天然杀虫剂研究进展论文

中国是研究应用杀虫植物最早的国家，20世纪30年代，中国就对烟草、鱼藤、巴豆、百部等植物进行过广泛的研究。《中国土农药》所记述的植物性农药就达220种之多，进入20世纪80年代，更多的研究者投身于有应用前途的杀虫植物资源的研究开发，《中国有毒植物》一书列入有毒植物1300多种，其中许多类具有杀虫（菌）作用或已被作为植物农药原料利用。国内有关植物源农药的研究更加系统深入，西北农林科技大学对西北地区的杀虫植物资源作了系统调查，发现了有研究和开发价值的杀虫植物47种。四川大学对青藏高原东南部区域的杀虫、抑菌植物进行了调查和筛选，获得33科、90余属，220种植物的详细资料及活性情况，并进行数据库构建。华南农业大学对猪毛蒿、肉桂、齿叶黄皮、芸香、八角茴香等近10种植物精油的杀虫作用进行了较为深入的研究。浙江省农业科学院就银杏、雷公藤、夹竹桃等近lo种植物精油对蔬菜主要害虫的杀虫活性进行了详细的评价，并明确了主要活性成分的结构式。中国有关植物源农药的研究内容涉及栋科、卫矛科、柏科、瑞香科、豆科、菊科等科属的多种植物，已有烟碱、苦参碱、栋素、茴蒿素和茶皂素等40余种植物源农药登记注册，生产厂家达50余家。研究较为系统深入的主要杀虫（菌）植物种类如下：①除虫菊除虫菊是众所周知的杀虫植物，早在19世纪中叶即由西亚引入欧洲、美洲及日本。中国云南省等地在20世纪40年代中期开始从国外引种栽培。该类植物有效杀虫成分除虫菊素是除虫菊酯I，II（Pyrethrins]，II）；瓜菊酯Ⅱ，I]（Ciner-insⅡ，II）和茉莉菊酯I，Ⅱ（JasmolinsI，II）等6个成分组成的复合植物杀虫剂，虽然应用多年，但昆虫产生抗性较小，因而除虫菊的开发又成为天然农药开发的一个热点。②印楝印栋树（Azadirachtaindica）是一种亚洲干旱地区土生的亚热带树种。中南美洲一些国家栽培。树的各部分提取物，特别是其种子，对多种不同龄期的昆虫显示出抑制取食、驱避、毒性和干扰内分泌的作用。印栋子油作为天然植物杀虫剂已在发展中国家使用多年。印栋油中主要杀虫活性万分是印栋素（azadirachtin），一种三萜类化合物。在印楝素剂量达到O.1m/L时就表现出比较好的活性，且对人畜无害。鉴于其对环境和人畜的安全性，美国、印度及其他一些国家都在进行开发。如美国生产的MargosanO已作为商业专利登记，产品由种子抽提成分配制而成，环保部门已批准用于非食用性作物和苗圃；改良后的制剂在美国市场上也有销路。印度生产了“Neem-mark”，加拿大已开始考虑开发这类杀虫剂。缅甸则抽提印栋子油大量出口。印栋要求高温、气候干燥而又无台风侵害，中国海南、云南的不少地区很适合种植。华南农业大学于1986年在海南引种成功。并进行了少量的栽培。云南、四川等省也在干热河谷及干热区引种成功。③苦皮藤苦皮藤（CelastrusangulatusMax.）是卫矛科（Celastraceae）的一种多年生木质藤本植物，长期以来产区农民认识到根皮具有杀虫活性，利用根皮粉、叶子粉防治一些蔬菜害虫，而被称为“菜虫药”。苦皮藤是中国学者最早系统研究的杀虫植物之一，从20世纪30年代起就开始了研究，其后没有间断，到80年代西北农业大学对其化学成分进行了深入研究，分离了杀虫有效成分苦皮藤素I（CelangulinsI-IV），确定化学结构为二氢沉香呋喃倍半萜类物质。同时进行了苦皮藤杀虫制剂各种剂型的杀虫药效实验，建立了质量控制的方法和标准，调查了该资源植物的分布，还试验了引种栽培。④瑞香狼毒瑞香科植物瑞香科植物约有50属500余种，中国有9属70余种，瑞香狼毒（StellerachamaejasmeL.）为该科多年生草本植物，有较高的杀虫活性，四川大学对瑞香狼毒的抗虫活性成分进行了深入研究”，首次从瑞香狼毒根中分离获得一类具有C6-C5-C6结构骨架的新活性化合物，对蚜虫和菜青虫具有较强的拮抗活性，在200ml/L浓度下，瑞香素对米象、玉米象的抑制率达100%。构效关系研究表明，活性化合物主链两端的苯环或六碳环结构是活性的核心结构之一。随着分子主链的不饱度增加，杀虫活性相应增加。杀虫机理研究表明，该类化合物对昆虫细胞膜Ca2+-Mg2+-ATP酶及AchE的活性具有强抑制作用，并对羧酸酯酶、GSTase也具有抑制活性。张国洲等，对瑞香狼毒乙醇提取物对菜粉蝶幼虫、亚洲玉米暝幼虫和桃蚜有很强的生物活性，采用活性跟踪方法，从中已分离鉴定出4种活性成分（伞形花内酯、瑞香亭、狼毒色原酮和β-谷甾醇等）。

一部农业发展繁荣的历史，同时也是人类不断战胜病虫害的历史。对害虫进行比较系统的研究，始于18世纪。在19世纪70~80年代，人类防治几例严重病虫害获得成功，成为病虫害防治史上的一个转折点。

波尔多液直至今日仍在使用对于波尔多液可谓无人不知、无人不晓，它广泛用于防治葡萄霜霉病。其实，波尔多液最早是一个住在波尔多地区的农民涂在葡萄上，防止被人偷盗的。1882年，法国农学家米拉德进一步肯定了波尔多液的药效，从此这种硫酸铜加生石灰制成的混浊液，成为一种用途广泛的良好杀菌剂，于是开始了使用化学农药的新时代。

穆勒就是在同化学农药时代的开始相差不远的1899年诞生的。他于1899年1月12日生于瑞士的奥尔坦，他的一生注定要为扑杀节肢动物而斗争。1925年，获得化学博士学位的穆勒，加入了一家著名的化学工业公司。他的志向就是运用化学知识，通过工业化手段，造福于人类。他早年从事植物染料和天然鞣革剂的研究，这使他熟练地掌握了有机化学的基本化工过程，成为他日后将DDT杀虫剂实现工业化的重要基础。

第二次世界大战期间，交战双方的军队曾经多次流行严重的传染病。为了防治热带传染病，特别是消灭传染病的媒介——体虱和跳蚤等有害昆虫，德国开始加快对杀虫剂的研究。1935年，穆勒开始研究合成杀虫剂。他首先对当时的主要农用杀虫剂的使用情况，进行了充分的调查。那时主要农药用的都是天然杀虫剂，例如砒霜。它们虽然可以杀虫，但对人畜皆有剧毒，而且杀虫效果和供应量都很有限，因此难以推广……

能否用化学反应合成一种新型的杀虫剂，它既可以杀死各种害虫，又对人畜无毒呢?穆勒在研究笔记本上记下了这一设想。有一天，穆勒接到妹妹从奥尔坦家乡寄来的家信，她诉说乡间又闹虫灾的惨况，穆勒陷入了往事的回忆。

奥尔坦位于景色旖旎的阿勒尔河流域，茂密的农作物连接远处青黛色的群山。可是这里偏偏经常闹虫灾。虫灾严重时，家家户户唉声叹气，愁眉苦脸；乡间的父老对田地里那些微小的虫子一筹莫展，只好在教堂中祈祷上帝。有时人们也试图用农药捕杀害虫，可是又会带来意想不到的灾难。穆勒儿时特别要好的一位朋友，就因为误食了喷洒砷化物的瓜果而死去……

穆勒决定集中精力研究一种广谱安全的杀虫剂。从此，穆勒钻进了资料堆和实验室，几乎达到了废寝忘食的地步。他查找了大量的资料，进行了无数次实验。

整整3年，1000多个日日夜夜过去了，穆勒一无所获。他筛选了几百种药物，但都毫无结果。这也难怪，穆勒实际是在和自己过不去，他设想找到的杀虫剂，一是要杀死各种虫子，二是要对人畜安全。可是，他实验筛选的药物，不是只能杀死一种虫子，就是对人畜有剧毒。穆勒企图找到十全十美的杀虫剂，朋友和同事都劝他放弃这个不现实的幻想，别再钻牛角尖了。

是继续钻牛角尖，还是半途而废呢？穆勒心神不宁了。一想到飞蝗铺天盖地而来，庄稼地里片叶无存的景象，穆勒不甘心了。他决定咬紧牙关，继续钻他的牛角尖。在同事们的帮助和指点下，穆勒改变了工作方式。他不再只注意那些已有的物质，他要合成新的物质，看看它们能不能够杀虫。

经过一段时间细致地观察，他把杀虫剂与虫子的中毒方式分成两类，然后区别加以对待。一类是虫子吃进杀虫剂后而致命，另一类是虫子接触杀虫剂后而致死。他分别有针对性地开展研究。不久，前线的战报使他的研究方向发生了倾斜。战争期间，前线不断传来流行斑疹伤寒的消息。斑疹伤寒是由一种叫做立克次氏体的微生物引起的急性传染病。它多以虱、蚤、壁虱等节肢动物为媒介侵入人体，形成死亡率很高的传染病。这一传染病的流行季节与虱子的孳生季节相同，以冬春两季较多。人们在过度疲劳和全身抵抗力下降时易患此病。所以在战争和灾荒年代容易大规模流行，有人戏称之为“战争伤寒”和“饥荒伤寒”。

当时，医生们已经知道“战争伤寒”是虱、蚤在作怪，呼吁科学界尽快研制出杀虫剂用来扑杀虱、蚤之类的害虫。虱、蚤是以吸食人或畜的血液为生的，所以不会把药物吃进胃里。因此，穆勒把研究方向转向寻找一种触杀型杀虫剂。它能够通过接触害虫而达到杀虫的目的。为了挽救战壕里那些因被虱子咬而濒于死亡的战士的生命，穆勒加班加点地工作。

穆勒的工作也像一场战争，他是从虱子嘴里夺出年轻战士的生命。1939年9月，穆勒在查阅文献时，受到启示，终于合成了“DDT”。

DDT，化学名称叫二氯二苯基三氯乙烷，它是一种有机氯化物。经过实验发现，它对各种害虫有广泛的触杀作用，特别是对蝇、虱、蚤等害虫，有明显的毒杀作用，穆勒成功了，1939年底，穆勒正式公开宣布了自己的发明。DDT的合成及其对害虫的广谱触杀作用的发现，是穆勒对人类的重要贡献。一个真正的科学贡献必须是在它得到社会的普遍承认之后，才能更有威力。

穆勒公开自己的发明以后，瑞士政府用DDT成功地防治了马铃薯甲虫病，效果很好。DDT小试牛刀就锋芒毕露，穆勒增强了信心，他决心为扑灭虫患大量生产DDT。可是这时困难像山一样向穆勒压来，DDT的触杀效力被承认了，可是由于化学反应复杂，制造过程繁琐，成本高，价格贵，所以不能普遍推广。害虫猖狂为害仍然无法被清除，穆勒的心深深地被刺痛了，他投入了将DDT从实验室推向社会的工作。

后来，化学家、化工专家经过无数次的改进，1942年正式投放市场的DDT，立即受到人们的欢迎。1943年，美国农业部也进行了大面积的试验，证实了DDT具有较好的杀虫效果，DDT终于在扑杀虫患中发挥了明显的作用。DDT在消灭传染病的媒介昆虫和重要农业害虫方面，建立了巨大功勋。

1943年10月，意大利南部港口那不勒斯流行严重的斑疹伤寒。1944年7月，由于在那不勒斯大面积使用了DDT，在数周之内，就彻底消灭了虱子，制止了此病的继续蔓延。同年，在日本也得到了同样的防治效果。这些结果有力地显示了DDT在防治斑疹伤寒及由其他节肢动物传播的疾病方面，有重大的功效。

正是由于穆勒第一个合成并确证了高效有机杀虫剂DDT，并广泛应用于农业、畜牧业、林业及卫生保健事业，因此他荣获了1948年度诺贝尔生理学及医学奖。

第二次世界大战后，以DDT为代表的有机杀虫剂，以2′4—D为代表的有机除草剂的兴起，使大规模地应用化学农药，进入了一个新阶段。DDT运用的广泛，出乎一般人的意料，而且对付特殊虫类，只需稍微加工，即发生奇特的效力。

在全球范围内DDT到处大规模地应用，建立了巨大功勋。但同时也更加助长了单纯使用有机农药防治害虫的偏向。20世纪50年代初，开始出现大量使用DDT后引起的副作用问题，到20世纪60年代已成为亟待解决的突出问题。首先是害虫、病原菌对农药产生了抗药性，剂量日益加大甚至增加几倍，而且还要重复防治。后来，化学农药不仅杀死害虫甚少，也杀死了许多害虫的天敌，使某些本来危害不严重的昆虫，上升为重要害虫。DDT的滥用还造成了巨大的环境污染，引起了公众的重视。

在DDT有机农药的启示下，人们又研制出一系列新型的杀虫剂和杀菌剂。从20世纪70年代以后，DDT已经完成了它的历史使命，但是它的功绩在科学史上是不可磨灭的。

知识点

砒霜

三氧化二砷，俗称砒霜，分子式As2O3，是最具商业价值的砷化合物及主要的砷化学开始物料。它也是最古老的毒物之一，无臭无味，外观为白色霜状粉末，故称砒霜。这是经某几种指定的矿物处理过程所产生的高毒性副产品，例如采金矿、高温蒸馏砷黄铁矿并冷凝其白烟等。在食物搭配不恰当的时候，会造成三氧化二砷中毒。例如人们在享受美味的海、河鲜等产品如小龙虾、螃蟹等时，同时大量食用了富含维生素C的食物和饮料如青椒、西红柿、橘子、橙子及西红柿汁、橘子汁、橙子汁等。维生素C就会还原含在小龙虾、螃蟹等体内的五氧化二砷成为三氧化二砷，经常如此食用搭配会造成慢性三氧化二砷中毒。