一、引言

殺菌劑是指能有效控制或殺死對植物有害的病原微生物—細菌、真菌和藻類的化學制劑。在全球范圍內，通常作為防治各類病原微生物的藥劑的總稱[1]。各類植物病原菌是引起植物病害的主要因素之一,給農業生產造成了巨大的經濟損失。而真菌病害又是植物病害中最大的一類,占植物病害的70%~80%，病害發生面積廣、危害性極其嚴重,難以防治[2]。              

圖1：常見作物真菌性病害示例

全球范圍內，作物真菌性病害對園林植物以及農作物都帶來了巨大的經濟損失。灰霉病作為危害作物的主要真菌病害之一，能夠危害茄科、葫蘆科、薔薇科等 470 多種植物[3]，引起植株葉片大量脫落，果蔬腐爛，產品質量下降。該病害每年在全球造成的經濟損失超過 100 億美元，僅在葡萄釀酒行業，灰霉病爆發年造成的葡萄酒產量降低最多可達 20%以上。葡萄在貯藏過程中也常遭受灰霉病的危害，嚴重時造成的產后損失高達 50%[4]。在中國，草莓種植面積較大，但由于灰霉病的危害，一般會造成減產 20%～30% ，嚴重時高達50%以上，這對果農造成了不可小覷的經濟損失。灰霉病作為番茄栽培的重要病害，會造成番茄減產 20% ～ 30%，甚至會高達 50%。在園林觀賞植物中，月季在長途冷藏運輸過程中也深受其害，通過調查發現，在極端條件下可造成 70% 以上的采后損失。在大田作物小麥上所發生的赤霉病又稱爛穗病、麥秸枯、爛麥頭、紅麥頭、紅頭瘴，小麥受害后千綜合粒重降低，發芽率下降，發芽勢減弱，出粉率低，面粉質量差 ，色澤灰暗，商品價值降低。一般大流行年病穗率達50-100%，產量損失10-20%，中等發生年病穗率30-50%，產量損失5-10%[5]。而近年來部分主產區氣候變化引起的降水、溫度變化，同時導致了小麥白粉病的爆發，嚴重時減產幅度可達到 40%以上。隨著農業種植結構調整，大棚、溫室等人工環境設施種植技術的推廣應用，溫暖高濕的集中種植環境使得真菌性病害變得更難防治。人工氣候環境中極易爆發真菌性病害，在中國每年因白粉病的發生導致草莓減產約 10%~20%，爆發時高達 50%以上甚至絕產。

長期以來,植物真菌性病害的防治主要依賴于化學農藥, 苯醚甲環唑、晴菌唑、戊唑醇、氟菌唑、吡唑醚菌酯，代森錳鋅, 氟啶胺，三唑酮、嘧霉胺、腐霉利、異菌脲等都常被用來防治作物真菌性病害。已代森錳鋅為代表的預防保護劑防治效果有限，單用無法滿足用戶對病害的防治需求。而以苯醚甲環唑為代表的具有內吸性殺菌劑在抑制病原菌生長侵害的同時，也會一定程度的對作物生理指標造成影響，通常表現在葉綠素合成抑制，作物生長緩慢，以及長期使用降低植物對病原菌的抵抗力方面。同時，長時間的化學藥劑施用進一步造成了病原菌的抗藥性增強、農藥殘留和環境污染等問題[6]。真菌性病害的防治會進入由環境影響問題、作物健康問題以及病害防控問題相互制約的惡性循環中。

市場調研數據顯示，近些年全球殺菌劑市場發展進一步加快，一方面是由于引起作物病害的病源菌抗性逐年上升，使得殺菌劑市場對新產品有著持續的需求。據報道，僅2012-2013 年間，中國境內湖北省草莓灰霉病菌對多菌靈的抗性頻率為63.6%[7]。遼寧、河北、北京、安徽和四川５個省市的草莓灰霉病菌對多菌靈的抗性頻率達到 53.6％～99.0％[8]。另一方面全球農作物種植結構的調整，蔬菜，水果以及各類經濟作物種植種類和種植面積的擴大，進一步增加了對殺菌劑產品的需求，殺菌劑在未來有著巨大的發展空間。同時，隨著人們對環境問題的日益關注，有機農業面積的逐步增大，全球市場對以低毒低抗性天然產物作物保護投入品需求的增加。研發一款環境友好、高效、低毒、不易產生抗藥性、且對作物生長具有促進作用的生物農藥產品急為迫切。

二、 關于虎杖根莖提取物的研究現狀

虎杖（ReynoutriaJaponica Houtt.）為中國傳統藥用植物，主要分布于華東、中南及遼寧、陜西、甘肅、四川、貴州、云南等地。

具中國國醫記載，其根及根莖入藥，具有活血定痛、清熱利濕、止渴化痰的作用[9]。有研究表明，藥用植物虎杖中富含虎杖苷、白藜蘆醇、大黃素及大黃甲醚等活性成分[10]。其提取物具有抗癌功能，對腫瘤細胞的增殖具有明顯的抑制作用，能夠大幅減緩腫瘤組織生長速度[11-12]。同時，虎杖中所形成的次級代謝產物具有天然的抵御病蟲害功能，在虎杖種植過程中很少發生嚴重的病蟲害，基本不需要任何防治技術[13]。

圖2：藥用植物虎杖植株及其藥用部位

基于虎杖次級代謝產物的特點及其藥理作用，虎杖被用于農業領域防控植物病害的發生。大黃素甲醚作為虎杖次級代謝產物中豐度最高的活性成分之一，對植物白粉病、霜霉病、灰霉病和炭疽病等植物病害均具有很高的活性。

圖3：大黃素甲醚 CAS：521-61-9

三、 虎杖根莖提取物的產業化研究進展

（1）虎杖根莖提取物的登記情況

根據世界農化網報道，Albaugh,LLC旗下Prime Source推出了殺菌劑Azoxy Bio（嘧菌酯和生物殺菌劑大虎杖提取物），目前已獲得美國環保署登記于2022年春季上市，是一款內吸型殺菌劑，除了能預防性廣譜防治主要草坪和觀賞植物病害外，還能促進植物的免疫系統，實現良好的抗病管理。

據悉，成都新朝陽作物科學股份有限公司（以下簡稱 ″新朝陽″）登記的全新生物殺菌劑-虎杖根莖提取物防治灰霉病也將很快獲證產業化。

（2）新朝陽虎杖根莖提取物的作用機制

經過試驗測試分析，0.4%虎杖根莖提取物對白粉病孢子萌發具有顯著抑制及破壞作用。藥劑處理96h后，通過臺盼藍染色和外觀形態觀察，孢子囊被大量染色，結構遭到破壞，失去萌發功能。

圖4：0.4%虎杖根莖提取物處理96h后對白粉孢子的影響

實驗觀察發現0.4%虎杖根莖提取物在具有優良防治效果的同時，能夠促進作物生長，緩解因施藥對作物生長的影響。在推薦使用濃度下，其葉長平均增長1.26cm，其葉寬平均增長2cm。

圖5：0.4%虎杖根莖提取物處理對作物生長的影響

（3）虎杖根莖提取物的提取技術研究

經過多年的研發積累，新朝陽首次提出了共同萃取技產品開發思路及天然產物活性分子群的概念。通過對提取工藝的關鍵環節控制，靶向性的對提取物中活性次級代謝產物種類進行控制。通過共同萃取技術，實現了虎杖根莖中活性物質的最大程度挖掘，獲得了包括大黃素、大黃素甲醚、大黃酚、大黃酸、白藜蘆醇在內的活性分子群。解決了一般植物源農藥成分單一，綜合防效低以及使用成本過高等問題。有效推動虎杖根莖提取物在農業領域的應用。

圖6：共同萃取技術研究及虎杖根莖提取物活性分子群

通過對藥材原料的混合粉碎、過篩、回流加熱、過濾、澄清、濃縮等工藝技術，進行多次連續提取。將藥用植物原料中的活性分子群分階段純化析出，顯著提高植物藥材原料的利用率，降低生產成本，顯著增加市場競爭力。0.4%虎杖根莖提取物在豐富活性分子群的加持下，協同增效顯著，具有廣泛的殺菌普的同時，對提升作物免疫力，促進作物生長具有積極的意義。

圖7：0.4%虎杖根莖提取物中富含多種活性成分

（4）0.4%虎杖根莖提取物先進的制劑工藝

利用先進懸浮制劑技術，針對含有多種組分，成分復雜的虎杖根莖提取物，開展精準化配方開發，優選制劑原材料配比，并結合多重光散射測試等，開發貯存穩定的最佳制劑配方。同時根據防治靶標及作物特點，通過表面活性劑處方篩選，結合動靜態表面張力優化、接觸角測試優化等技術，提高藥液潤濕、鋪展、成膜粘附、保濕抗蒸發性能，提高葉片藥液沉積量，增加有效成分對于農作物葉面和有害生物表面的黏附性與覆蓋率，提高產品田間應用效果，進一步提升植物源農藥在田間的防治效果。

圖8：0.4%虎杖根莖提取物外觀及入水分散性能

通過反復的實驗摸索，提高制劑性能，達到了產品外觀為均相液體，入水自動納米級分散。在稀釋500倍后任具有顯著的潤濕和滲透性。

圖9：0.4%虎杖根莖提取物動態表面張力數據

多維度穩定性數據顯示，0.4%虎杖根莖提取物制劑穩定性好，熱貯后無明顯析水分層現象，完全滿足各種田間施藥環境。

圖10：0.4%虎杖根莖提取物多重光散射光譜圖

（5）0.4%虎杖根莖提取物安全性研究

經研究，0.4%虎杖根莖提取物對鳥類、家蠶和蜜蜂等環境生物為低毒。毒理學試驗結果顯示對大鼠屬于″微毒″。對日本大耳白兔眼睛無激性，對日本大耳白兔皮膚無刺激性，并未見豚鼠皮膚變態反應。根據農藥產品毒性分級標準，0.4%虎杖根莖提取物懸浮劑屬于微毒類農藥。

0.4%虎杖根莖提取物對黃瓜苗生長期安全性實驗結果顯示，在推薦用量以及1倍、2倍濃度下（稀釋125倍、166倍、250倍和500倍），5天后均未出現藥害現象。

圖11：0.4%虎杖根莖提取物針對黃瓜室內安全性數據

0.4%虎杖根莖提取物對草莓花期安全性田間實驗結果顯示，在推薦用量以及1倍、2倍濃度下（稀釋125倍、250倍和500倍），5天后實驗結果顯示，3個濃度下均對草莓老葉、幼葉和花均未出現藥害現象。

圖12：0.4%虎杖根莖提取物針對草莓田間安全性數據

0.4%虎杖根莖提取物在推薦使用濃度下，對植株的萌芽期、花期等時期施用安全，對嫩芽、花均無影響。非常適合用于植物病害防控的綜合治理，為食品安全和農產品質量安全提供堅實的保障。

（6）0.4%虎杖根莖提取物的應用

0.4%虎杖根莖提取物對白粉病具有良好的防治效果。室內實驗結果顯示，0.4%虎杖根莖提取物稀釋500倍針對黃瓜白粉病1次藥后15天達到99.4%， 與化學對照無顯著性差異。

圖13：0.4%虎杖根莖提取物針對黃瓜白粉病室內活性數據

0.4%虎杖根莖提取物對黃瓜灰霉同樣具有良好的防治效果。實驗結果顯示，0.4%虎杖根莖提取物能夠達到67.4%，與化學農藥沒有顯著性差異。

圖14：0.4%虎杖根莖提取物針對黃瓜灰霉病室內活性數據

0.4%虎杖根莖提取物對香蔥灰霉病的田間生測實驗結果顯示，0.4%虎杖根莖提取物500倍稀釋后綜合防效達到56.25%，化學對照嘧霉胺1000倍稀釋和1500倍稀釋分別為50.57%和33.52%，其防治效果無顯著性差異。同時，0.4%虎杖根莖提取物500倍稀釋后搭配化學對照嘧霉胺減量30%施用，防效顯著提升20%以上，減量增效作用顯著。

圖15：0.4%虎杖根莖提取物針對香蔥灰霉病田間活性數據

綜上，0.4%虎杖根莖提取物懸浮劑對灰霉病和白粉病有良好的防治效果，在植株發病前，稀釋500倍噴施植株，能有效預防病害的發生，在發病初期搭配化學農藥，可實現在化學農藥減量30%的前提下有效控制病害的蔓延，同時，對促進作物生長具有顯著的作用。

四、藥用植物虎杖的產業化發展潛力

虎杖，蓼科，屬多年生草本植物年生草本植物，主要分布于中國的華東、中南及遼寧、陜西、甘肅、四川、貴州、云南等地。虎杖生長速度快，易種易出易管理。目前已實現大規模人工種植，人工種植解決了市場上虎杖藥材的流通不足問題，這為虎杖產業化奠定了堅實的基礎。近年來，隨著分子育種、合成生物學等尖端生物技術的發展。建立優質種苗繁育基地、通過微生物、植物干細胞等生物合成技術生產虎杖次級代謝產物已成為研究熱門方向。可預見在未來，虎杖的產業化發展必將多元化，掌握虎杖品種資源，通過對虎杖種群各品系間個體性狀與產量和質量的遺傳相關性研究分析，篩選出優質高產優良品系。借助于已較成熟的 TDNA片段基因整合技術，對個體性狀進行改良，培育出優質品種，進一步提高品種純度，優化產品質量。 支撐企業推廣環保、低毒的植物源農藥，有助于提高產品競爭力，推動農藥產業結構升級，其具有重要的經濟意義。

五、展望

據數據統計，農藥主要產品殺蟲劑、殺菌劑和除草劑全球市場占比超過95％。《中國殺菌劑行業現狀深度調研與投資趨勢預測報告2022-2029年》數據顯示，2020年中國殺菌劑市場規模由2017年的40.3億元增長到57億元。目前在中國農藥大類品種中，殺菌劑僅次于殺蟲劑和除草劑，占比為22.13% [2]。近年來，灰霉病已經發展成為一種重要的、全球分布的植物真菌類病害。其中，以由灰葡萄孢(B.cinerea)引起的灰霉病分布最為廣泛，可危害蔬菜、果樹、花卉等200多種作物。近幾年來，隨著保護地栽培面積不斷擴大，灰霉病危害日趨嚴重。據《Molecular Plant Pathology》報道，灰葡萄孢位列給全球造成經濟損失十大植物病原真菌的第2位，僅次于稻瘟病[15]。新朝陽充分利用中國的生物資源優勢，創新研發形成的0.4%虎杖根莖提取物懸浮劑防治灰霉病，具有效果突出、應用成本低、促進作物生長效果顯著、安全性高、無殘留、對環境更友好等特點，解決了傳統化學藥劑抗性增加快、防效降低、農藥殘留高、影響作物生長以及對環境不安全等痛點，滿足行業和產業發展的迫切需要。不僅有效控制病害的發生，更有利于從宏觀和微觀上恢復與重建以自然調控為核心的生態系統，實現植物微生態系統的平衡、人與自然的和諧共生。

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