳，又兼有殺菌作用，施用精油可起到防蟲(chóng)防霉的雙重功效，正是人們所要求的無(wú)公害農(nóng)藥，特別是適合倉(cāng)儲(chǔ)害蟲(chóng)和衛(wèi)生害蟲(chóng)的防治。如果精油與農(nóng)藥混配，或作為農(nóng)藥的增效劑和加香劑使用，從經(jīng)濟(jì)上考慮是完全可行的。一些精油的有效成分已弄清，且易于合成，個(gè)別已有了成熟的合成路線，這樣能滿足現(xiàn)代大規(guī)模生產(chǎn)的需要。
2．5其它植物性農(nóng)藥 青蒿素是從青篙 (黃花蒿)中分離出來(lái)的倍半萜類(lèi)化合物，青蒿素及其類(lèi)似物對(duì)菜粉蝶、小菜蛾幼蟲(chóng)具有拒食活性。茼蒿素是從蔬菜茼蒿中分離出來(lái)的活性化合物，茼蒿素及其類(lèi)似物對(duì)小菜蛾、菜粉蝶和斜紋夜蛾幼蟲(chóng)具有較好的拒食、生長(zhǎng)發(fā)育抑制和毒殺活性。能明顯地降低菜粉蝶幼蟲(chóng)體壁、血淋巴、血淋巴蛋白質(zhì)、血淋巴總糖原和幼蟲(chóng)糖原的含量，減少血細(xì)胞數(shù)量，抑制中腸酯酶的活性。除蟲(chóng)菊酯是除蟲(chóng)菊中分離出來(lái)的殺蟲(chóng)活性物質(zhì)，天然成分具有光不穩(wěn)定性。是一類(lèi)有較長(zhǎng)歷史的植物性殺蟲(chóng)劑。番荔枝內(nèi)酯是從番荔枝科植物中提取分離的一類(lèi)殺蟲(chóng)活性物質(zhì)，現(xiàn)已從26種番荔枝科植物中分離出220多種，其作用機(jī)理與魚(yú)藤酮類(lèi)似，通過(guò)對(duì)NADH一細(xì)胞色素c還原酶的專(zhuān)一抑制作用，抑制細(xì)胞的呼吸功能。黃杜鵑殺蟲(chóng)成分主要存在于花和嫩葉中，有木毒素、杜鵑素、斯巴拉斯酚、鬧羊素(rhodojaponins)和木藜蘆素(grayanotoxins)等。目前已分離出的黃杜鵑毒素有9種，分別是木藜蘆素一I、II、III，鬧羊花素一II、III、V、rhodomollein-I、III、kallmanol。生物堿是從藥源植物中提取出的殺蟲(chóng)活性物質(zhì)，如煙堿、苦參堿等。至1999年，我國(guó)生產(chǎn)苦參堿殺蟲(chóng)劑的農(nóng)藥廠有1l個(gè)，是植物性殺蟲(chóng)劑中生產(chǎn)廠家最多的品種。一些殺蟲(chóng)生物堿為殺蟲(chóng)劑的仿生合成提供先導(dǎo)化合物，如毒扁豆堿、煙堿等。研究殺蟲(chóng)生物堿對(duì)昆蟲(chóng)的作用方式和作用機(jī)制，為殺蟲(chóng)劑的開(kāi)發(fā)提供了新穎的作用靶標(biāo)。異丁基酰胺和藜蘆堿作用于鈉離子通道，與所有現(xiàn)用殺蟲(chóng)劑的作用位點(diǎn)都不一樣。作用靶標(biāo)的特異性使之倍受重視，該研究已進(jìn)入結(jié)構(gòu)優(yōu)化階段�？嗥ぬ�(Celastrus angulata)又稱(chēng)南蛇藤、"菜蟲(chóng)藥"等，屬衛(wèi)矛科(Celastraceae)南蛇藤屬(Celastrus)，主要成分為倍半萜類(lèi)化合物，目前已從苦皮藤中分離、鑒定了至少18種化合物，其中拒食成分1個(gè)(苦皮藤素I)，毒殺成分6個(gè)，麻醉成分１１個(gè)(苦皮藤素IV為代表)。這些化合物都是只含C、H、O三元素的二氫沉香吠喃多元酯，屬于雙環(huán)倍半萜�？嗥ぬ贇⑾x(chóng)活性成分為苦皮藤素I和苦皮藤素IV。
3、微生物農(nóng)藥
微生物農(nóng)藥是能夠用來(lái)殺蟲(chóng)、滅菌、除草以及調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)等的微生物的活體及其代謝產(chǎn)物。包括農(nóng)用抗生素和活體微生物農(nóng)藥，主要種類(lèi)有昆蟲(chóng)病原細(xì)菌、昆蟲(chóng)病原真菌、昆蟲(chóng)病原病毒、昆蟲(chóng)病原原生動(dòng)物、昆蟲(chóng)病原線蟲(chóng)、昆蟲(chóng)病原立克次體。