出品：科普中國(guó)

作者：劉黎瓊（中國(guó)科學(xué)院微生物研究所）

監(jiān)制：中國(guó)科普博覽

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的漫長(zhǎng)歷史中，病蟲害一直是困擾農(nóng)民和科學(xué)家的難題。從古老的物理防治、化學(xué)防治，到如今蓬勃興起的生物防治，人們一直在不懈探索著防治病蟲害的方法，而微生物農(nóng)藥正在成為生物防治領(lǐng)域一顆璀璨的明星，它以獨(dú)特的作用方式、生態(tài)環(huán)保的特性和廣闊的應(yīng)用前景，逐漸成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要支撐。

什么是微生物農(nóng)藥？它有著怎樣的奧秘？

微生物農(nóng)藥，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是借助微生物或其代謝產(chǎn)物，向危害農(nóng)作物的病、蟲、草、鼠害發(fā)起“攻擊”，同時(shí)還能助力作物茁壯成長(zhǎng)的一類農(nóng)藥。它與傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥的“作戰(zhàn)方式”截然不同，這里的“士兵”可以是活的微生物，像細(xì)菌、真菌、病毒等，它們或寄生或競(jìng)爭(zhēng)或釋放毒素，巧妙地抑制或消滅那些搗蛋的病蟲害，守護(hù)著農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的和諧穩(wěn)定。

微生物農(nóng)藥的陣營(yíng)里有哪些尖兵？

按所含微生物種類和自身用途的不同，微生物農(nóng)藥可劃分為微生物殺蟲劑（細(xì)菌類殺蟲劑、真菌類殺蟲劑、病毒類殺蟲劑）、微生物殺菌劑（如枯草芽孢桿菌）、微生物除草劑、殺鼠劑、農(nóng)用抗生素等等。我們不妨請(qǐng)出幾位微生物殺蟲劑戰(zhàn)線上的明星戰(zhàn)士，來(lái)一睹微生物農(nóng)藥制敵殺敵的風(fēng)采。

真菌殺蟲劑：白僵菌和綠僵菌的“隱形攻擊”

白僵菌和綠僵菌，這兩種真菌如隱匿于暗處的刺客，它們的孢子就是微小的“暗器”，悄然潛伏在環(huán)境之中。一旦害蟲與之接觸，在適宜的溫濕度下，孢子即刻萌發(fā)生長(zhǎng)，菌絲如柔韌的絲線，迅速突破害蟲的體壁防線，在害蟲體內(nèi)蔓延，一邊汲取害蟲體內(nèi)的養(yǎng)分，一邊釋放致命的毒素?cái)_亂害蟲的生理機(jī)能，使害蟲逐漸僵化。這種獨(dú)特的攻擊方式，使得它們對(duì)那些善于隱藏的害蟲也能展開(kāi)致命打擊。

毛毛蟲吃卷心菜

（圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)）

細(xì)菌殺蟲劑：蘇云金芽孢桿菌（Bt）的“精準(zhǔn)襲擊”

蘇云金芽孢桿菌（Bt），堪稱細(xì)菌界的傳奇。在其芽孢形成之際，會(huì)編織出一種獨(dú)特的伴孢晶體蛋白。當(dāng)害蟲啃食含有Bt的植物時(shí)，這個(gè)蛋白在害蟲腸道的堿性環(huán)境中會(huì)被瞬間激活，隨后如擁有精準(zhǔn)導(dǎo)航的飛箭，迅速鎖定腸道上皮細(xì)胞表面的特異性受體，繼而深深插入細(xì)胞膜，開(kāi)辟出無(wú)數(shù)微小的孔道。這一過(guò)程打破了害蟲體內(nèi)的平衡鏈條，使其腸道陷入麻痹，進(jìn)食機(jī)能戛然而止，最終導(dǎo)致害蟲的潰敗。

病毒殺蟲劑：核型多角體病毒（NPV）和顆粒體病毒（GV）的“毀滅詛咒”

核型多角體病毒（NPV）和顆粒體病毒（GV），是專門針對(duì)鱗翅目害蟲的“毀滅使者”。當(dāng)害蟲誤食含有這些病毒的植物時(shí)，就如被施加了無(wú)法掙脫的“毀滅詛咒”。病毒在害蟲體內(nèi)洶涌復(fù)制，肆意瓦解害蟲的細(xì)胞與組織，受感染的害蟲逐漸行動(dòng)遲緩，食欲全無(wú)，最終死亡。死亡后的害蟲尸體，猶如一座“病毒寶庫(kù)”，破裂后釋放出的病毒繼續(xù)尋找新的目標(biāo)，形成了持續(xù)的傳播鏈條。

與傳統(tǒng)農(nóng)藥相比，微生物農(nóng)藥有什么顯著優(yōu)點(diǎn)？

**首先，微生物農(nóng)藥對(duì)環(huán)境非常友好。**化學(xué)農(nóng)藥在土壤和水體中會(huì)留下長(zhǎng)久“傷痕”，但微生物農(nóng)藥完成使命后便會(huì)迅速分解，“不帶走一片云彩。”以蘇云金芽孢桿菌為例，在完成殺蟲使命后，芽孢和晶體蛋白即融入自然的循環(huán)中，悄無(wú)聲息地分解了，不會(huì)對(duì)土壤的結(jié)構(gòu)和微生物群落造成絲毫破壞。對(duì)于那些非靶標(biāo)生物如鳥(niǎo)類、魚類、有益昆蟲等，它們也不會(huì)傷及“無(wú)辜”。

**其次，與化學(xué)農(nóng)藥單一的作用方式形成鮮明對(duì)比，微生物農(nóng)藥在對(duì)抗害蟲抗藥性問(wèn)題上有著復(fù)雜而精妙的作用機(jī)制，始終能夠保持穩(wěn)定而高效的防治效果，**成為應(yīng)對(duì)害蟲抗藥性難題的有力武器。

正因?yàn)槲⑸镛r(nóng)藥的作用靶點(diǎn)精準(zhǔn)地鎖定在害蟲特有的生理結(jié)構(gòu)和代謝途徑上，而害蟲與人類和哺乳動(dòng)物的生理系統(tǒng)有著天壤之別。對(duì)于人類和哺乳動(dòng)物而言，它們就像面臨一道堅(jiān)固的隱形護(hù)盾。因此，在正常使用的情況下，人們無(wú)需擔(dān)憂安全問(wèn)題。

事實(shí)上，微生物農(nóng)藥正是利用自然界中的生物多樣性，以一種生態(tài)友好的方式守護(hù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

實(shí)驗(yàn)樣品

（圖片來(lái)源：甘肅省科學(xué)院）

微生物農(nóng)藥從哪里來(lái)，又去向何處？

科研人員像“尋寶獵人”，在自然界中苦心尋覓具有潛力的微生物菌種，找到后運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)對(duì)菌種進(jìn)行馴化改良，使其在抗逆性、對(duì)病原的致病性等方面更勝一籌。在發(fā)酵環(huán)節(jié)，精準(zhǔn)調(diào)控溫度、pH值等條件，為微生物的生長(zhǎng)繁殖創(chuàng)造絕佳環(huán)境。最后通過(guò)巧妙的配方設(shè)計(jì)與劑型選擇，將其制成粉劑、水劑等多樣形式，以滿足不同場(chǎng)景需求。

微生物農(nóng)藥的應(yīng)用范圍十分廣泛，在廣袤的農(nóng)田里，無(wú)論是糧食作物小麥、水稻，還是經(jīng)濟(jì)作物棉花、花生，亦或是蔬菜、果樹(shù)、茶樹(shù)等，都有它的用武之地。在林業(yè)保護(hù)、園藝花卉行業(yè)和城市綠化領(lǐng)域，它都是有力的好幫手。

當(dāng)然，微生物農(nóng)藥也并非十全十美，其藥效易受環(huán)境因素制約，溫度、濕度、光照不適時(shí)，防治效果會(huì)大打折扣，例如高溫可能使微生物活性降低。相比化學(xué)農(nóng)藥，微生物農(nóng)藥往往需數(shù)天甚至更久才能明顯見(jiàn)效，難以應(yīng)對(duì)突發(fā)性病蟲害。

隨著基因工程等現(xiàn)代生物技術(shù)的深入應(yīng)用，微生物農(nóng)藥有望獲得更強(qiáng)大的性能和更出色的環(huán)境適應(yīng)性，為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)與生態(tài)的和諧共生、保障糧食安全發(fā)揮更加關(guān)鍵的作用。