农业生产中，各种农作物病、虫、草害的频繁发生带来了巨大的损失，严重威胁粮食产量和品质。有害生物化学防治是现代农业生产实践中保证农作物高产、稳产和品质的重要手段。根据世界粮农组织（FAO）评估，通过使用农药^{[农药，是指农业上用于防治病虫害及调节植物生长的化学药剂。]}进行有效的防治，可挽回全世界农作物总产量30%~40%的损失。诺贝尔奖获得者、小麦育种学家Noman K. Borlang曾经说：“没有农药，人类将面临饥饿的危险”。农药是农业必需投入品，在近百年的历程中，农药新品种不断问世，至今已经有681个有效成分，应用^{[现代人常说的应用，一般指手机和平板电脑的应用。]}于市场的登记产品有4万多。农药创制是一项高投入、高风险、高回报的长期项目，新农药品种必须同时满足“高效、安全、经济”的要求。据Phillips McDougall公司统计，成功上市1个新农药品种，平均需要筛选^{[筛选是利用筛子使物料中小于筛孔的细粒物料透过筛面，而大于筛孔的粗粒物料滞留在筛面上，从而完成粗、细料分离的过程。]}16万个化合物^{[化合物由两种或两种以上的元素组成的纯净物（区别于单质）。]}，耗资约3亿美元，耗时12年。作为农药研发流程中被誉为“眼睛”和“航标”之称的生物活性^{[活性：原来是从溶液离子的活动度和酶的活性开始，上至高级生命系统和生理机构的功能活动都适用的一种极其概括的非专门术语。]}测定[简称生物测定^{[生物测定又称生物检(鉴)定。]}(bioassay)]，贯穿于新化合物结构设计优化、活性发现、前期研究^{[研究是主动寻求根本性原因与更高可靠性依据，从而为提高事业或功利的可靠性和稳健性而做的工作。]}、开发登记、生产应用到产品生命周期管理（图1）。随着具有新作用机制的农药新品种的不断问世、新合成方法的产生、外来有害生物的入侵、抗药性有害生物的发生以及新型助剂在农药制剂研发中的应用，生物测定技术水平亟需发展。笔者根据多年的工作经验，概述了我国新农药研发中生物测定的主要内容和现状，并展望其发展趋势。

图1 创制农药研究与开发评估流程及闸门

1 农药生物测定研究内容及作用

农药生物测定(pesticide bioassay)是指运用特定的试验设计，利用生物整体或离体的组织、细胞或酶等靶标^{[靶标是一个汉语词汇，解释为射击用的靶子。]}对农药的反应，并以生物统计为工具统计分析测试对象在一定条件下的效应，评价某种作用物的生物活性。农药生测现在已发展成为集昆虫学、植物病理学、微生物学、植物学、杂草学、

有机化学、分子生物学、信息学和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。农药生测技术水平决定着新农药创制研发的进程和质量。新农药的开发必须依赖生物活性测定所获得的各项结果和信息，以此评价其商品化价值。生物测定是以标准化的靶标生物和试验方法，测定作用物的生物活性、安全性^{[安全性（security）为防止把计算机内的机密文件泄露给无关的用户，必须采取某种安全保密措施，这些措施的有效程序如何就称为计算机系统的安全性或保密性。]}、作用特性、作用方式和应用范围，明确药剂特性和市场应用前景。其研究内容：⑴ 创制研究阶段生物测定，包括新化合物生物活性筛选，结构与活性构效关系研究，发现新的作用机制，高活性^{[本词条尚需完善，如需帮助请参见：互动百科：词条标准-gaohuoxing
]}化合物深入筛选研究和田间^{[田间 (1916—1985)，男，原名童天鉴，安徽省无为县开城镇羊山人，著名诗人。]}小区药效^{[药效，是指某一药物在用药后对机体产生一定强度的药理效应。]}筛选试验等；⑵ 创制开发阶段即产品登记和市场应用阶段生物测定，包括农药组合物复配配方筛选和联合毒力测定研究，候选物的区域性多点多靶标田间应用技术研究，农药登记田间药效试验、示范推广试验和抗性风险及其机理研究等；⑶ 产业化阶段生物测定，包括扩大使用范围，剂型和组合物开发，抗性监测与管理等。

1.1 创制研究阶段生物测定

通过标准的试验方法，以模式化的菌、虫、草为测试靶标，按照规范的筛选流程，对大量的新物质样品（化合物或提取物）进行农药生物活性筛选。主要目的是发现活性，确证活性大小、温室效果和作用特性等，初步确定应用范围和防治对象等，发现新作用方式，提供QSAR数据等。

1.1.1 普筛、初筛和复筛研究

普筛：单一剂量试验，以菌、虫、草模式靶标生物为测试对象，明确新化合物是否具有农药生物活性。

初筛：设置3~5个剂量(浓度)试验，以普筛有活性的靶标为测试对象，确证样品生物活性，通过活性比较明确构效关系。

复筛：设置5~7个剂量的毒力测定试验，扩大试验靶标范围，明确对敏感作用对象的活性(EC50/90、ED50/90或LC50/90)、防治谱和对作物的安全性，初步评价其潜在的成药性；对于除草活性化合物，需要求出其对安全性高的作物的ED10，对于杀虫或杀菌活性化合物，需要测定对应用对象的安全性，并与商品化药剂进行比较，以评价是否可进行田间小区药效验证筛选试验。

田间小区验证筛选：复筛后的进筛化合物，在季节适合的条件下尽快开展田间药效试验，在田间自然生态环境条件下，对获得的靶标温室效果和作物安全性结果进行确认，为进一步的研究提供依据。

1.1.2 深入筛选/田间小区验证筛选研究

主要开展目标物的作用谱、作用特性、作物安全性以及田间小区药效试验等研究，明确化合物的作用特点、防治对象、目标市场和使用技术等，筛选出具有一定应用前景的高活性候选物。

深入筛选：在温室条件下，开展作用方式(芽前/芽后、内吸/胃毒/触杀/熏蒸、保护/治疗等)、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^{[施药是一个汉语词语，读音是shī yào，指施舍药物。]}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。

田间小区药效验证试验：在田间自然环境生态条件下，对筛选出的高活性化合物进行药效和安全性确认，以便开展进一步研究。

通过深入筛选和田间验证试验评价后的化合物为具有一定成药性的高活性候选物，继续开展相关研究。

1.1.3 高活性候选物筛选研究

主要开展高活性候选物在不同生态环境条件下，区域性多点的田间小区药效试验和使用技术研究，同时开展公斤级小试工艺、制剂研究和短期的健康和环境安全性评价等，综合评估其成药性。生测的主要研究内容：⑴ 通过靶标适合区域多点田间药效试验，初步确认施药方式/方法、施药适期、使用剂量及施药次数，明确施药间隔期、气候条件对施药的影响，以及对其他非靶标生物和后茬作物的影响等，初步确定其市场应用范围和准入点；⑵ 开展制剂配方的活性筛选，确定最佳稳定制剂产品，进行产品登记；⑶ 开展候选物与常规农药的混配联合毒力测定，为后续市场开发提供依据。

对高活性候选物及其制剂综合评估后进行登记开发，该阶段生测结果是决定其能否进入登记开发的关键要素。

1.2 创制开发阶段生物测定

开展候选物中试产品的使用技术研究，主要研究内容：⑴ 继续开展靶标适合区域多点田间药效试验，进一步确认施药方式/方法、施药适期、使用剂量、施药次数及抗性风险预测，明确施药间隔期、气候条件对施药的影响，以及对其他非靶标生物和后茬作物的影响等；⑵ 继续开展新制剂生物活性测定和组合物配方筛选，定位新靶标、新用途，提高产品性能；⑶ 通过开展靶标适合区域应用推广示范试验，助力其市场开发进程。

此阶段的田间药效试验和应用技术研究是决定农药产品登记和未来市场价值评估的关键。对区域性的试验数据进行系统总结，明确其市场应用推广技术要点及注意事项等，指导新产品的正确使用和合理布局；研究结果既是进行农药风险评估及风险管理决策的基础，也是进行农药登记残留试验中制定农药最大残留**标准的基础；同时还明确药剂对作物及非靶标有益生物的影响，保证了环境生态安全。

同时通过对新制剂和组合物的生测筛选，有利于进一步扩大产品市场占有率，提高产品的市场竞争力。

阅读完整版，请征订《世界农药》

1.3 产业化阶段生物测定

1.3.1 混配产品研发是延长产品寿命的基本手段

1.3.2 抗性监测管理是延长产品寿命的重要手段

1.3.3 利用新技术和新理论延长产品生命周期

2 我国创制农药生物测定研究进展

2.1 室内生物测定技术标准化

2.2 田间药效试验管理规范化

2.3 生物测定在新农药研发中逐渐成熟

2.4 新农药登记管理中抗性风险评估备受重视

3 展 望

作者：陈 杰，袁 静，许勇华

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