生物农药主要由两大完全不同的种类组成，包括基于微生物的和基于生化药剂的。微生物类产品源于细菌、霉菌、或者病毒。生化药剂则包含植物提取物或者微生物的代谢产物。现如今的全球生物农药市场份额预估值是40亿美元，年增长率15%。生物杀虫剂占有50%的市场份额，生物杀菌剂约有40%，剩下的生物杀线虫剂和生物除草剂占比较少，约占10%。特别值得一提的是，生物杀虫剂，尤其是用于种子处理的生物杀虫剂，是生物农药市场增长最快的板块，而其中微生物类占大部分，几乎占种子处理领域生物农药市场的 60%。北美和欧洲是生物农药的最大的市场，约占65%的市场份额。拉丁美洲则是生物农药增长最快的地域。1
生物杀虫剂
1962年，苏云金杆菌首次被引入用于控制病虫害，直至今日它依然是控制鳞翅目和鞘翅目昆虫最常见的微生物类产品。多杀菌素、乙基多杀菌素、阿维菌素和阿维菌素做为市场上的主要杀虫产品，由于它们的天然来源和发酵生产过程，在其它一些资料2中也被归为生物农药。在世界范围的土壤中自然存在的白僵菌，可寄生在缨翅目，粉虱、蚜虫、毛虫、象鼻虫、蚱蜢、蚂蚁、科罗拉多马铃薯甲虫和粉蚧等多种害虫体内，以达到控制虫害的作用。目前此菌种农药在美国日渐流行。另外一种同样是土壤源的金龟子绿僵菌可寄生在甘蔗螟或蝗虫体内，在巴西也日渐兴起。2
一些植物性农药或是植物提取物则主要用于控制以下害虫，包括缨翅目，粉虱、蚜虫、螨虫和线虫。最知名的植物性农药是除虫菊杀虫剂和印度苦楝油（有效成分为印楝素），另外也包括从百里香、薄荷、或者蒜里获取的提取素。印度苦楝油是从印度苦楝树中提取，此树种源自南亚。目前市场上的此类产品通常基于对其种子的水相萃取或醇萃取提炼而来，或是基于冷榨印度苦楝油。印度苦楝油以及其相关产品已被证明能有效控制超过200种的昆虫，其中包括粉虱、蓟马、潜叶蛾、毛虫、蚜虫、介壳虫、甲虫、蝽象和粉蚧。天然的除虫菊素是从菊花里提取出来的，是现有最常见的植物衍生除虫剂，被广泛用于控制多种昆虫和螨虫。人工合成的除虫菊素也在作物保护市场中被广泛使用。2
杆状病毒常用于感染节肢类昆虫，鳞翅目昆虫、膜翅目昆虫、双翅目昆虫，以达到控制这些虫害的目的。与此同时，基于核糖核酸RNAi的新型虫害控制技术也日渐成熟，目前仍处于研究阶段。信息素是另一项在林业，果园和温室中常用的昆虫控制技术。2
在1916年的科学杂志Macroorganisms中，赤眼蜂被首次用于控制苹果蠹蛾。赤眼蜂是一种可寄生于蛾卵中的小型黄蜂（1mm），可有效控制超过200种蛾类，蝶类和玉米螟类害虫。
图1: 主要生物杀虫剂类型。数据来源：Agrow World Crop Protection News, Informa, 2013 and other sources. 上图仅包含市场上最常见的产品。
生物杀菌剂
基于芽孢杆菌的微生物产品是最常见的生物农药种类。几个大型全球公司，如Bayer Bio， Certis， Novozymes，和Nippon以及许多其他公司在市场上都有各自的芽孢杆菌类的生物农药产品。芽孢杆菌类的生物农药产品之所以在市场上如此盛行，其主要原因是该菌种在土壤层广泛存在，而且是棉花、玉米和葡萄等作物中常见的内寄生菌。芽孢杆菌比较容易分离提取，并且孢子有良好的抗热和耐旱性能，相比于其他菌种，芽孢杆菌更容易大规模生产和配方。芽孢杆菌还可以刺激植物产生更多的生长素、赤霉素和细胞分裂素，这些物质可以进一步提高植物的系统免疫力。芽孢杆菌可用于抵抗多种作物疾病，例如短小芽孢杆菌可以用于治疗白粉病、霜霉病、叶锈病、黑穗病还有菌核病。 枯草芽孢杆菌可用于种子处理和叶面喷洒，主要来防治灰霉病、霉腐病和植原体引起的多种疾病。2 另一组常见的生物杀菌剂基于绿蚜假单胞菌，此菌种是目前美国市场上一个新型生物杀菌剂（Howler）的主要有效成分。3
自1930年起，关于哈茨木霉菌的研究层出不穷，不过近年来哈茨木霉菌才开始被广泛用于控制玉米、大豆、土豆、番茄和棉花的土壤生疾病，例如镰刀霉、腐霉和立枯病。值得一提的是，类似于杆菌，木霉菌除了具有杀菌功效，此类微生物也有生物刺激的作用，可以增强植物的天然非特异性抵抗力。另外一种常用的生物杀菌剂是盾壳霉，它是一种从白霉菌菌核中分离出来的大豆菌核病菌的真菌寄生虫，存在于全球多个地区。盾壳霉近来被开发成商用产品，以用于控制多种作物上的白霉病。2
大部分基于植物提取物的产品都是用于虫害控制，只有少部分是作为疾病控制，其中最知名的是寥科植物大虎杖的提取物Milsana。该物质是美国市场上一种生物杀菌素Regalia中的有效成分，该产品可有效控制白粉病，炭疽病等细菌性病害。4 从白羽扇豆中提取的β-羽扇豆球蛋白多肽是BLAD多肽技术的核心。此项技术可在药物喷洒4-8小时内通过破坏细胞壁来达到病虫害控制的目的。5
抗生素和信号分子
一些抗生素也在农药市场上应用多年，尽管它们属于生物制剂类产品，市场对于此类产品的接受度一直在下降，原因是此类产品和人类抗生素之间的存在交互抗药性，因此，将此类产品移除市场的压力也日渐增长。农业上最常用的抗生素种类包括春日霉素、链霉素、土霉素和多氧霉素。2
另外一组产品是信号分子，可以刺激植物产生非特异抵抗性。梨火疫病菌是一种可以引起梨、苹果和其他蔷薇科植物火疫病的细菌，此细菌激发引起的植物免疫反应中产生的超敏蛋白就是一种常见的信号分子。植物超敏蛋白已经在美国和巴西商业化使用，主要目标作物为大豆和甘蔗。6 一些针对其他种类信号分子的研究，例如蒜素、柚苷、松烯、海带多糖、角叉藻聚糖、甲壳质和甲壳胺也在有序的进行着，其中一些已经处于商业化的开发进程中。7
图2: 常见的生物杀菌剂种类。数据来源：Agrow World Crop Protection News, Informa, 2013 and other sources。上表中只包含市场上常见的产品种类。
随着市场对生物农药的热度日渐增长，几乎所有的大型化工公司都对这个领域进行了大规模的技术和资金投入，大公司收购小型技术类公司是该领域的主要趋势之一。目前市场上被大家熟知的苏云金杆菌类产品已经存在多年，主要来自于两个日本跨国企业的子公司，Sumitomo的Valent Bioscience，还有Mitsui的Certis。德国公司拜尔收购了AgraQuest，并成立了独立的生物农药部门以用于支持结合新型生物农药和传统化学品农药新型产品和新项目的开发。另外巴斯夫也收购了Becker Underwood，并将公司的重点放在了生物种子处理上。作为全球农化领域的领头羊，先正达也和多个专门做生物农药的公司达成了战略伙伴关系，包括Novozymes、Agrinos、 Isagro和Marrone Bio，并先后收购了Bioline的大生物和巴斯德氏菌属的相关产品线，用做线虫的虫害控制。一些知名并且迅速成长的初创公司有AgBiome和Indigo Ag。8 大型传统化学品公司对生物农药领域的强烈兴趣，再加上一些新创公司的快速发展，预示着新生物农药将发展迅速，并且它们在未来的作物保护市场中将占有重要地位。所有以上的市场动向都会进一步丰富现有农药种类，减少过度使用传统农药产生的作物抗药性，同时也会提升对生态环境和消费者的安全性。
引用：
1. Biological Products Market Overview: Past, Present, and Future, Meeting of National Alliance of Independent Crop Consultants January 18, 2019, data from Duhnam Trimmer International Bio Intelligence
2 Agrow World Crop Protection News, Informa, 2013
3 Howler EPA label, AgBiome web site
4 Regalia information, Marrone Bio Innovation web site
5 ProBlad Verde Introduced as control for fungal diseases, Vegetables Growers News, August 2019
6 Plant Health Care web sire
7 Natural Compounds as Elicitors of Plant Resistance Against Diseases and New Biocontrol Strategies, Agronomy, Agnieszka Jamiołkowska Department of Plant Protection, Faculty of Horticulture and Landscape Architecture, University of Life Sciences in Lublin
8 AgroPages daily reports
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