植物源农药价值远被低估，看全球商业化最成功的植物源农药

日期:06-23-2022

作者：星度 印度科门徳国际有限公司上海代表处总裁

          陆雨田 世界农化网项目经理

植物源农药是指利用植物有机体的全部或部分有机物质及其次生代谢物加工而成的制剂，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。传统化学农药的大量，甚至过量使用对环境造成了严重的污染，同时随着食物链的传递，最终会对人体的健康造成各种各样的危害，因而安全无污染、环境友好型的植物源农药越来越受到重视。

 

常见植物源农药的分布区域极其植物各部位有效成分含量

 

地球上现有约30多万种植物，约有高等植物3万多种，能控制有害生物的高等植物有6300多种，具有杀虫活性的2400种，植物中含有丰富的次级代谢产物，种类超过40万种，主要包括黄酮、生物碱、木质素、萜烯、酚类等物质。凡植物资源大国，开发植物源农药具有得天独厚的优势。与植物源农药的品质息息相关的包括其自然生长产地、生产商对来源植物部分的理解、提取工艺等。

 

植物名称	原产地	自然分布情况	国内分布情况
印楝	印度、缅甸等	印度、巴基斯坦、孟加拉国、西非以及南美洲等热带亚热带干旱地区	引种种植，目前主要产地为海南、广东、云南、四川等地
除虫菊	伊朗、达尔马第亚和阿尔卑斯山等	在世界各地均有分布，但大部分作物生长在肯尼亚、坦桑尼亚和澳大利亚	引种种植，现陕西、黑龙江、湖南、四川、广东等地均有栽培
苦参	中国南北各省区	在印度、日本、朝鲜、俄罗斯西伯利亚等地	全国均有分布，主要分布在甘肃、宁夏、内蒙、河北、河南、黑龙江等地区，种植主产于山西、河北、河南等地
苦豆子	内蒙古、宁夏、甘肃、新疆、西藏等	原苏联、阿富汗、伊朗、土耳其、巴基斯坦和印度北部	主要分布在中国西北部，北由内蒙古高原经阿尔善高原、哈密盆地、吐鲁番盆地至准噶尔盆地之间，两带之间则呈间断状分布
蛇床子	中国和越南	中国华东、西南、西北、华北、东北地区。朝鲜、越南、北美及欧洲国家	全国各地均有分布
油樟	中国（华中植物区）	中国（华中植物区）	主要分布于四川宜宾，湖北、湖南和陕西等地有少量分布

 

植物源农药的主要成分来源不仅仅局限于下表的植物中，在其他科属植物中也有存在，如在菲楝、泰楝以及印楝内生真菌中发现了印楝素的存在；相关研究表明蛇床子素还存在于当归属、古当归属、蛇床属等14个属的伞形科植物以及柑橘属、黄皮属、象橘属、拟芸香属等17个属的芸香科植物，另外在菊科和豆科少数种中也有分布；桉叶油还可从桃金娘科植物蓝桉、樟科植物及这两科同属的其他植物中得到的。此外，其他科属的植物也含有相当丰富的植物芳香精油，如芸香科、伞形花科、唇形花科、菊科、姜科、龙脑香科和禾本科等。

有效成分	来源植物	植物各部位含量
印楝素	印楝	来源于印楝整株，含量：种子＞叶片＞树皮或枝条＞木材，在种子中印楝素含量约为0.10-0.50%，少数可达0.60%
除虫菊素	除虫菊	存在于头花中，每朵花中含有0.4-2%的除虫菊素。除虫菊素I和Ⅱ占除虫菊素总量的60%-70%，I约占35%，Ⅱ约占32%
苦参碱	苦参、苦豆子	来源于苦参、山豆根和苦豆子的干燥根、植株、果实等提取分离纯化制得的生物碱，其苦豆子地上部分总生物碱含量为6.11-8.03%，种子的含量为8.11%
蛇床子素	蛇床子	来源于蛇床子的干燥成熟果实，在蛇床子中含量最高（约1%左右，占香豆素60%）
桉叶素	油樟	存在于油樟的根、茎、叶中，油樟叶含油率高达3.8-4.5%，比香樟树叶含油率（1.5%）高1-2倍，油樟油中1,8-桉叶油素的含量在47-59%之间

 

植物源农药的研发和应用

 

植物源农药广为人知的是其杀虫的功能，除了杀虫功能外，植物源农药还有杀线虫、杀菌和除草等功效，值得被进一步发掘和重视，这才能真正迎来生物农药的时代。

 

杀虫：

就以印楝素为例，印楝素有较广的杀虫谱，能防治十字花科蔬菜上的小菜蛾、菜青虫和斜纹夜蛾，以及茶树茶毛虫，柑橘作物上的潜叶蛾、红蜘蛛、锈蜘蛛、蚜虫、粉虱和各类蝗虫等害虫。然而杀虫谱广，研究报道有效并不能说明实际田间在杀灭害虫上有切实的效果。印楝素会影响和干扰害虫的取食嗅觉或味觉，致使害虫拒绝或停止进食，同样也会影响害虫的荷尔蒙水平，致使害虫发育不全或停止发育。目前国内印楝素产品含量普遍偏低，使用浓度在10ppm左右或更低，有研究和实践表明，印楝素起到趋避和拒食的作用的有效浓度在20ppm左右。也就是说在实际田间应用中，对如印楝素等植物源生物农药的有效成分含量达到多少才能发挥出杀虫作用，并且兼顾用药成本，需要更加系统指导。

 

防控线虫：

植物源农药在防控线虫的作用上也有报道。Hassan等专家研究发现120 mg/L印楝水提物，对大豆根结线虫有明显的抑制作用，对幼虫孵化抑制率为75%，幼虫死亡率为100%，对雌性成虫降低百分率为83%，对包囊为80%，此外，印楝干叶提取物对番茄根结线虫有显著的抑制作用。从白花除虫菊中获得的化合物具有杀线虫和抑菌活性。苦参碱作为″杀线一号″的原料防治松材线虫。

 

杀菌：

印楝素、除虫菊素、苦参碱、蛇床子素、桉叶素都有具有杀菌的作用机理。印楝内的抑菌活性物质能够抑制入侵病原菌的发育繁殖来防治病害，在植物被病原菌侵染时，诱导作物自身产生抗病性的防御酶，增强植物的抗病能力。楝科楝属植物可作为广谱抑菌剂，对多种革兰氏阳性菌和阴性菌均有抑制作用。苦参碱来源之一的苦豆子根，其提取物对小麦赤霉病菌、黄瓜白粉病菌、小麦白粉病菌、番茄叶霉病菌和苹果炭疽病菌等五种病原菌均有较强的抑制活性。能抑制白菜霜霉病菌、小麦赤霉菌、纹枯病菌、白粉病菌、禾谷镰刀菌等常见植物病原菌。桉叶素的主要来源植物油樟，其精油对水稻稻瘟病菌、小麦赤霉病菌、玉米纹枯病菌、松赤枯病菌及胶孢炭疽杆菌等植物源真菌有强烈的抑制作用。

 

对于植物源杀菌剂方面，中国的研究历史还比较短，早期的研究主要还是进行筛选。随着近年来一些学者对植物杀菌抑菌研究的深入，也已经发现了多种效果优良的杀菌植物材料，部分已经形成产品。目前植物源除草剂的主要研究方向是从异株克生化合物中筛选出具有高活性的先导化合物，再人工修饰优化合成新型高效的植物源除草剂。

 

除草、杀螨和其他额外效果：

印楝分离的一些酚类化合物对稗草和鸭舌草具有强烈抑制发芽的活性，将印楝油农药增效剂加入除草剂中，能够显著提高除草剂对杂草的防除效果，而且除草剂用量可减少50%以上。印楝枯饼还可作为土壤增肥剂、改良剂，增强植株和土壤的抗病虫害能力。除虫菊水浸液中含有潜在的化感物质，对杂草种子发芽率及对受体植物的根长、苗高表现出″低促高抑″的效应，且随水浸液质量浓度升高，抑制作用逐渐增强，刘群和慕小倩研究，表明除虫菊用于治理阔叶杂草的效果会更有效。苦参碱具有明显的刺激植物生长作用，苦参碱处理小麦旗叶后，有利于叶片中蔗糖的形成，调节蔗糖生物合成和子粒灌浆。张方贺等研究，表明8-甲基香豆素具有较强的除草活性，而蛇床子素这类简单香豆素是否具有除草活性还有待研究。蓝桉叶的挥发性成分对草种子萌发、发芽生长过程都有明显的抑制作用且呈正相关的关系。

 

据统计，迄今为止全球已发现30多个科的植物中具有除草活性的天然化合物近百种，根据除草活性划分主要有天然羧酸类、醌酚类、三酮类、萜烯类、生物碱类、香豆素类、噻吩类、二苯醚类。

 

在植物源杀螨剂的研究中国基本处于筛选阶段，有研究发现很多具有杀虫活性的植物也有一定的杀螨作用，且作用效果较好，主要有楝科、茄科、豆科、菊科、瑞香科和唇形科、伞形科、茄科等植物。近年来，中国很多学者对具有丰富的植物资源的地区进行了杀螨活性研究，并取得了一定的研究成果。

 

印楝素：商业化最好的生物农药之一

 

目前，印楝素是商业化最好的生物农药之一，也是全球农业使用中最成功的植物源农药（Isman and Grieneisen, 2014; Chaudhary et al., 2017; Aribi et al., 2020）。印楝素的主要研究机构在欧盟的德国和意大利，全球印楝素产品主要生产基地在印度，印度印楝资源非常丰富。

 

此处不得不说全球研发和工业化生产印楝素产品最成功的企业——印度的EID Parry ,从 1992 年到 1998 年，该公司进行了大量工作，开发从印楝籽仁中提取最佳的天然的印楝素的专利技术。Parry通过专门的采购商收购印楝素含量最高的印楝种子，经过加工、去皮，把最终得到的印楝核放在先进的制造设施中经过独特的专利提取工艺（无需将印楝核压碎）制成纯度最高的约 40% 印楝素以及其他柠檬苦素。从印楝植物原材料，到提取工艺，再到工厂，一环一环缺一不可，造就了Parry制造的印楝素原药全球纯度最高，也因此备受美国和欧洲市场的推崇。 印楝素FAO国际标准就是由EID Parry与其德国合资企业Trifolio-M共同申请（参见FAO SPECIFICATIONS AND EVALUATIONS FOR AGRICULTURAL PESTICIDES）。

 

2017年Parry被Coromandel International（国内名为科门德）收购，后者是印度农化排名第四的企业，且是印度第二大磷肥生产商。据悉，Parry的印楝素在美国市场占有率75%，在欧洲市场占有率为25%，其它国家和地区市场占有率约20%。正是看中了这点才有了此次收购，科门德也借此得以进入生物农药领域，尤其是有了进入美国和欧洲发达市场的机会，增强其在全球范围内应对多种作物和消费领域的影响力，并提供综合虫害管理解决方案。而全球除美国和欧洲两大市场外印楝素使用度不高，尤其在中国印楝素的应用还处在初期，未来印楝素在中国市场应用将更将广泛，市场增量极其可观。

 

 

于是2017年科门德首次在中国注册登记了40%印楝素母药，是目前全球已注册登记印楝素含量最高的印楝素母药。2021年科门德成功注册登记了0.6%印楝籽提取物乳油（有效成分：印楝素a含量0.6%）。该产品参照欧盟标准，含活性成分0.6%印楝素a、0.8%印楝素（a+b），以及2.5%的高生物活性的三萜类化合物，产品配方100%天然或惰性成分，对环境安全友好，在作物上无残留，符合农产品出口标准并已通过国际知名的5家有机认证机构认证，即瑞士国际有机农业运动联盟和IMO、美国农业部、美国有机物质检查委员会、澳大利亚BFA以及FAO均通过用于有机农业的认证。0.6%印楝籽提取物乳油对害虫不产生抗性，可以广泛防治害虫和螨类，对传粉昆虫、蚯蚓、天敌和捕食者安全，对哺乳动物毒性低，对人畜安全。产品有助于增加水果的重量和光泽度，提高水果品质，促进作物高产。0.6%印楝籽提取物乳油在国内已在枸杞作物上注册登记，正在茶叶和烟草上扩作登记，2022年0.6%印楝籽提取物乳油产品正式以原包装进口形式登陆中国市场。

我国虽然在植物源杀虫剂的研究方面取得了一定的突破，但仍有很多问题亟待解决：

· 目前已取得登记资格的植物源杀虫剂虽不少，但实际生产的厂家很少甚至没有厂家生产，很多登记的植物源杀虫剂仍处于空缺状态，在生产实践中应用的也仍然很少；

· 我国对植物源农药的筛选范围不够广泛，目前主要集中在楝科、豆科等植物范围，而且筛选地区仅涉及到全国局部地区；

· 中国植物源杀虫剂为主，但研究面较宽，研究深度不够尤其是对有效成分在其分子结构、理化性质、毒理实验、构效关系等方面的系统研究；

· 在植物源农药的研究也不够全面，主要用于杀虫、杀菌、除草，对于杀螨及植物源安全剂方面研究仍比较少。

现阶段采购生物农药的两大主体一是政府采购，二是有机基地为了有机认证才必须使用一点生物农药，这个市场尚未真正崭露头角，其的价值认知远远被低估。研究层面和认知层面双管齐下，扩大植物源原药生产，制剂开发，从而推动市场发展。

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