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2014年11月07日
央视《舌尖上的中国》的热播,不仅让我们见识了全国各地的特色食材和美食生态,更让我们感受到了中华饮食文化的源远流长。但是,社会上毒豇豆、毒韭菜、毒生姜等农产品农药残留事件的频频发生,让人们在观看《舌尖上的中国》大呼过瘾的同时,更加关注“舌尖上的安全”。由于我国农作物长期以来过度依赖高毒、高残留的化学农药,导致农药残留问题日益显现。基于此,生物农药正逐渐进入人们的视野,其中的微生物农药以其高效广谱、安全环保等优势正逐步引领研发及市场的发展。本文对微生物农药的国际市场进行了初步调查,并对微生物农药领域的相关专利进行了统计分析。
一、微生物农药的定义及其特点
微生物农药是指应用微生物活体及其代谢产物制成的具有杀虫、杀菌、除草或调节植物生长等具有农药活性的物质。
我国农业发展历史悠久,勤劳智慧的先民们很早以前就已经开始了微生物农药的应用。宋代陈敷著的《农书》(1149年)卷下《蚕桑叙》,在世界上首次描述了家蚕的僵病、脓病、空头性软化病等病症,通过采集病死僵蚕并将其捣烂用于防治害虫,人们积累了用生物防治害虫的经验,只是碍于当时的技术条件,无法观察到引起这些疾病的微生物[1]。
国外自19世纪开始关于微生物农药的早期研究,意大利人Agostino Bassi于1853年首次报道由白僵菌引起的家蚕传染性病害“白僵病”;俄国人梅契尼可夫于1879年应用绿僵菌防治小麦金龟子幼虫;日本人石渡于1901年从家蚕中分离到一种致病菌——苏云金芽孢杆菌。
我国在上世纪50~60年代开始微生物农药的研究,这一时期处于仿制国外成果和直接引进阶段;70~80年代,微生物农药进入一个相对规范、平稳的发展阶段,但由于化学农药高效快速,导致对微生物农药的研制和应用曾一度被漠视;进入90年代后,随着科学技术不断发展和人类生态意识的不断提高,微生物农药又重新被重视了起来。进入21世纪之后,微生物农药进入了快速发展阶段,种类和数量也越来越多,在促进农业可持续发展中发挥着越来越重要的作用。
微生物农药根据其功能作用,可分为微生物杀虫剂、微生物杀菌剂、微生物除草剂、微生物生长调节剂等;根据其有效成分,微生物农药可分为农用抗生素和活体微生物农药两大类。其中,农用抗生素是由抗生菌发酵产生的具有农药功能的次生代谢物质,是具备明确分子结构的化学物质;而活体微生物农药是将能使有害生物致病的病原微生物活体直接作为农药,以工业方法大量繁殖其活体并加工成制剂来应用,其作用实质是生物防治。
微生物农药相对于化学农药或其他生物农药具备如下优势:
(1)微生物农药对病虫害的选择性强,对人畜安全无毒,不杀伤害虫的天敌和有益生物。
(2)微生物农药的生产原料和有效成分均属于天然产物,使用后无残留,环境相容性较好。
(3)微生物农药由多种因素共同发挥作用,导致害虫或病原菌难以产生抗药性。
(4)微生物农药可通过生物技术进行改造,持续改进农药的性能、提高农药的质量。
(5)微生物农药的生产工艺相对简单,开发及登记等费用较低,适于大规模的工业生产。
二、微生物农药的国际市场
微生物农药的种类繁多,根据目前能公开检索到的数据可知,截至2008年,全球已报道的细菌杀虫剂约为150种,真菌杀虫剂超过800种,昆虫病毒杀虫剂超过1600种[2]。而根据《全球生物农药市场总结2013》和《亚洲、澳洲、拉美、非洲和中东:生物农药市场2013》报告显示,全球微生物农药产品终端市场的当前市值约为8亿美元,十年的复合增长率约为12%。
(一)美国市场
在美国,陶氏益农(Dow AgroSciences)、杜邦(Dupont)、孟山都(Monsanto)等公司引领了微生物农药的研发方向及市场动态。截至2011年,US EPA1发布了329种已注册的生物农药有效成分,其中涉及90种活体微生物有效成分,包括40个细菌种类,38个真菌种类,11个病毒种类和1个原生动物种类。
(二)欧洲市场
在欧盟,在巴斯夫(BASF)、先正达(Syngenta)、拜耳(Bayer)等几个跨国公司的带动下,逐渐形成了微生物农药研发的热点。根据目前能公开检索到的数据可知,截至2008年12月,欧盟公布27种微生物农药有效成分,其中涉及12个细菌种类,包括10个苏云金芽孢杆菌菌株,13个真菌种类和2个病毒种类2。
(三)国内市场
在我国,北海国发、浙江钱江、浙江升华拜克、河北威远、山东京蓬、山东胜邦绿野、江阴农药二厂等公司相继开展了微生物农药的研发和生产。截至2013年6月,我国公布的324种登记在册的微生物农药产品,28个有效成分,其中涉及10个细菌微生物农药有效成分,7个真菌微生物农药有效成分,11个病毒微生物农药有效成分[3]。其中,农用抗生素类农药产品2200多个,21个有效成分[4]。
在我国的活体微生物杀虫剂中,以苏云金芽孢杆菌制剂为主的细菌杀虫剂研究最为深入广泛,白僵菌、绿僵菌和拟青霉等真菌杀虫剂的应用也相对较多。活体微生物杀菌剂主要涉及芽孢杆菌和假单胞菌两大类。活体微生物除草剂主要集中在镰刀菌属、链格孢菌属、疫霉属、尾孢菌属、柄锈菌属、黑粉菌属、核盘菌属等的不同种类中。农用抗生素涉及阿维菌素、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、井冈霉素、春雷霉素、多抗霉素、多杀菌素、中生霉素等产品。
由此可见,我国的微生物农药产品的研发热情较高、研发成果较多,登记在册的微生物农药产品及其有效成分的数量并不亚于欧洲,但仍小于美国的登记在册数量。
三、微生物农药的专利状况
登记在册的微生物农药产品数量从一个侧面反映了微生物农药的研发能力,而专利则从另一个侧面也反映了微生物农药的研发能力。为研究微生物农药领域的专利状况,笔者在中国专利文献检索系统中进行了检索,作为专利技术分析的主要数据库,中国专利文献检索系统中的专利数据能够从总体上反映国内专利发展的现状与趋势。
笔者以分类号和关键词作为主要检索手段获取专利信息,其中分类号A01N涉及农药,A01N 63/00涉及微生物农药,A01N 65/00涉及植物农药,检索时间截止到2014年5月。
经检索,中国专利文献检索系统中的国内农药专利共计36866件,生物农药专利共计7065件,微生物农药专利共计3428件。其中,生物农药、微生物农药分别占农药专利总数的19.1%、9.29%。由此可见,微生物农药的专利申请量并不及其他化学农药的专利申请量,该技术领域处于正在逐步发展的起步阶段。
为探究各国在中国国内市场的农药专利状况,笔者以欧洲、美国、中国为研究对象,检索并统计分析了数据库中各国的专利数量(表1)。
表1 各国进入中国的农药、生物农药、微生物农药专利统计表