美国防治草地贪夜蛾农药登记应用现状(二)——生物农药

张正炜，成 玮，常文程，陈 秀,2

(1.上海市农业技术推广服务中心，上海 201103；2.上海市农药检定所，上海 201103)

关键字：美国；草地贪夜蛾；生物农药；登记

2019年草地贪夜蛾完成了在中国的入侵和定殖过程，2020年始将进入暴发为害阶段。草地贪夜蛾入侵我国以后，我国农业部门实施以化学防治为主的综合防治策略，防止出现因严重为害玉米和小麦等作物而产生粮食安全问题。但这样的技术路线防治投入成本高并存在一定的食品安全风险与较高的环境安全风险[1]。随着草地贪夜蛾在我国的定殖和常态化为害[2-3]，我国对草地贪夜蛾的防控也将由应急防控转入长期防控。而长期防控则要求以绿色防控技术为支撑，包括综合运用农业防治技术和生物防治技术等[4]。

历史上，草地贪夜蛾一直是美国玉米和棉花等作物的重要害虫。早在1917年，Walton[5]等人就针对草地贪夜蛾在美洲入侵提出了防控方法。从20世纪70年代起，美国就开展了主要农作物病虫害的综合防治(IPM)的研究工作[6]。20世纪 90年代以来，Bt玉米的推广种植，以及生物化学农药和微生物农药的应用使得美国有效控制了草地贪夜蛾的为害，并结合化学防治实现了对草地贪夜蛾的可持续控制。

美国环保署(EPA)将生物农药(biopesticides)大致划分为生物化学农药(biochemical pesticides)、微生物农药(microbial pesticides)和转基因植物农药(plant-incorporated protectants, PIPs)三大类。与传统的化学农药相比，生物农药有诸多优势：生物农药的毒性通常低于传统化学杀虫剂；生物农药通常只对靶标害虫或靶标生物有效，而广谱的传统杀虫剂可能影响不同的生物，如靶标以外的鸟类、昆虫和哺乳动物等；生物农药的有效量通常很小，而且往往分解很快，从而降低了残留，并在很大程度上避免了传统化学农药导致的污染问题。作为害虫综合治理(IPM)项目的一个组成部分，生物农药在保证作物产量的同时可以大大减少传统化学农药的使用。

1 美国登记防治草地贪夜蛾的生物化学农药和微生物农药商品

截至2018年7月25日EPA注册的所有生物农药(生物化学农药和微生物农药)活性成分共计 366种[7]。其中应用于防治草地贪夜蛾的生物化学农药活性成分有9种，微生物农药活性成分有7种。另外还有一种无机矿物成分高岭土(kaolin clay)也被用于草地贪夜蛾防治。

应用于防治草地贪夜蛾的生物化学农药多为植物提取物，其中登记商品数量最多的为印楝素(azadirachtin)，登记商品数量为25个；其次为芥花油(canola oil)，登记商品数量为14个(表1)。

表1 美国登记防治草地贪夜蛾的生物化学农药和微生物农药

续表1

据统计，文献报道草地贪夜蛾的昆虫病原微生物多达47种，涵盖细菌、病毒、真菌、微孢子虫和线虫等众多门类[8]。目前，在美国商业化应用防治草地贪夜蛾的品种主要为芽胞杆菌(Bacillaceae)和杆状病毒(Baculoviridae)。其中登记商品数量最多的为苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis)的微生物制剂；登记防治草地贪夜蛾的病毒种类则多达4种，包括苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒(Autographa californicaMultiple NPV)、大豆尺蠖蛾核型多角体病毒(Chrysodeixis includensNPV)、美洲棉铃虫ABA核型多角体病毒-U (Helicoverpa zeaABA-NPV-U)和草地贪夜蛾核型多角体病毒(Spodoptera frugiperdaMultiple NPV)(表 1)。

2 美国登记防治草地贪夜蛾的转基因植物农药商品

1993年，Koziel[9]等首次对表达Cry1Ab蛋白的Bt玉米的田间杀虫效果进行了报道。20世纪90年代后期，随着Bt转基因玉米的大规模商业化推广应用，国外草地贪夜蛾防控进入了以Bt玉米为主，兼有天敌释放、生物农药使用等措施的绿色防控时期[10-11]。截至2020年7月14日，在美国获得登记并仍在应用中的PIPs共计34种，其中应用于玉米13种、棉花10种、大豆6种、番茄3种，另外还有2种应用于果树作物[12](表2)。

表2 美国PIPs登记情况

续表2

将草地贪夜蛾列为防控靶标并作为PIPs登记的商品共有255个，其中玉米247个、棉花6个以及大豆2个。以表达Bt蛋白的种类划分，较早的表达Cry1Ab的登记商品数量最多，其单一毒蛋白转基因玉米商品就多达187个。目前，具有复合性状(stacked traits)的转基因作物逐渐成为商业化种植主流[13]。随着转基因技术的进步和实施多基因抗性治理策略的需要，具有更广杀虫谱和更强杀虫效果的叠加多基因抗虫玉米和聚合多基因抗虫玉米开始在美国和加拿大等地推广。美国登记防治草地贪夜蛾的表达多种Bt蛋白的PIPs玉米商品已有27种不同组合，登记商品数量达 57个，占登记防治草地贪夜蛾 PIPs玉米商品总数的23.1%(表3)。

表3 美国登记防治草地贪夜蛾PIPs商品情况

李国平[14]等通过饲料表面涂抹法测定了瑞丽草地贪夜蛾幼虫对Cry1Ab、Cry1Ac、Cry1F、Cry2Ab以及Vip3A 5种Bt蛋白的敏感性。结果表明：该入侵种群对此 5种 Bt蛋白均未产生抗性；试验中Cry1Ab、Cry1F和Vip3A无论在致死作用和抑制生长方面效果都优于Cry1Ac和Cry2Ab。美国登记防治草地贪夜蛾PIPs商品的情况也从侧面印证了这一结论：致死作用最低的Cry1Ac在美国防治草地贪夜蛾的转Bt玉米作物上鲜有应用；除Cry1Ab和少量Cry1F登记有单一基因商品外，其他Bt蛋白则全部以叠加或复合基因形式利用。

续表3

3 小结与讨论

转基因玉米是全球种植面积第二大转基因作物，尤其在抗虫和抗除草剂方面发挥着重要的优势。2018年，美国转基因作物种植面积为7 500万公顷，其中转基因玉米就达3 317万公顷。而玉米、大豆和棉花这 3种主要作物的生物技术应用率平均为93.3%，已近乎饱和[15]。

虽然在许多常年种植转基因玉米的地区，草地贪夜蛾种群对Bt蛋白也产生了不同程度的抗性[16]，但从整体效果看，种植Bt玉米已被证明是一种控制草地贪夜蛾种群发展和为害的有效防治措施。在此基础上结合天敌防治以及生物化学农药和微生物农药的应用，美国减少了50%以上传统化学农药的使用[17]。

吴孔明院士高屋建瓴地指出：我国在近期实施传统的综合防治技术体系解决短期内草地贪夜蛾的应急管控问题后，要进一步通过现代农业信息技术和生物技术的创新与应用，力争在3～5年内构建和实施以精准监测预警、迁飞高效阻截和种植Bt玉米为核心的综合防治技术体系，以实现对草地贪夜蛾的低成本和绿色可持续控制。2019年我国农业部也推荐了甘蓝夜蛾核型多角体病毒、苏云金杆菌、金龟子绿僵菌、球孢白僵菌和短稳杆菌等微生物农药作为应对草地贪夜蛾入侵的应急防治用药。随着我国草地贪夜蛾生物防治研究的深入，越来越多的对草地贪夜蛾有控制作用的本土天敌被报道[18]。与此同时，国内研发的转基因玉米品种也做好了商业化应用的准备[19]。草地贪夜蛾入侵中国，给我们的农业生产带来了重大挑战，但也是一个推动植物保护工作创新发展的机遇。我们要充分借鉴美国在防治草地贪夜蛾方面的成功经验，加强技术研发和各种绿色防控技术的综合应用，尽快建立符合我国农情的绿色可持续防控技术体系，以应对草地贪夜蛾在我国定殖后的长期周年发生与为害。