除草活性筛选与新型除草剂的发现.ppt
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1、除草活性筛选与新型除草剂的发现除草活性筛选与新型除草剂的发现2013-3-232013-3-232013-3-232013-3-23,安徽合肥,安徽合肥,安徽合肥,安徽合肥2013201320132013年除草剂发展与推广应用交流会年除草剂发展与推广应用交流会年除草剂发展与推广应用交流会年除草剂发展与推广应用交流会陈陈 杰杰 研究员研究员农业部药检所室内生测和药效试验资质单位农业部药检所室内生测和药效试验资质单位总管理者及除草剂技术负责人总管理者及除草剂技术负责人-陈杰陈杰主要成就:2003年至今承担国家“十一五”重点科技攻关项目等部、省级科研项目18项,建立了除草剂生测标准操作规范(SOP)
2、,为农药室内生物测定试验准则 除草剂国标的主要起草人之一。发现新型油菜田除草剂丙酯草醚和异丙酯草醚,发明专利10余件;目前正在主持科技部“十二五”支撑计划项目绿色生态农药的研发与产业化 中课题“农药生物活性筛选技术研究”,国拨经费1287万元。获2005年全国杰出专利工程技术奖;2009年荣获建国60周年中国农药工业突出贡献奖等荣誉。简介:博士,研究员,浙化院副总工程师、生测安评中心主任、总管理者、除草剂技术负责人,中国植物保护学会杂草分会理事,中国植物病理学会化学防治专业委员会理事,从事农药生测专业工作20年目录目录1 1、概述、概述创制农药研发流程创制农药研发流程2 2、我国、我国创新创新
3、农药农药研究研究现状介绍现状介绍3 3、生测技术在创制农药研发中的作用、生测技术在创制农药研发中的作用4 4、除草剂筛选流程及各阶段的研究内容、除草剂筛选流程及各阶段的研究内容4.1 4.1 研究内容研究内容4.2 4.2 实例:创制新除草活性化合物的发现实例:创制新除草活性化合物的发现4.3 4.3 除草剂新品种登记田间试验除草剂新品种登记田间试验4.4 4.4 关键技术关键技术4.5 4.5 规范化管理规范化管理5 5、我国创新除草剂品种介绍、我国创新除草剂品种介绍4罗门哈斯公司罗门哈斯公司-新农药创制阶段评估方法流程图新农药创制阶段评估方法流程图1.1.概概 述述罗门哈斯公司罗门哈斯公司
4、-新农药创制阶段评估方法流程图新农药创制阶段评估方法流程图6BASFBASF公司公司-新农药创制阶段评估方法流程图新农药创制阶段评估方法流程图1.1.概概 述述71.1.概概 述述先导优化先导优化研究研究高活性化合高活性化合物研究物研究候选品种开发候选品种开发产业化开发产业化开发深入研究评价深入研究评价应用前景评价应用前景评价市场评估市场评估具有市场竞争力的新产品具有市场竞争力的新产品第第1-2年年第第2-4年年第第3-6年年第第6-8年年新农药创制方法流程图(国内)新农药创制方法流程图(国内)以以市市场场为为导导向向1.1.概概 述述4 4个阶段时间节点示意图个阶段时间节点示意图1.1.概概
5、 述述101.1.概述概述(1 1)先导发现与优化阶段;)先导发现与优化阶段;(2 2)高活性化合物深入筛选阶段;)高活性化合物深入筛选阶段;(3 3)候选创制品种开发阶段;)候选创制品种开发阶段;(4 4)产业化开发阶段。)产业化开发阶段。创制过程创制过程4个阶段的研究内容个阶段的研究内容“十五十五”期间,科技部将期间,科技部将“新农药创制研究与产业化关键技术开发新农药创制研究与产业化关键技术开发”列为重大科技攻关列为重大科技攻关专项,国家投入专项经费超过亿元人民币;成立了南北农药创制中心;专项,国家投入专项经费超过亿元人民币;成立了南北农药创制中心;在在“十一五十一五”期间期间,科技部进一
6、步加大投入,设立科技部进一步加大投入,设立“农药创制工程农药创制工程”科技支撑计划重大科技支撑计划重大项目,项目,2006-20082006-2008年,国拨资金达年,国拨资金达90009000万元(创制万元(创制30003000万,我单位万,我单位410410万元);万元);其它国家科技计划:其它国家科技计划:973973计划、计划、863863计划、国家自然科学基金委、中国科学院知识创新工计划、国家自然科学基金委、中国科学院知识创新工程等;程等;随着我国加入随着我国加入WTOWTO和国家政策的引导,我国的农药技术创新工作已经从仿制向创制转变,和国家政策的引导,我国的农药技术创新工作已经从仿
7、制向创制转变,创制高效、低毒、安全、环境相容性好的绿色农药已成为农药技术创新工作的重点;创制高效、低毒、安全、环境相容性好的绿色农药已成为农药技术创新工作的重点;据不完全统计,在国家据不完全统计,在国家“九五九五”、“十五十五”科技攻关计划和科技攻关计划和“十一五十一五”科技支撑计划的科技支撑计划的支持下,目前我国已有支持下,目前我国已有3838个具有自主知识产权的农药新品种取得了农药临时登记,其中个具有自主知识产权的农药新品种取得了农药临时登记,其中除草剂除草剂9 9个、杀虫剂个、杀虫剂1111个、杀菌剂个、杀菌剂1818个,个,7 7个品种取得正式登记;我国的农药创制品种在个品种取得正式登
8、记;我国的农药创制品种在市场上逐步开始崭露头角市场上逐步开始崭露头角国内农药创制研究单位:国内农药创制研究单位:沈阳院、南开大学、浙化院、江苏所、湖南院、上沈阳院、南开大学、浙化院、江苏所、湖南院、上海所海所科研院所科研院所中科院上海有机化学研究所中科院上海有机化学研究所华东理工大学华东理工大学中国农业大学中国农业大学华中师范大学华中师范大学贵州大学贵州大学武汉大学武汉大学上海交通大学上海交通大学中科院青岛海洋所、中科院青岛海洋所、成都生物所成都生物所企业代表:企业代表:山东侨昌,大连瑞泽,浙江新农,上海泰禾,杭州宇龙、山东侨昌,大连瑞泽,浙江新农,上海泰禾,杭州宇龙、我国新农药创制研究的现状
9、我国新农药创制研究的现状大量化合物合成大量化合物合成筛选生物活性筛选生物活性先导先导化合物化合物先导先导优化和筛选优化和筛选高活性化合物高活性化合物的深入研究的深入研究应用技术、市场、应用技术、市场、安全性等评价安全性等评价选定新品种开选定新品种开发效益评估发效益评估工业化开发工业化开发市场推广技术市场推广技术安全性评价安全性评价研究阶段:研究阶段:专利申请专利申请开发阶段:开发阶段:临时登记临时登记淘汰淘汰淘汰淘汰淘汰淘汰淘汰淘汰具有明确应用前具有明确应用前景和开发价值的景和开发价值的候选化合物候选化合物正式登记正式登记3 3、生测技术在创制农药研发中的作用、生测技术在创制农药研发中的作用u
10、农药生物活性筛选技术是支撑农药研发的关键技术之一,该技术贯穿于从发现农药活性到实现产业化农药生物活性筛选技术是支撑农药研发的关键技术之一,该技术贯穿于从发现农药活性到实现产业化市场应用的整个过程,通过筛选,逐步淘汰,市场应用的整个过程,通过筛选,逐步淘汰,被誉为被誉为“眼睛眼睛”和和“航标航标”,举足轻重的作用,举足轻重的作用u 亦是项目阶段评估与决策依据亦是项目阶段评估与决策依据生测技术在创制农药研发中的作用生测技术在创制农药研发中的作用 利用有害生物(靶标生物,如昆虫、螨类、病菌、线虫、杂草等)对作用物的反应评价化合物生物活性的基本方法 -陈年春“农药生测技术”u农药生测现在已发展成为是集
11、昆虫学、植物病理学、微生物学、植物学、杂草学、化学、生物技术、统计学等多学科于一体的综合技术,是农药科技创新工程中不可或缺的关键技术农药生测技术内涵生理活性生理活性物质物质靶标生物靶标生物虫、草、菌等虫、草、菌等反应程度反应程度广泛应用于新农药的广泛应用于新农药的筛选和应用技术评价筛选和应用技术评价生物测定已成为研究生物测定已成为研究作用物、靶标生物作用物、靶标生物和反应强度三者关系和反应强度三者关系的一项专门技术的一项专门技术 生测技术的现状“九五九五”期间,科技部支持下,建立了期间,科技部支持下,建立了6 6个国家层面的生测平台个国家层面的生测平台基本实现了农药筛选体系,包括靶标培养、试验
12、方法的基本实现了农药筛选体系,包括靶标培养、试验方法的SOPSOP十几年的运行,形成较为固定的常规生测技术和筛选流程十几年的运行,形成较为固定的常规生测技术和筛选流程近年来,国家农业部相继发布了近年来,国家农业部相继发布了农药室内活性测定行业标准农药室内活性测定行业标准“十十五五”、“十十一一五五”期期间间筛筛选选2 2万万多多样样品品,在在3030多多个个新新农农药药品品种种的的研究开发过程中,筛选技术得到完善和提升研究开发过程中,筛选技术得到完善和提升在试验经验、技术水平和专业人员素质方面都得到了快速提高在试验经验、技术水平和专业人员素质方面都得到了快速提高4 4、除草、除草剂剂生生测筛选
13、测筛选流程及各流程及各阶阶段研究内容段研究内容普筛普筛初筛初筛复筛复筛深入复筛深入复筛田间小区筛选试验田间小区筛选试验候选品种使用技术研究候选品种使用技术研究示范性田间试验示范性田间试验扩大适用范围扩大适用范围推推广广应应用用,作作用用机机理理研研究究,指导科学合理使用新农药指导科学合理使用新农药发发现现活活性性、确确证证活活性性大大小小、温温室室效效果果、作作用用特特性性、小小区区验验证证、确确定定应应用用和和防防治治对对象象等等前前期期研研究究与与开开发发阶阶段段,发发现新作用方式现新作用方式区区域域性性田田间间药药效效试试验验,明明确确防防效效和和安安全全性性、混混配配组组合合物物、完完
14、善善使使用用技技术术,预预测测市市场场前前景景、抗抗性性检检测测与与治治理理、后后期期拓拓展展开开发发与与产产业业化化阶阶段段的的市市场场销销售售技技术指导术指导创新除草剂生物活性筛选内容u普筛(General Screening):单一剂量试验,明确新样品是否具有除草活性;u初筛(Primary Screening):35个剂量试验,确证样品除草活性范围;u复筛(Secondary screening):57个剂量的毒力测定试验,扩大试验靶标范围,明确对敏感杂草的ED50/90、防治谱、作物的安全性,初步评价其潜在的开发价值;u深入筛选(Advanced Screening):在温室条件下,
15、开展作用方式(芽前/芽后)、作用特性(吸收传导性、抗雨水冲刷性、持效/残效等)和使用技术(施药适期、施药方式、使用剂量及环境影响因子)等研究,明确活性化合物的应用前景,为进一步的开发研究提供科学依据;u田间小区药效验证试验(Field Spot Screening):在田间自然环境生态条件下,对筛中的高活性化合物进行药效和安全性确认,为进一步的田间试验和品种开发提供科学依据。u候选品种的作用特性、田间药效和使用技术研究,混配、扩作、抗性监测等市场应用技术研究等u产品全周期管理中的组合物筛选与药效、示范试验、扩大应用、抗性检测与管理等研究接接收收样样品品、编编 号号、剂剂型配置型配置普筛:草微筛
16、普筛:草微筛4种杂草,盆栽普种杂草,盆栽普筛筛6种杂草,单一剂量,活性有种杂草,单一剂量,活性有无?无?6种杂草,种杂草,6种作物同时筛选,增种作物同时筛选,增加抗性杂草或多年生杂草加抗性杂草或多年生杂草1种种活性?安全性?活性?安全性?初初筛筛:除除草草验验证证活活性性,活活性性范范围围3 3个个浓浓度度(剂剂量量),作作物物安全性安全性根根据据普普筛筛结结果果,选选择择敏敏感感靶靶标和耐药作物,设置标和耐药作物,设置3 3个剂量个剂量初步明确活性和安全范围初步明确活性和安全范围综合活性综合活性8080安全性安全性20%20%复复筛筛:除除草草毒毒力力测测定定获获得得EDED9090 、作作
17、物物安安全全EDED1010值值,明明确确选选择择性性系系数数、作作用用方方式式(芽芽前前芽芽后)、杀草谱和应用方向等后)、杀草谱和应用方向等最低剂量活性最低剂量活性80最高剂量安全性最高剂量安全性10%除草剂先导阶段筛选内容除草剂先导阶段筛选内容4.1 4.1 除草剂活性筛选研究内容除草剂活性筛选研究内容吸收传导性吸收传导性试验试验速效性、耐雨速效性、耐雨淋等试验淋等试验除草活性除草活性ED90、作物安全性作物安全性ED10杀草谱试验杀草谱试验主要单和主要单和/或双子或双子叶杂草叶杂草10种以上种以上施药适期试验施药适期试验敏感杂草敏感杂草06叶期叶期室内室内生测研究生测研究不同区域多点不同
18、区域多点田间试验田间试验选择性系数选择性系数2选择性系数选择性系数4应用前景分析应用前景分析是否进入候是否进入候选品种研发选品种研发?除草剂深入筛选和田间应用研究内容除草剂深入筛选和田间应用研究内容田间药效、混田间药效、混配、扩作等、配、扩作等、抗性监测、示抗性监测、示范试验等市场范试验等市场应用技术应用技术4.1.14.1.1普筛普筛非定向合成非定向合成 v目的:明确供试化合物是否具有除草活性潜力;v试验方法:小植株法、小球藻法、培养皿法;v供试杂草靶标:23种单子叶+23种双子叶植物;4.1 4.1 除草剂活性筛选研究内容除草剂活性筛选研究内容4.1.14.1.1普筛普筛除草定向合成除草定
19、向合成 禾本科杂草种类禾本科杂草种类阔叶杂草种类阔叶杂草种类稗草稗草Echinochloa crus-galli苘麻苘麻Abutilon theophrasti马唐马唐Digitaria sanguinalis反枝苋反枝苋Amaranthus retroflexus狗尾草狗尾草Setaria viridis鳢肠鳢肠Eclipta prostrata早熟禾早熟禾Poa annua 芥菜芥菜Brassica juncea棒头草棒头草Polypogon fugax Nees小藜小藜Chenopodium album v目的:明确供试化合物是否具有除草活性,并初步明确杀草谱;v试验方法:温室盆栽法;v
20、供试杂草靶标:3种阔叶杂草+3种禾本科杂草v试验剂量:750gai/ha;4.1 4.1 除草剂活性筛选研究内容除草剂活性筛选研究内容 4.1.2 4.1.2 初筛初筛目的:对普筛活性化合物降低剂量进一步测试,以验证其活性及活性大小;杂草种类:同普筛;剂量(普筛剂量开始往下设3个剂量)300、150、75ga.i./ha150、75、37.5ga.i./ha评价:对3种供试杂草的活性在80%以上的化合物进筛。4.1 4.1 除草剂活性筛选研究内容除草剂活性筛选研究内容4.1.34.1.3复筛复筛目的:对初筛表现活性较高的化合物进一步测试,以明确其活性范围及其目标作物;项目:不同作物品系安全性试
21、验、选择性、杀草谱;试验靶标:作物和杂草;处理:茎叶喷雾和土壤喷雾处理;单剂量、多靶标单剂量、多靶标作物安全性试验作物安全性试验对目标作物对目标作物多剂量安全性多剂量安全性试验试验安全剂量下安全剂量下除草活性试验除草活性试验明确安全剂量明确目标作物明确有效剂量4.1 4.1 除草剂活性筛选研究内容除草剂活性筛选研究内容4.1.44.1.4田间小区验证试验田间小区验证试验深入筛选和田间小区验证试验可以同期开展;q试验目的:确定除草活性大小、防治谱、速效性、持效期和作物安全性。q试验剂量:活性剂量3倍剂量上下浮动设5个剂量;q试验靶标:目标作物田,田间草向包含敏感杂草;q试验设计:参照农药登记田间
22、药效准则;q结果评价:验证室内试验结果;q田间结果好的化合物候选品种开发阶段4.1 4.1 除草剂活性筛选研究内容除草剂活性筛选研究内容根据活性物特性,选择同类和热点商根据活性物特性,选择同类和热点商品药剂为对照,根据栽培区域、作物品品药剂为对照,根据栽培区域、作物品种、生长阶段、防治对象的不同,针对种、生长阶段、防治对象的不同,针对性的开展水稻、玉米、棉花、小麦、大性的开展水稻、玉米、棉花、小麦、大豆、非耕地、蔬菜果树等作物重要草害豆、非耕地、蔬菜果树等作物重要草害的田间药效筛选的田间药效筛选试验田选择活性物使用对象的主栽作试验田选择活性物使用对象的主栽作物去区,生态环境具有地域代表性,有物
23、去区,生态环境具有地域代表性,有害生物发生符合农药有效性的评价害生物发生符合农药有效性的评价田间小区筛选试验准则田间小区筛选试验准则4.1.5高活性化合物深入筛选高活性化合物深入筛选作用特性研究作用特性研究作用特性:吸收传导环境因子影响:温度湿度降雨使用适期后茬作物安全性4.1 4.1 除草剂活性筛选研究内容除草剂活性筛选研究内容施药方式田间防治谱持效期速效性助剂筛选剂型筛选混剂研究4.1.6候选品种候选品种应用技术研究应用技术研究4.1 4.1 除草剂活性筛选研究内容除草剂活性筛选研究内容4.2实例:创制新化合物筛选研究的程序实例:创制新化合物筛选研究的程序ZJ1835的筛选的筛选新化合物、
24、天然产物新化合物、天然产物S5-S5-田间验证筛选田间验证筛选S4-S4-深入筛选深入筛选S3-S3-复筛复筛S1-S1-普筛普筛S2-S2-初筛初筛S0-HTS/MSS0-HTS/MSZJ08692357 264个嘧啶苄胺类化合物普筛86个进筛初筛76个进筛复筛19个进筛深入筛选8个进筛田间试验后ZJ1835进筛完成深入筛选和田间验证筛选后,发现的高活性化合物进入候选品种开发阶段,进行作用特性、应用技术和田间药效研究。候选品种生测研究候选品种生测研究ZJ1835的筛选的筛选作用特性研究(室内)作用特性研究(室内)作用特性吸收(根、芽吸收)传导环境因子影响温度(影响不大)湿度(湿度与药效成正比
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