植食性害螨在全世界范圍內(nèi)均有分布,在我國受危害較嚴重的作物是大豆、棉花、水稻、果樹、茶等。隨著設施農(nóng)業(yè)的大面積推廣,螨害呈現(xiàn)逐年加劇的態(tài)勢,我國每年因害螨危害造成的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟損失高達100多億元。近年來農(nóng)用殺螨劑的重要性愈發(fā)顯著,其數(shù)量與銷售額在農(nóng)用殺蟲殺螨劑中排名第三,僅次于針對鱗翅目和同翅目的農(nóng)用殺蟲劑。
微生物源殺螨劑開發(fā)的研究現(xiàn)狀
國內(nèi)對于微生物源殺螨劑的研究主要集中在螨害防治方面應用的抗生素,如阿維菌素、天維霉素、瀏陽霉素等,其中以阿維霉素的報道最多。目前報道的殺螨生防菌除了生產(chǎn)阿維菌素的鏈霉菌(Streptomyces sp.),還有蘇云金芽胞桿菌(Bacillus thuringiensis)、解淀粉芽胞桿菌(Bacillus amyloliquefaciens)、死亡谷芽胞桿菌(Bacillus vallismortis)、白僵菌(Beauveria vuillemin)、綠僵菌(Metarhizium anisopliae)、交枝頂孢霉(Acremonium implicatum)等。這些殺螨生防菌鑒定出了阿維菌素、天維菌素、尼可霉素(又稱華光霉素)、瀏陽霉素、蘇云金素、環(huán)二肽等活性物質(zhì)。
阿維菌素是由阿維鏈霉菌產(chǎn)生的一組結(jié)構相似的16元環(huán)大環(huán)內(nèi)酯類抗生素。活性成分組成中含有8個組分:主要成分為A1a、A2a、B1a、B2a,總含量大于80%;對應的4個同系物A1b,A2b,B1b和B2b,總含量小于20%。基因組測序分析顯示阿維菌素合成基因簇全長82 kb,共有18個開放閱讀框,含有4個編碼聚酮合成酶的單元:AVES1、AVES2、AVES3和AVES4,負責阿維菌素生物合成與組裝。
尼可霉素屬于核苷肽類抗生素,合成基因簇全長約30 kb,包括1個途徑特異性的調(diào)控基因和3個轉(zhuǎn)錄單元中的21個結(jié)構基因,核苷和肽基合成的相關基因分布于不同的轉(zhuǎn)錄單元。
蘇云金素合成基因簇全長約12 kb,含有一個與抗生素合成類似的NRPS\PKS系統(tǒng),該系統(tǒng)依賴于一個酰基載體蛋白(ACP)并具有部分非核糖體肽合成酶基因。
殺螨劑市場需求
2015年全球殺螨劑銷售額為7.73億美元,預測2020年將增長到8.90億美元,復合年增長率為2.9%。全球殺螨劑市場中,日本和美國的市場占比較高。近幾年,南歐和拉美的市場份額也在增加,其產(chǎn)品主要用于果樹、棉花和蔬菜上的螨害防治,果樹中尤以柑橘和葡萄用量最大,但用在棉花上的殺螨劑產(chǎn)能過剩,價格下滑較多。目前發(fā)展中國家用于果樹的殺螨劑市場在大幅提升。影響殺螨劑市場的主要因素是抗性的發(fā)展和新產(chǎn)品的上市,這兩個因素能夠改變市場的產(chǎn)品結(jié)構,也說明了市場對于殺螨劑新產(chǎn)品更新?lián)Q代的迫切需求。但是目前新開發(fā)的殺螨劑種類非常少,在綠色、有機作物方面,對安全高效的生物殺螨劑新產(chǎn)品的需求更加顯得迫切。據(jù)國家統(tǒng)計局2017年底的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,殺螨劑原藥市場全線緊張。
我國殺螨劑登記情況
截至2018年12月,全國殺螨劑農(nóng)藥登記共有1 065項,分為124種,其中化學殺螨劑121種,占殺螨劑種類的97.58%;生物殺螨劑3種(苦參堿2個,魚藤酮1個,阿維菌素55個),僅占2.42%。數(shù)量方面,炔螨特第一(154),噠螨靈第二(121),三唑錫第三(105),阿維菌素第四(55)(表2)。阿維菌素復配藥劑有18種,包括阿維·噠螨靈(46),阿維·礦物油(16),阿維·高氯(15)等。從應用對象看,柑橘紅蜘蛛占66.67%,排名第一;蘋果紅蜘蛛占22.84%,排名第二;蘋果二斑葉螨占3.7%,排名第三
近20年,化學殺螨劑市場無高效新產(chǎn)品出現(xiàn),老產(chǎn)品的耐藥性問題也日益加劇,亟需安全高效的新產(chǎn)品上市。生物殺螨劑中,植物源的殺螨劑由于受植物原材料有限、提取成本高及產(chǎn)量低等因素的影響,限制了其發(fā)展速度;而動物源殺螨劑還未見報道;微生物源殺螨劑因此表現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢。微生物資源豐富,個體小,容易生長,并可通過發(fā)酵進行擴大培養(yǎng),而且微生物源農(nóng)藥大多高效、低毒、對人畜和環(huán)境安全,更容易被開發(fā)成產(chǎn)品。進行微生物殺螨劑的研發(fā)已迫在眉睫,要充分利用微生物資源,促進微生物源殺螨劑的發(fā)展。
農(nóng)業(yè)害螨因其個體小、繁殖快、適應性強及容易產(chǎn)生抗藥性等特點,自20世紀70年代起,已躍升為果樹、蔬菜、糧食作物的重要害蟲。如今,人們逐漸認識到農(nóng)藥不是用于完全殺死害蟲,而是要將其種群數(shù)量控制在一定范圍內(nèi),需要采用有效的殺螨劑對害螨進行綜合防治,而安全高效的生物殺螨劑研究與開發(fā)工作也越來越重要。目前國內(nèi)針對微生物源殺螨劑的研究工作在很多方面都存在空白,而且殺螨菌株資源缺少,關于殺螨活性物質(zhì)及其合成機制、殺螨機制的研究報道更少,大大降低了微生物源殺螨劑的創(chuàng)制速度,因此需要加大該領域的研究力度,推進具有我國自主知識產(chǎn)權的微生物源殺螨劑的研發(fā)。