生物农药发现和开发中的生物合理过程
2 七月 2018 在更严格的农药监管要求、消费者对化学农药危害的认识以及传统有毒农药的逐步淘汰的推动下，农化公司正在扩大其生物农药研发和产品组合。
这一过程的关键挑战之一是生物农药候选物的发现和开发。
生物农药的发现和开发遵循先导开发、配方和放大、应用开发、制造和商业推广的侦察/发现和筛选的生物合理过程。
生物理性过程： 通过筛选（和保护）特定生物效应（包括害虫和病原体控制、作物胁迫缓解和增强植物恢复力）以对抗它们旨在控制的病原体和害虫，设计和实施生物农药的发现和开发过程。
生物农药侦察
生物农药侦察： 具有生物杀虫活性的天然候选物种的鉴定——包括实地观察（鉴定表现出特殊自然生长或害虫防御反应的植物）以及民族植物学、解剖学和生理学指标，以确定潜在候选物种。
民族植物学： 对有关植物及其用途的传统知识和习俗的科学研究。
生物杀虫剂发现
在第二次世界大战期间和之后合成杀虫剂的开发之前，植物源杀虫剂（主要是杀虫剂）的民族植物学至少可以追溯到 2000 年前的亚洲和地中海地区。在欧洲和北美，植物源性杀虫剂的历史可以追溯到 150 多年前。
最常被引用的民族植物生物杀虫剂实例之一是在杀虫剂制剂中使用除虫菊属植物（现分类为菊花或菊科植物），可追溯到公元前 400 年左右的波斯，于 19 世纪初带到欧洲，干燥并磨碎的花达尔马提亚菊花（瓜叶菊) 在拿破仑战争期间被用来控制体虱。如今，除虫菊及其拟除虫菊酯合成类似物是使用最广泛的生物和常规杀虫剂之一。
印em (印苦楝子) 是一种原产于印度次大陆的常绿树，数千年来一直用于防治家庭和仓储害虫，以及与大田作物相关的害虫，目前由于其作为商业生物农药的潜力而受到全球关注。
生物杀菌剂发现
1988 年，东德科学家的任务是生产真菌性植物病原体的孢子， 三叶核盘菌, 发现真菌寄生虫抑制了病原体。认识到其作为天然杀虫剂工艺的潜力， C. minitans 德国统一后，它的发现者成功地将其开发为商业生物农药。
非致病微生物可以诱导植物防御反应的发现无疑并不新鲜。我的祖父——以他的玫瑰而闻名，这种玫瑰似乎从未受过霉菌的折磨——会跟随 他的 祖父的例子，并在他的玫瑰上喷洒富含酵母的啤酒渣。
我们现在了解到，真菌酵母细胞暴露于植物叶片会导致植物防御反应的诱导，因为植物认为自己受到潜在真菌病原体的入侵。
欧盟基本物质（具有低毒性的物质，主要不用于植物保护目的但可用于植物保护的物质）的欧盟农药数据库包括啤酒作为仅有的 18 种获批物质之一，而啤酒是仅有的 10 种获批低风险物质之一活性物质是啤酒酵母（酿酒酵母）——被批准用作杀菌剂。
在最近的一个例子中，布基纳法索农民与哥本哈根大学的研究人员一起测试当地植物（假雏菊， 旱莲草) 发现含有抗真菌化合物，以开发能够替代合成杀真菌剂的廉价植物提取物。
目前正在使用生物技术工具推动生物杀真菌剂的发现，包括监测与防御相关的基因表达、与发病机制相关的蛋白质、生物信息学（使用计算机收集、分类、存储和分析生化和生物信息）和基因组分析。
生物除草剂发现
生物除草剂的发现通常涉及对植物特有的生化过程的研究，包括光合作用、氨基酸生物合成、叶绿素和类胡萝卜素生物合成以及生长调节（植物激素）。
我们对这些植物特异性过程的深入了解有助于识别新的除草剂的作用位点，从而可以筛选和开发具有低哺乳动物毒性、较短环境持久性和新目标特异性的生物除草活性代谢物。
生物农药先导开发
在生物农药先导开发中，从土壤和植物微生物组中分离出的微生物与表现出异常生长或天然害虫防御反应的植物相关，并被测序并与已知病原体数据库进行比较。匹配被丢弃，而其余的过渡到生物测定筛选以确定生物刺激或生物杀虫效果。
在开始实验室和现场测试、发酵工艺开发、配方和放大过程之前，对潜在的先导物质进行分析和表征以确保不含毒素。
这一生物合理开发过程中的每个步骤都面临着相当大的挑战，但对于生物农药开发而言，从实验室到现场测试的转变是最关键的步骤之一。温室结果和田间结果之间的相关性不一定是给定的。
这部分是由于影响微生物特性的生物和非生物因素的复杂性，以及天然衍生代谢物和微生物的瞬态制剂稳定性。后一个因素——紫外线、氧气和微生物活动的快速降解——有助于缩短环境持久性，这是推动生物农药被接受的关键因素。
对于传统化学，开发时间可能是生物作物保护开发的三倍，而费用可能高达 10 倍。
图 2：传统和生物作物保护开发的创新成本和时间表（来自：FMC – Investor Relations Solutions，2015 年）。
业内数据显示，研发一种新型合成农药的成本超过2.5亿美元，需要10年的开发时间，而开发一种生物农药可能需要2500万美元，需要3年的开发时间。
由于这些差异，agbio 初创企业和其他本地创新公司为生物农药的发现和开发创造了一个强大且竞争激烈的环境，而当前与现有 agchem 行业的收购、合作和许可协议浪潮见证了正在进行的共生生物农药研发领域。
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