中国和美国微生物农药登记情况比较分析

来源：《中国生物防治学报》2024（06）

作者：李永华，王欣芳，张玮，刘梅，王晨芳，王训成，燕继晔

化学农药推动了我国农业快速发展，但也因大量过度使用导致了一系列农产品安全、环境和土壤污染等问题，严重影响了农业的绿色可持续发展。微生物农药是基于细菌、真菌、病毒等生物防治剂及其组合的制剂，具有无毒、环保、无污染、不会引起抗药性等特点。与化学农药相比，微生物农药的生物防治长期效果更好，使其成为传统和有机农业中更具潜力的选择。随着人们对环境及食品健康的重视，微生物农药在世界范围内越来越受到青睐，市场规模不断扩大，在未来有赶上化学农药之势。据Mordor Intelligence公司统计，全球2023年微生物农药市场规模为12.9亿美元，预计到2028年将达到17.6亿美元，复合年增长率（CAGR）为6.42%，其中北美地区的微生物农药市场规模最大。 

美国生物农药登记起步早，在1947年制定了《联邦杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂法》，是世界上最早实行农药登记管理制度的国家，也是农药管理最严格的国家之一，其登记框架和理念是国际组织FAO/WHO文件资料的主要参考蓝本。目前，在微生物农药领域，全球排名前五的公司分别是美国Valent BioSciences Corporation、美国Certis USA LLC、德国拜耳作物科学公司（Bayer CropScience AG）、美国FMC公司（FMC Corporation），其中3家为美国公司。美国生物农药行业联盟由2017年的92家成员机构迅速扩张到目前的185家，涵盖了小到营销额仅为10万美元的小公司，大到巴斯夫和拜耳公司等在内的行业巨头。我国微生物农药市场规模相对较小，但鉴于微生物农药的消费主体对可持续农业的关注度日益增加，我国的微生物农药市场具有巨大增长机会，目前主要通过政府税收优惠和产品补贴等方式，推动微生物农药的使用和普及。

1、美国登记微生物农药活性成分 

微生物农药在美国获得登记的活性成分主要分为细菌、真菌和病毒三个方面，据美国环境保护署官网（https://www.epa.gov/ingredients-used-pesticide-products/biopesticide-active-ingredients）显示（数据更新至2020年8月31日），细菌获得登记的活性成分最多，真菌次之，病毒最少。

1.1 细菌农药 

美国获得登记的细菌农药产品活性成分名录包括细菌70种（图1）。活性成分涉及22个物种，包括放射形土壤杆菌Agrobacterium radiobacter、解淀粉芽胞杆菌Bacillus amyloliquefaciens、坚强芽胞杆菌B.firmus、地衣芽胞杆菌B.licheniformis、蕈状芽胞杆菌B.mycoides、短小芽胞杆菌B.pumilus、球形芽胞杆菌B.sphaericus、枯草芽胞杆菌B.subtilis、苏云金芽胞杆菌B.thuringiensis、洋葱伯克霍尔德氏（假单胞）菌威斯康星型Burkholderia (pseudomonas) cepacia、铁杉紫色杆菌Chromobacterium subtsugae、成团泛菌Pantoea agglomerans、巴斯德菌属Pasteuna spp.、巴斯德杆菌Pasteuria nishizawae、美高协巴氏杆菌P.usgae、致黄假单胞菌Pseudomonas aureofadens、绿针假单胞菌P.chlororaphis、荧光假单胞菌P.fluorescens、丁香假单胞菌P.syringae、缓病芽胞杆菌B.lentimorbus、日本金龟子芽胞杆菌B.popilliae、沃巴克（氏）菌Wolbachia pipientis，其中获得登记最多的品种是苏云金芽胞杆菌，包括26个菌株，涉及5个亚种，分别是4个鲇泽亚种B.thuringiensis subsp.aizawa、1个蜡螟亚种B.thuringiensis subsp.galleriae、6个以色列亚种B.thuringiensis subsp.israelensis、12个库斯塔克亚种B.thuringiensis subsp.kurstaki、3个拟步行甲亚种B.thuringiensis subsp.Tenebrionis。在所登记的70种细菌活性成分中，51个属于芽胞杆菌类，其次为假单胞菌属，包含9种活性成分。近5年来登记的菌株只有解淀粉芽孢杆菌植物亚种FZB42 (69553-9/7F8620)(2019年登记），近10年来登记的菌株包括荧光假单胞菌D7(2014年登记）、枯草芽胞杆菌IAB/BS03(2015年登记）、解淀粉芽胞杆菌PTA-4838(2016年登记）、蕈状芽胞杆菌J(2016年登记）、苏云金芽胞杆菌以色列亚种SUM-6218(2016年登记）、苏云金芽胞杆菌库斯塔克亚种B.thuringiensis subsp.kurstaki EVB-113-19(2016年登记）、苏云金芽胞杆菌拟步行甲亚种SA-10(2016年登记）、解淀粉芽胞杆菌F727(2017年登记）、枯草芽胞杆菌BU1814(2017年登记）、绿针假单胞菌AFS009(2017年登记）、沃巴克（氏）菌ZAP（白纹伊蚊Aedes albopictus)(89668-4)(2017年登记）、解淀粉芽胞杆菌ENV503(87645-387645-4/7F8546)(2018年登记）、地衣芽胞杆菌FMCH001(2018年登记）、枯草芽胞杆菌FMCH002(2018年登记）。

图1 在美国获得登记的微生物农药活性成分—细菌部分

1.2 真菌农药 

美国获得登记的真菌农药产品活性成分名录包括真菌45种（图2）。涉及的物种有31个，包括损毁链格孢菌Alternaria destruens、白粉寄生孢Ampelomyces quisquails、黄曲霉菌Aspergillus flavus、出芽短梗霉菌Aureobasidium pullulans、球孢白僵菌Beauveria bassiana、橄榄假丝酵母Candida oleophila、紫色软韧革菌Chondrostereum purpureum、胶孢炭疽菌合萌专化型Colletotrichum gloeosporioides f.sp.aeschynomene、小盾壳霉Coniothyrium minitans、嗜线虫真菌Duddingtonia flagrans、链孢粘帚霉Gliocladium catenulatum、玫烟色棒束孢Isaria fumosorosea、金龟子绿僵菌Metarhizium anisopliae、核果梅奇酵母Metschnikowia fructicola、白色麝香霉Muscodor albus、淡紫拟青霉Paecilomyces lilacinus、大隔孢伏革菌Phlebiopsis gigantea、絮绒假霉菌Pseudozyma flocculosa、遏蓝菜柄锈菌菘蓝株系Puccinia thlaspeos、寡雄腐霉Pythium oligandrum、利迪链霉菌Streptomyces lydicus、链霉菌Streptomyces sp.、棘孢木霉Trichoderma asperellum、深绿木霉Trichoderma atroviride、盖姆斯木霉Trichoderma gamsii、钩状木霉Trichoderma hamatum、哈茨木霉Trichoderma harzianum Rifai、多孢木霉Trichoderma polysporum、绿木霉Trichoderma virens、绿色木霉Trichoderma viride和轮枝孢属Verticillium sp.。近5年来登记的菌株只有深绿木霉菌株SCI(2020年登记），近10年来登记的菌株有球孢白僵菌ANT-03(2014年登记）、白色麝香霉SA-13(2016年登记）、大隔孢伏革菌菌株VRA 1992(2016年登记）、球孢白僵菌PPRI 5339(2018年登记）、嗜线虫真菌IAH 1297(2018年登记）、核果梅奇酵母NRRL Y-27328(2018年登记）以及2020年登记的深绿木霉菌株SCI。 

图2 在美国获得登记的微生物农药活性成分—真菌部分

1.3 病毒农药 

美国获得登记的病毒农药产品活性成分名录包括12种（表1）。昆虫病毒6种，分别为2种苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒Autographa californica (MNPV）菌株FV11和R3、大豆夜蛾病毒Chrysodeixis includes(NPV）、棉铃虫核型多角体病毒Helicoverpa armigera nucleopolyhedrovirus、甜菜夜蛾核多角体病毒Spodoptera exiguamultiple nucleopolyhedrovirus和草地贪夜蛾多重核型多角体病毒Spodoptera frugiperda(MNPV）。病原菌病毒5种，包括野油菜黄单胞菌辣椒斑点病致变种和丁香假单胞杆菌番茄致病变种病毒Bacteriophage active against Xanthomonas campestris pv.vesicatoria and Pseudomonas syringae pv.tomato、叶缘焦枯病菌病毒Bacteriophage active against Xylella fastidiosa、噬菌体Bacteriophage active against zanthomonas campestris pv.vesicatoria、火疫病菌病毒Bacteriophage active against Erwinia amylovora和黄单胞杆菌柑橘致病变种病毒Bacteriophage active against Xanthomonas citri subsp.citri。植物病毒1种，包括凤果花叶病毒Pepino mosaic virus。 

表1 在美国获得登记的微生物农药活性成分—病毒部分

2、我国微生物农药登记情况 

我国目前处于登记状态的微生物农药中，共计有47个活性成分，占《我国生物农药登记活性成分清单（2020版）》（征求意见稿）活性成分中的47%（共计101个），相较于生物化学农药和植物源农药，微生物农药是活性成分最多的一类。其中，除了原生动物和基因修饰的微生物外，共有45个活性成分，包括细菌、真菌和病毒。 

2.1 细菌农药 

我国获得登记的细菌农药产品活性成分名录包括21种（图3），涉及15个物种，包括苏云金芽胞杆菌Bacillus thuringiensis、甲基营养型芽胞杆菌B.methylotrophicus、海洋芽胞杆菌B.marinus、坚强芽胞杆菌、球形芽胞杆菌、枯草芽胞杆菌、蜡质芽胞杆菌、荧光假单胞菌、多粘类芽胞杆菌Paenibacillus polymyza、侧孢短芽胞杆菌Brevibacterium lateralis、短稳杆菌Empedobacter brevis、地衣芽胞杆菌、解淀粉芽胞杆菌、沼泽红假单胞菌Rhodopseudomonas palustris、嗜硫小红卵菌Rhodovulum sulfidophilus。在所登记的21种细菌活性成分中，17个属于芽孢芽胞杆菌类，其次为假单胞菌属，包含2种活性成分。 

图3 在中国获得登记的微生物农药活性成分—细菌部分

2.2 真菌农药 

我国获得登记的真菌农药产品活性成分名录包括12种（表2），涉及9个物种，包括球孢白僵菌、橄榄假丝酵母、块耳霉菌Conidioblous thromboides、小盾壳霉、金龟子绿僵菌、淡紫拟青霉、寡雄腐霉、木霉菌Trichoderma sp.、厚孢轮枝菌V.chlamydosporium。 

表2 在我国获得登记的微生物农药活性成分—真菌部分

2.3 病毒农药 

我国获得登记的病毒农药产品活性成分名录包括12种（表3），全部为昆虫病毒，包括蟑螂病毒Periplaneta fuliginosa densovirus、棉铃虫核型多角体病毒、茶尺蠖核型多角体病毒Ectropis obliqua nucleopolyhedrovirus、甜菜夜蛾核型多角体病毒、苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒、斜纹夜蛾核型多角体病毒Spodoptera litura NPV、甘蓝夜蛾核型多角体病毒Mamestra brassicae multiple NPV、松毛虫质型多角体病毒Dendrolimus punctatus cytoplasmic polyhedrosis virus、菜青虫颗粒体病毒Pierisrapae granulosis virus、小菜蛾颗粒体病毒Plutella xylostella granulosis virus、粘虫颗粒体病毒Pseudaletia unipuncta granulosis virus、稻纵卷叶螟颗粒体病毒Cnaphalocrocis medinalis granulo virus。 

表3 在我国获得登记的微生物农药活性成分—病毒部分

3、中美之间微生物农药登记活性成分差异比较 

3.1 细菌农药方面 

如图4所示，在美国获得登记的活性成分涉及的27个种和亚种中，有8个在中国获得登记，占30%，分别为解淀粉芽胞杆菌、坚强芽胞杆菌、地衣芽胞杆菌、球形芽胞杆菌、枯草芽胞杆菌、苏云金芽胞杆菌、苏云金芽胞杆菌以色列亚种和荧光假单胞菌。其中球形芽胞杆菌、苏云金芽胞杆菌和苏云金芽胞杆菌以色列亚种登记为杀虫剂，其余活性成分登记为杀菌剂。19个（70%）种和亚种只在美国获得登记，而在中国没有获得登记，包括放射形土壤杆菌、缓病芽胞杆菌、分枝杆菌、金龟子芽胞杆菌、短小芽胞杆菌、苏云金芽胞杆菌鲇泽亚种、苏云金芽胞杆菌蜡螟亚种、苏云金芽胞杆菌库斯塔克亚种、苏云金芽胞杆菌拟步行甲亚种、洋葱伯克霍尔德氏（假单胞）菌威斯康星型、铁杉紫色杆菌、绿针假单胞菌、丁香假单胞菌、成团泛菌、沃巴克（氏）菌、致黄假单胞菌、美高协巴氏杆菌、巴斯德氏菌和巴斯德杆菌。在中国获得登记的活性成分涉及的16个种和亚种中，如图4所述，8个（50%）种和亚种在美国获得登记，8个（50%）种和亚种只在我国获得登记，包括蜡质芽胞杆菌、海洋芽胞杆菌、甲基营养型芽胞杆菌、侧孢短芽胞杆菌、短稳杆菌、多粘类芽胞杆菌、沼泽红假单胞菌和嗜硫小红卵菌，其中短稳杆菌登记为杀虫剂，其余7种登记为杀菌剂。短稳杆菌最早于2013年在我国获得登记，作用对象为十字花科蔬菜小菜蛾和斜纹夜蛾、杨梅树果蝇、棉花棉铃虫、水稻稻纵卷叶螟、烟草烟青虫、芋头斜纹夜蛾和茶树茶尺蠖。蜡质芽胞杆菌最早于2009年在我国获得登记，作用对象为姜瘟病、水稻稻曲病、稻瘟病、纹枯病、茄子青枯病和番茄根结线虫病。蜡质芽胞杆菌和井冈霉素复配形成的复合农药获得登记，作用对象为水稻纹枯病和稻曲病，现共有15个制剂获得登记。海洋芽胞杆菌母药及可湿性粉剂于2014年在我国首次获批登记，其作用对象为番茄青枯病和黄瓜灰霉病。甲基营养型芽胞杆菌的母药和制剂于2018年在我国获得登记，作用对象为水稻细菌性条斑病、番茄根结线虫病和灰霉病、黄瓜细菌性角斑病和灰霉病、姜根腐病、三七根腐病、人参根腐病、苹果腐烂病、草莓根腐病、柑橘溃疡病和烟草黑胫病。侧孢短芽胞杆菌于2019年在我国首次获批登记，作用对象为辣椒疫病，目前只有一个母药和一个制剂获得登记。多粘类芽胞杆菌最早于2009年在我国获得登记，作用对象为小麦赤霉病、烟草青枯病、黑胫病、赤星病、番茄青枯病、茄子青枯病、辣椒青枯病、黄瓜角斑病、马铃薯晚疫病、姜青枯病、瘟病、西瓜枯萎病、炭疽病、细菌性角斑病、苹果根腐病、桃流胶病、芒果细菌性角斑病和人参立枯病。2013年，井冈霉素A和多粘类芽胞杆菌复合制剂获得登记，作用对象为水稻纹枯病和草莓枯萎病。2019年，2.0亿CFU/mL嗜硫小红卵菌HNI-1悬浮剂和2.0亿CFU/mL沼泽红假单胞菌PSB-S悬浮剂获批登记，二者都是以光合细菌为活性成分的杀菌剂。嗜硫小红卵菌HNI-1悬浮剂是全球首个获得登记证的光合细菌类农药，可用于防治水稻细菌性条斑病、水稻稻曲病、番茄根结线虫、番茄花叶病和小麦赤霉病。而沼泽红假单胞菌的胞外蛋白能有效抑制稻瘟病菌的生长、附着胞形成以及在寄主上的致病力，施用沼泽红假单胞菌PSB-S悬浮剂可有效防治水稻稻瘟病、烟草病毒病和辣椒花叶病。2020年，春雷霉素和多粘类芽胞杆菌复合制剂获得登记，作用对象为柑橘溃疡病、水稻稻瘟病和番茄细菌性斑点病。 

图4 在中国和美国获得登记的微生物农药活性成分比较—细菌部分

3.2 真菌农药方面 

如图5所示，在美国获得登记的活性成分涉及的32个种和亚种中，有9个在中国获得登记，占28%，分别为球孢白僵菌、金龟子绿僵菌、假丝酵母、盾壳霉、淡紫拟青霉、寡雄腐霉、木霉菌、哈茨木霉和轮枝孢属。23个（72%）种在美国获得登记，而在中国没有获得登记，包括损毁链格孢菌、白粉寄生孢、黄曲霉菌、出芽短梗霉菌、紫色软韧革菌、胶孢炭疽菌合萌专化型、嗜线虫真菌、链孢粘帚霉、玫烟色棒束孢、核果梅奇酵母、白色麝香霉、大隔孢伏革菌、絮绒假霉菌、遏蓝菜柄锈菌菘蓝株系、利迪链霉菌、链霉菌、棘孢木霉、深绿木霉、盖姆斯木霉、钩状木霉、多孢木霉、绿木霉菌和绿色木霉。在中国获得登记的活性成分涉及的11个种和亚种中，如上所述，9个（82%）种在美国获得登记，2个（18%）种只在我国获得登记，包括厚孢轮枝菌和块耳霉菌。在中国和美国均获得登记的活性成分所涉及的9个种中，在中国获得登记的小盾壳霉菌株数量为2个，多于美国；而美国在哈茨木霉菌、球孢白僵菌和橄榄假丝酵母的菌株数量多于中国。只在中国获得登记的2个种中，厚孢轮枝菌最早于2007年在我国获得登记，作用对象为烟草根结线虫；块耳霉菌最早于2009年在我国获得登记，作用对象为小麦蚜虫、水稻稻飞虱和黄瓜白粉虱。 

图5 在中国和美国获得登记的微生物农药活性成分比较—真菌部分

3.3 病毒农药方面 

如图6所示，在美国获得登记的活性成分所涉及的11个种中，有3个在中国也获得登记，占27%，分别为苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒、棉铃虫核型多角体病毒和甜菜夜蛾核型多角体病毒。8个（73%）种在美国获得登记，而在中国没有获得登记，主要为病原菌病毒，包括野油菜黄单胞菌辣椒斑点病致变种和丁香假单胞杆菌番茄致病变种病毒、叶缘焦枯病菌病毒、噬菌体、火疫病菌病毒、昆虫病毒大豆夜蛾病毒、草地贪夜蛾多重核型多角体病毒和植物病毒凤果花叶病毒。在中国获得登记的12活性成分中，如图6所示，3个（25%）在美国获得登记，9个（75%）只在我国获得登记，全部为昆虫病毒，包括稻纵卷叶螟颗粒体病毒、松毛虫质型多角体病毒、茶尺蠖核型多角体病毒、甘蓝夜蛾核型多角体病毒、菜青虫颗粒体病毒、小菜蛾颗粒体病毒、粘虫颗粒体病毒、斜纹夜蛾核型多角体病毒和蟑螂病毒。 

图6 在中国和美国获得登记的微生物农药活性成分比较—病毒部分

如表4所示，和美国相比，目前在我国获得登记的微生物农药活性成分总体较少（45个），占美国总数的35.43%，其中细菌占30%，真菌占26.67%，病毒中美两国数量相同。从涉及的物种方面看，我国获得登记的微生物农药活性成分涉及39个种和亚种，占美国的55.71%，其中细菌占59.26%，真菌占34.38%，病毒为109.09%。从特有种和亚种方面看，我国获得登记的微生物农药活性成分涉及19个特有的种和亚种，占美国的38.00%，其中细菌占42.11%，真菌占8.70%，病毒为112.50%。由以上数据可知，和美国相比，我国在细菌和真菌农药开发方面存在明显不足，虽然我国病毒物种数较多，但都为昆虫病毒农药，还未有植物及微生物病毒农药获得登记，因此应加强在真菌、细菌以及病毒优异物种资源的挖掘以及相应微生物农药的研发。 

表4 在中国和美国获得登记的微生物农药活性成分数量总体比较

注：括号为相应数据中国数量占美国数量的百分比。

4、我国微生物农药面临的机遇与挑战 

在微生物农药登记方面，美国起步较早，美国主要遵循美国环境保护署（EPA）的《联邦杀虫剂、杀菌剂和灭鼠剂法》（FIFRA）进行农药登记，其通过改进生物农药试验方法和降低数据要求，大幅减少了生物农药的登记时间和成本，开创了全球生物农药登记简化的先河，使得美国成为生物农药应用的领先者。我国生物农药登记依据《农药管理条例》及相关配套规定进行，自2015年以来，我国实施化肥农药使用量零增长行动，要求至2020年减少化肥、农药使用量，化肥、农药用量实现零增长，自此采取多项举措，促进生物农药登记，如2017年新修订的《农药登记资料要求》缩短了生物农药试验和登记用时，微生物农药可减免19项环境毒理试验，该举措优化了登记资料要求。2020年9月30日，农业农村部农药管理司发布″关于推进实施农药登记审批绿色通道管理措施的通知″，针对微生物农药优先为符合″绿色通道″要求的产品安排技术审查，并在保障质量和安全的前提下加快技术审查进程，建立了登记评审绿色通道。  

2021年8月，国家发展改革委、农业农村部联合印发《″十四五″现代种业提升工程建设规划》，指出″我国种植业发展对绿色发展要求更高，居民消费由吃得饱向吃得好、吃得健康转变，人民群众对消费安全和消费升级的期待不断提高，增加绿色优质农产品供给的任务艰巨，部分地区化肥农药使用不科学不合理的问题仍然突出，与高质量绿色发展的要求还有差距″。在十四·五期间，要″大力推广生态控制、生物防治、理化诱控、科学用药等绿色防控技术,集成以区域为单元、作物为主线的农作物病虫害全程绿色防控模式″。在国家政策的支持和引导下，我国微生物农药具有广阔发展前景。 

近年来，在国家政策的推动下，我国生物农药登记品种增多，企业的生产能力增强，市场份额增大，但是微生物农药的市场推广与应用面临着多个限制性问题。首先，和发达国家相比，我国获得登记的微生物农药产品相对单一，优良菌种资源匮乏，市场产品存在低效重复的问题。我国登记的微生物农药活性成分主要集中在少数品类上，我国微生物活性成分涉及39个种和亚种，总体占美国的55.71%，其中细菌占59.26%，真菌占34.38%。其次，我国微生物农药领域的科学研究主要围绕基础研究开展，与微生物农药产品的开发、登记与市场推广存在一定的脱节，产学研环节不够紧密，导致科研单位挖掘的优良微生物菌株资源不能及时形成微生物农药产品而得以应用于市场。第三，我国微生物农药领域在助剂、制剂类型等微生物发酵和生产工艺上研究较为薄弱，货架期短，微生物农药产品使用后不能稳定定殖并发挥作用。第四，我国微生物农药制剂产品缺少菌株编号信息，如上文中提及的木霉，容易让市场管理人员、行业从业者及使用人员混淆产品，误认为同一微生物物种产品功能相同，出现低价竞争，导致市场混乱，甚至企业在获得农药登记证后，随意更换菌株，给微生物农药登记、管理和使用造成潜在风险。 

今后，在国家政策的指导和支持下，应促进快速构建″政府主导+企业主体+院所支撑″的农业″金三角″创新模式，吸引大量高科技公司参与微生物农药发展，围绕优异微生物菌株资源的挖掘、评价与筛选；微生物农药生产工艺研究与优化和新型微生物农药开发等方向，将科研、转化和生产紧密联系成为一体，加快突破行业难点、痛点和卡点，推动我国微生物农药的发展与应用，助力达到我国种植业发展对绿色发展要求。