1、农药生物测定农药生物测定一、农药生物测定的含义一、农药生物测定的含义 广义的广义的生物测定生物测定为：来自物理、化学、为：来自物理、化学、生理或心理的刺激，对生物整体（生理或心理的刺激，对生物整体（living organism）和活体组织（）和活体组织（tissue）产生效）产生效力大小的度量（如：机械刺激、电刺激、力大小的度量（如：机械刺激、电刺激、各种射线的照射等）。各种射线的照射等）。即：生物测定是研究作用物、靶标生物即：生物测定是研究作用物、靶标生物和反应强度三者关系的一项专门技术。和反应强度三者关系的一项专门技术。狭义的狭义的生物测定生物测定为：利用生物的为：利用生物的整体或离体的
2、组织、细胞，对某整体或离体的组织、细胞，对某些化合物的反应，作为评价它们些化合物的反应，作为评价它们生物活性的量度，运用特定的实生物活性的量度，运用特定的实验设计，以生物统计为工具，测验设计，以生物统计为工具，测定供试对象在一定条件下效应，定供试对象在一定条件下效应，即为生物测定。即为生物测定。农药生物测定农药生物测定：运用特定的试验设计，运用特定的试验设计，利用生物的整体或离体的利用生物的整体或离体的 组织、细组织、细胞对农药（或某些化合物）的反应胞对农药（或某些化合物）的反应并并 以生物统计为工具，分析供试对以生物统计为工具，分析供试对象在一定条件下的效应，来度量某象在一定条件下的效应，来
3、度量某种农药的生物活性。种农药的生物活性。农药生物测定（农药生物测定（bioassay of pesticide）二、农药生物测定的简史二、农药生物测定的简史第一时期：第一时期：19世纪末世纪末1920至至1923年间年间 事件：法国学者埃利希（R.C.Ehrlich）研究出测定白喉抗毒素含量的标准方法 特点：都是用单个动物体作直接的效力测定，将待测的药剂与标准药剂相比较来估计其相对药效。缺点：由于生物个体从受药到中毒死亡需要一个过程，因而以生物中毒死亡为反应标准测出的致死剂量总比实际反应所需剂量大。第二时期：第二时期：20世纪世纪30年代至年代至20世纪世纪70年代年代 事件：事件：1937
4、年欧文（J.O.Irvin）首先提出了系统的生物测定方法报告；1947年芬尼（D.J.Finney）出版了系统的生物测定统计方法；1950年芬尼及古德温（L.G.Goodwin）出版生物测定标准化一书；1957年布斯维纳（J.R.Busvine）出版杀虫剂生物测定评述；1959年张宗炳在其昆虫毒理学一书中，以专章对杀虫剂生物测定 及统计分析作了系统的论述；1963年张泽薄等出版杀虫剂及杀菌剂的生物测定；特点：研究出以生物群体为反应基础的生物测定方特点：研究出以生物群体为反应基础的生物测定方法，提高了测定的准确度。法，提高了测定的准确度。第三时期：第三时期：20世纪世纪70年代至今年代至今 特点
5、：因具有各种特殊生理活性的化合物不断出现，生测方法也在发展。事例：1.研究利用昆虫神经电生理法检测化合物对昆虫的拒食活性取得进展。2.杀菌剂也由以传统的病原菌离体试验方法为主，转变为寄主植物上的活体试验为主。3.20世纪80年代以来介于活体与离体之间的植物组织培养生物测定方法受到了广泛的重视，如适用于细菌性病害筛选的块根法；适用于大麦白粉病筛选的芽鞘表皮法等。三、生物测定的内容三、生物测定的内容 可以概括为活性筛选的常规测定、田间药效试验、残留分析。也可以归纳为：1.比较农药对昆虫、病菌或植物的药效或药害；2.比较农药不同方法、加工质量、物理性状对供试生物的药效；3.测定两种或两种以上农药混用
6、的效力大小；4.新研制化合物或农药对供试生物的药效、药害的筛选和评价；5.研究供试生物内在因素和环境因素对药剂效力的关系；6.鉴定生物体对农药的抗药性；7.测定农药在生物体内外、土壤或环境中的残留量。生物测定的发展趋势生物测定的发展趋势 植物细胞培养与生物测定相结合植物细胞培养与生物测定相结合 从靶标的角度制定生物测定方法从靶标的角度制定生物测定方法 生物测定向自动化、微型化方向发展生物测定向自动化、微型化方向发展 四、农药生物测定的作用和地位四、农药生物测定的作用和地位生物测定是开发新农药的重要手段生物测定是开发新农药的重要手段 一个新化合物从实验室合成到正式投入生产必须经过室一个新化合物从
7、实验室合成到正式投入生产必须经过室内毒力测定、温室毒力测定和田间小区药效试验。因此生物内毒力测定、温室毒力测定和田间小区药效试验。因此生物测定是研制新农药、开展毒理学研究等方面的重要的先决条测定是研制新农药、开展毒理学研究等方面的重要的先决条件。件。生物测定还是农药使用的重要先决条件生物测定还是农药使用的重要先决条件 对表现活性高的化合物，除进行大田药效试验外还要做对表现活性高的化合物，除进行大田药效试验外还要做残留、对高等动物的毒性以及对有益生物和农业生态系统影残留、对高等动物的毒性以及对有益生物和农业生态系统影响的生物测定研究，同时生产部门要对其剂型和加工技术进响的生物测定研究，同时生产部
8、门要对其剂型和加工技术进行研究。可见生物测定也是合理科学使用农药、提高防效等行研究。可见生物测定也是合理科学使用农药、提高防效等方面的先决条件。方面的先决条件。另外发现新的试验方法等于发现新农药，新农药发现存另外发现新的试验方法等于发现新农药，新农药发现存在于生物测定过程的每个异常现象之中。在于生物测定过程的每个异常现象之中。基于以上所述，有人曾把生物测定与化学合成比喻为前基于以上所述，有人曾把生物测定与化学合成比喻为前进中的两个车轮，两者互相制约、互相促进。进中的两个车轮，两者互相制约、互相促进。五、生物测定的设计基本原则五、生物测定的设计基本原则 1相对控制的环境条件相对控制的环境条件 外
9、界环境条件的变化，如温度、湿度、光照温度、湿度、光照等对杀虫剂的理化性状和昆虫的生理状态都有直接或间接的影响。而杀虫剂理化性能的变化，能影响其对昆虫的毒效。昆虫的生理状态，如发育阶段、龄期、性别发育阶段、龄期、性别等的不同对杀虫剂有不同的耐药力。因此在毒力测定中应用标准目标昆虫和相对控制环境条件，尽可能将条件差异、人为因素及各种环境因素影响造成误差消除或减少，提高试验的精确度。2必须设对照必须设对照 在试验期间往往有自然死亡情况，因此药剂处理组的死亡虫数也包括自然死亡数，显然这不完全是药剂的作用效果，故应设立对照加以校正，以消除自然因素所造成的死亡对药剂效果的干扰。对照有三种：一种是不作任何处
10、理的空白对照；二是标准药剂作对照，标准药剂是选择同类化合物防治某种病虫害最有效的药剂；三是与药剂处理所用的溶剂或乳化剂等助剂完全一样，只是不含药剂的对照。3各种处理必须设重复各种处理必须设重复 在生物种群与个体之间对药剂的耐药力不同，反应有显著的差异，取样代表很重要，如果取样少了，既有可能由于取样不够全面或不是随机取样而造成结果的片面性。因此每个处理要求一定的数量，重复次数越多，试验结果就越可靠。增加重复是减少误差的一种方法，但也不能或没必要太多，应根据试验目的与要求以及不同的生物材料而定。重复次数一般为35次。从生物统计理论上讲，增加重复次数减少每个重复的生物个体是减少试验误差的一种方法。4
11、运用生物统计分析试验结果运用生物统计分析试验结果 生物统计是生物测定的基本条件，是判断和评价试验结果的重要工具。是在生物学指导下用概率论为基础，描述偶然现象隐藏着必然规律的科学分析方法，它可以从错综复杂的实验数据中揭露农药与生物之间的内在联系。各种处理之间的差异的显著程度，是不能凭主观去认定，必须通过客观评定，用数理方法，精密而合理地计算出来。六、试验结果的统计与分析六、试验结果的统计与分析一、毒力表示方法一、毒力表示方法1、试虫、试虫“死亡死亡”的标准的标准 试虫经处理一定时间后，其反应有三种情况：存活存活：处理试虫和对照试虫同样正常，中毒中毒：和对照组试虫相比，处理试虫明显失常，如大量失水
12、，不能正常爬行，翻倒，但对外界刺激仍有反应；死亡死亡：试虫完全停止活动，对外界刺激没有任何反应。2、校正死亡率、校正死亡率 一般认为，如果对照组的死亡率小于5，则死亡率和校正死亡率相差不大，可以不予校正；如果对照组死亡率大于5，则应校正，如果对照组死亡率20以上，则在找出原因后，要重新进行毒力测定。有些要求严格的毒力测定，甚至在对照组死亡率达10以上时就应重做。校正死亡率的计算多采用阿勃氏（Abbott，1925年）提出的公式：校正死亡率（）校正死亡率（）=（XY）/X100 X对照组生存率；Y处理组生存率；XY=真正由于药剂处理的死亡率。3.致死中量与致死中浓度致死中量与致死中浓度用来杀死群
13、体中50%的个体所需要的剂量，用LD50表示，若用浓度表示就叫致死中浓度用LC50表示。4.有效中量与有效中浓度有效中量与有效中浓度指抑制50%病菌孢子萌发或菌丝生长所需要的剂,用ED50来表示，若用浓度表示就叫有效中浓度,用EC50来表示。5.相对毒力指数相对毒力指数指几种农药在不同时间、条件下分批进行试验、每次都用一标准药剂来做对比，以该比值进行毒力比较，这个比值就称相对毒力指数，用TI表示。二、药效的表示单位二、药效的表示单位杀虫剂杀虫剂1001abbaCCTT防效Ta=处理区防治后存活的个体数量Tb=处理区防治前存活的个体数量Ca=对照区防治后存活的个体数量Cb=对照区防治前存活的个体
14、数量杀菌剂病苗（株、叶、杆）数发病率发病率=100检查总苗数（株、叶、杆）数（病级叶数该病级）病情指数病情指数=100检查总叶数最高级值病级值的划分标准，可根据病害种类及症状、危害特点而灵活决定对照区病情指数（%）-处理区病情指数（%）相对防治效果相对防治效果=100%对照区病情指数（%）除草剂%100-对照区草量施药区草量对照区草量防效三、结统计结果进行分析三、结统计结果进行分析1 1、剂量、剂量死亡率之间的关系死亡率之间的关系 2 2、LDLD5050与回归式与回归式y=a+bxy=a+bx的求法的求法 A、作图法、作图法 以剂量对数值为横坐标(lgC)，校正死亡率机率值(P)为纵坐标，在
15、坐标中相应的位置上标出各点，用目测法作一条平分各点的直线(应使线两例各点的垂直距离相加后相等)。此线即为毒力直线。从机率值5处引出一条平行于横轴的直线，在与毒力直线的交点处，引出一条平行于纵轴的直线，与横轴的相交处为LD50的对数值(图1-1)，再查反对数即可得LD50。用该直线可求出毒力回归式y=a+bx，取线上任意两点的座标（A:yl，xl，B：y2，x2），求b和a，将a和b代入y=a+bx,得回归方程。图1做图法求毒力回归线及LD50值 1212xxyyb11bxya B、机率值分析法、机率值分析法 该法必需将剂量转换成对数(x lgC，为自变量）；死亡率经校正得校正死亡率，转换为机率
16、值（P=Y，为依变量），经过统计分析进行计算。（1）利用以下公式求出毒力回归线：）利用以下公式求出毒力回归线：y=a+bx 22)(xnyxxynbx 222)(xxnxyxyxan为供试总虫数，r为实际观察的死亡虫数，p为理论死亡率。按照y=a+bx，代入各x值求得各理论机率值y，由理论机率值y查机率表得理论死亡率。（2）进行卡方检验：）进行卡方检验：以上所得到的y=a+bx是否符合实际，须经卡方（2）进行适合性测定。只有2 达显著或极显著差异时，说明y=a+bx符合实际，用它来求LD50值是可行的。)1()(22pnpnprx（3）求）求LD50值值求出回归方程并经卡方检测验后，即可将机率
17、值5代入回归方程式，得LD50的对数值，再查反对数即可得LD50。（4）致死中量的标准差）致死中量的标准差 由于试验设备，供试材料操作技术和环境条件的影响，有效中量必定有它的偏差，可用标准差（Sm）来表示。由机率值y查权重系数w表得出相应的权重系数。致死中量实际应为LD50Sm。标准差的计算公式为：)()(1(1222xxnwxmnwbSmnwnwxxnwnwxnwxxxnw222)()(5)致死中量的置信限致死中量的置信限 致死中量(有效中量)的置信限是表明致死中量可靠范围的限度，在统计上要求，100次测验中如果有95次能成功，就认为达到最低可靠标准。也就是95%的可靠性，当然也可以要求99的可靠性。计算公式为：式中CL置信限，m致死中量，t机率值查t分布表，Sm致死中量的标准差。mStmCL.05.095.0
