1929年，弗莱明发现青霉素又是人类药物研发史上里程碑的事件，人们开始将微生物当作药用资源进行研究。众所周知，陆地微生物早已成为人们研发抗生素等药物的重要来源，从20世纪40年代到70年代，被称为“Golden Age of Antibiotics”，四环素类、氨基糖苷类、糖肽类和大环类抗生素相继诞生[58]。随着陆地环境的污染和科学技术的进步，特别是人们对陆地微生物研究越来越多，新种属发现的难度越来越大，新结构和新活性化合物发现难度不断增大，因而科学家们把寻找活性物质的目光投向了海洋。海洋微生物是海洋医药和农药研发新的资源领域，拥有巨大的开发潜力。海洋微生物生存于海洋独特的环境当中，生存竞争激烈，形成了有别于陆生微生物的独特的生存繁殖方式和遗传代谢机制，因而能够产生许多结构新颖、生物活性显著的化合物。海洋无脊椎动物、海藻和微生物是海洋天然产物的三大来源，而研究发现，许多从海洋动植物中发现的活性物质的生产者是其共附生微生物。同时，海洋微生物可以经过发酵工程的手段进行多次规模化发酵，获得大量发酵产物，也可通过基因工程的手段获得高产菌株，不会破坏生态平衡，可以很大程度上解决海洋天然药物所面临的药源问题。除此之外，许多研究证实，从海洋动植物中发现的结构新颖的化合物的真正的来源是其共附生微生物, 因此近年来海洋微生物引起科学家们的广泛关注, 成为了活性天然产物的重要源泉。
现代农业生产中，化学农药的广泛使用造成了严重的环境污染和食品安全问题，更为关键的是，很多病原生物已经对化学农药产生了抗药性，而人们研发新型农药的速度远远跟不上病原生物抗药性形成的速度。前文所述，海洋微生物具有作为生物农药的巨大潜力。然而，目前对于海洋生物包括海洋微生物药用资源的研究大多集中于医药领域，对于其作为农药的研究和应用还很少。根据2015的研究显示，在海洋生物活性物质研究中，从中得到的4196个化合物当中，有2225个具有抗癌活性，比例达到56%；有521个具有抗细菌活性，比例为13%；14%具有抗真菌、抗病毒、杀虫活性；另有16%具有其它活性[59]。可见，对于海洋微生物作为农药的研究还只是很小的一部分，而在这小部分的研究之中，许多报道也只是筛选出了活性菌株，对于其活性成分、抑菌机理、产业化生产等都很少涉及。因此非常有必要投入更多的人力物力和财力来研究海洋微生物，为研发新型环境友好型生物农药扩展新的资源领域。
值得高兴的是，我国科研人员在海洋微生物农药方面的研究走在世界的前列。由华东理工大学、国家海洋局第一海洋研究所、上海泽元海洋生物技术有限公司、浙江省桐庐汇丰生物科技有限公司等单位研制的“10亿cfu/g海洋芽孢杆菌可湿性粉剂”于2014年10月获得防治番茄青枯病、黄瓜灰霉病的农药正式登记证，并于2015年5月获得生产批准证。该产品是国际上第一个利用海洋微生物为生防菌的海洋微生物农药。长期过量使用化肥后，残留物会使耕地盐渍化，多年以来，国内外盐渍地土传病害的防治一直是未解决的难题。虽然微生物农药在土传病害防治方面有明显优势，但目前国内登记的微生物农药的生防菌都来自陆地，在盐渍地中难以正常发挥药效。“10亿cfu/g海洋芽孢杆菌可湿性粉剂”的产业化不仅有望解决化学农药无法有效防治的土传病害防治问题，更可以解决陆地微生物农药由于不耐渗透压而无法有效防治盐渍地土传病害这一国际难题。从2005年开始，华东理工大学李元广教授团队经过多年坚持不懈的努力，研制出国内外第一个获得田间试验批准证的海洋微生物农药—10亿cfu/g海洋芽孢杆菌可湿性粉剂；随后，对海洋芽孢杆菌的培养工艺、制剂配方及加工工艺等进行了优化与放大，并在此基础上建成年产200吨的生产线；制定并备案了10亿cfu/g海洋芽孢杆菌可湿性粉剂及其原药(50亿 cfu/g海洋芽孢杆菌)的企业标准。该产品通过位点竞争、拮抗作用和诱导抗性等几个机制防治植物病害。几年来，团队通过73个田间试验和示范对该产品的应用技术进行了研究，试验均显示出比使用化学农药更高的防效率。该产品不仅对盐渍地中的黄瓜根腐病、西瓜根腐病、花生青枯病和萝卜软腐病等4个土传病害具有很好的防效，而且对非盐渍化土壤的近20个土传病害及叶部病害也具有良好的防效。此外，该产品还对香蕉及苹果等有促生长、增产作用。最为重要的是，毒理学试验表明，10亿cfu/g 海洋芽孢杆菌可湿性粉剂及其原药为微毒类农药，为安全高效的环境友好型微生物农药[60]。
除“10亿cfu/g海洋芽孢杆菌可湿性粉剂”之外，国内外目前并无登记的海洋微生物农药，目前的研究大多处于实验室和田间实验阶段，这些研究包括直接利用活体海洋微生物与病原生物的生存竞争、拮抗作用、诱导抗性等为机制，进行活体海洋微生物农药开发；也有利用海洋微生物活性次级代谢产物为研究对象，开发海洋微生物农用抗生素。下面我们将从海洋微生物杀菌剂、杀虫剂、除草剂等方面介绍进近年来海洋微生物农药的研究进展。
海洋微生物农用杀菌剂
海洋微生物农药的研究中，杀菌剂的是人们最为关注的热点，而其中以植物病原真菌为活性目标的海洋微生物杀菌剂研究最为如火如荼。对于植物病原真菌杀菌剂的研究明显多于植物病原细菌。植物真菌性病害难于防治、造成的损失严重，是多种重要粮食作物的主要病害，在水稻的240多种病害中，90%为真菌性病害。
2010年，华东理工大学李元广教授团队采用活菌对峙培养法将31株海洋放线菌和细菌菌株与5株植物病原菌株(番茄早疫病菌、稻瘟病菌、瓜炭疽病菌、西瓜枯萎病菌和灰霉病菌)共培养，进行拮抗菌株的初筛。然后从发酵液抑制病原指示菌抱子萌发的角度采用平板扩散法，以抑菌圈大小评价抑菌活性强弱，进行活性菌株的复筛。最终确定3株对植物病原真菌有较好抑菌活性的菌株，并采用活性追踪分离的方法获得一个具有显著抗植物病原真菌活性的化合物[61]。李昆志课题组从北部湾的海泥和海水样品中分离得到64株海洋真菌，以荔枝霜疫霉病菌、荔枝炭疽病菌、水稻稻瘟病菌和水稻纹枯病菌作为指示菌，采用平板对峙法筛选出13株具有抗菌活性的菌株，然后制备其发酵液，通过菌丝生长抑制法筛选出10株活性菌株。对5株强活性菌株进行荔枝采后抗菌试验，常温下5株海洋真菌的发酵液处理鲜果的褐变指数小于杀菌剂处理组[62]。陈志谊等从连云港海域的海水和海泥中分离到了644株海洋细菌，以水稻纹枯菌为指示菌对其抑菌活性进行检测，获得抑具有抗菌活性的11株海洋细菌。然后采用平板拮抗试验测定了这11个菌株对水稻纹枯病菌、油菜菌核病菌、白菜黑斑病菌、番茄灰霉病菌、辣椒炭疽病菌、辣椒疫霉病菌、水稻恶苗病菌、水稻稻瘟病菌等8种植物病原真菌的抑制作用，得到4株具有较强的抗植物病原真菌作用的菌株[63]。田黎等从一株渤海湾滩涂碱蓬的根当中分离获得了一株Bacillus marinus B-9987，采用天然产物的分离鉴定方法从其发酵培养基中获得了1个新的环肽类化合物marihysin A(68)，其显示了广谱、中等的抗植物病原真菌活性，对Alternaria solani， Fusarium oxysporum，Verticillium alboatrum，F. graminearum，Sclerotium sp.，Penicillium sp.，Rhizoctonia solani和Colletotrichum sp.的最小抑菌浓度在100-200 μg/mL之间[64]。
2011年，Tarman课题组从印度尼西亚海域分离了11株真菌，对其进行了初步的小规模发酵，然后对其发酵粗提物测试了抗多种植物病原真菌活性。发现一株真菌的发酵粗提物在50 µg/spot对植物病原真菌Cladosporium cucumerinum Ell. et Arth.显示了明显的抗菌活性，有进一步研究其活性成分的潜力[65]。
2013年，陶黎明等发现1株海洋放线菌代谢产物对多种植物病原真菌具有良好的抑制作用。采用硅胶柱层析、制备薄层色谱、制备HPLC等手段对该菌株的发酵液分离纯化，并采用紫外光谱、质谱、核磁共振等方法对所得化合物进行结构鉴定，得到两个活性化合物filomycin D(69)和hygrobafilomycin(70)。活性测试表明，hygrobafilomycin对稻瘟病菌、黄瓜灰霉病菌和瓜类炭疽病菌具有抑制作用，表明其具有一定的抗植物病原真菌活性。其中，对稻瘟病菌的抑制活性最强，最小抑菌浓度为15.63 μg/mL[66]。张吉斌团队以水稻黄单胞菌等植物病原菌为指示菌， 采用平板对峙法对411株海洋细菌进行了抗菌筛选，初筛获得活性菌株81株，进而考察其抗菌活性稳定性，获得7株具有稳定抗菌活性的菌株，最后通过测定抗菌谱，发现深海独岛枝芽胞杆菌Virgibacillusdokdonensis A493抗菌谱特异并且稳定拮抗水稻黄单胞菌。采用A493发酵上清液处理水稻，生长20天后对水稻白叶枯病害的防治效果达到了66.7%，且对水稻的正常生长无不良影响。对其发酵液进行分离提取，并运用Doskochilva系统纸层析分析，得到新的氨基糖苷类活性化合物[67]。田黎课题组采用离体方法从150株海洋微生物菌株中获得12株具有强抗植物病原真菌活性的菌株，然后采用植物活体测试的方法，测试12株菌发酵粗提物的抗菌活性，发现Streptomyces griseus对白粉病和灰霉病防治效果较为显著，其菌液、菌体粗提物20倍液对黄瓜白粉病防效达92.8%和63.7%，其菌体粗提物20倍液对灰霉病防治效果达85%。采用紫外及紫外氯化锂复合诱变、亚硝酸诱变处理Streptomyces griseus，诱变后菌株的抑菌活性比原菌株提高了2倍。盆栽试验表明，诱变菌株菌体菌液粗提物对黄瓜白粉病的防治效果分别较对照化学药剂粉锈宁提高29.24%和7.53%。田间小区试验表明，诱变株发酵液对番茄白粉病防治率达68.88%，较对照药剂粉锈宁提高12.84%[68]。
2014年章卫民等从南海沉积物中分离得到23株真菌，采用生长速率法对其发酵粗提物进行抗植物病原真菌(新月弯孢霉Curvularia lunata、柱枝双胞霉Cylindrocladium scoparium、链格孢Alternaria alternata、胶孢炭疽菌Colletotrichum gloeosporioides)活性测试，结果显示11个菌株的粗提物在浓度为50 mg/mL时，对至少1种受试植物病原真菌的抑制率在50%以上[69]。王斌贵课题组近年来聚焦于海洋真菌抗植物病原真菌活性化合物的发现和研究，并发现了多个结构新颖的抗菌活性化合物。从一株海藻来源的真菌Paecilomyces variotii发酵粗提物中获得一个新颖的含3H-oxepine结构的生物碱varioxepine A(71)，采用NMR、ECD计算和X-ray单晶衍射确定了其平面结构和绝对构型。在活性测试当中，该化合物表现出了明显的抗植物病原真菌Fusarium graminearum的活性，最小抑菌浓度为4 μg/mL[70]。从一株红树来源的真菌Penicillium bilaiae MA-267发酵粗提物中获得两个新颖的倍半萜类化合物Penicibilaenes A(72)和B(73)，采用X-ray单晶衍射的方法确定了这两个化合物的结构，在抗菌活性测试中，两个化合物对植物病原菌 Colletotrichum gloeosporioides表现出了明显的抗菌活性，最小抑菌浓度分别为1.0和0.125 μg/mL[71]。从一株红树来源的Penicillium brocae MA-231A 中获得了一个新的吡喃类化合物pyranonigrin F(74)和一个已知化合物pyranonigrin A(75)，采用波谱学方法结合X-ray单晶衍射的方法确定了它们的结构。两个化合物对植物病原真菌 A. brassicae和C. gloeosprioides的抑菌活性强于阳性药博来霉素，最小抑菌浓度达到0.5 mg/mL, 分别达到阳性药活性的64倍和8倍[72]。从一株深海来源的曲霉Aspergillus wentii SD-310中分离获得了5个新的20-Nor-isopimarane二萜类化合物aspewentins D−H(76–80)，该类化合物在真菌次级代谢产物中很少发现，在海洋真菌次级代谢产物中更少。通过波谱解析、X-ray单晶衍射和ECD计算等方法确定了新化合物的结构，对新化合物进行了抗4株植物病原真菌活性的测试，结果显示aspewentins D和H对F. graminearum表现出了很强的抑菌活性，最小抑菌浓度为2.0和4.0 μg/mL，强于阳性药两性霉素B (MIC 8.0 μg/mL)。构效关系分析表明，C-9位含羟基较之于C-1和C-3位含羟基的活性高，含有芳香环的该类化合物活性强于不含芳香环的该类化合物[73]。王长云课题组从一株海葵来源的Cochliobolus lunatus中获得了十四元大环内酯类化合物LL-Z1640-2(81)，其对芒果叶枯病菌Pestalotia calabae显示出了明显的的抗菌活性，MIC值为0.391 µM，大约是阳性对照酮康唑(MIC=10 µM)的25倍。在大棚整株植物实验当中，在对感染致病疫霉菌Phytophthora infestans的马铃薯进行预防性叶面喷洒试验中，当浓度为200、60、20 ppm时，该化合物对P. infestans的抑菌率分别为98%、98%、92%，与阳性对照甲霜灵的活性相当；在对感染致病疫霉菌P. infestans的番茄进行灌溉试验中，当浓度为6 ppm时，化合物对致病疫霉菌P. infestans的抑菌率为86%；更显著的是，在对感染霜霉病菌Plasmopara viticola的葡萄进行预防性叶面喷洒试验中，该化合物的活性强于阳性对照甲霜灵，当浓度为6 ppm时，其对霜霉病菌P. viticola的抑菌率为91%，而此时甲霜灵对该菌的抑菌率为0[74]。
2015年，陈新华课题组从南大西洋沉积物当中分离得到了一株真菌Aspergillus fumigatus，从其发酵培养基中纯化出一个抗真菌蛋白restrictocin，其对Fusarium oxysporum，Alternaria longipes，Colletotrichum gloeosporioides，Paecilomyces variotii和Trichoderma viride等植物病原真菌具有很强的抑制作用，最小抑菌浓度分别为0.6，0.6，1.2，1.2和2.4 µg/disc，具有开发成为新型杀菌剂的潜力[75]。
2016年，曹飞等从一株渤海真菌Pleosporales sp. CF09-1中分离到一个嗜氮酮类化合物(82)，显示了显著的抗植物病原菌活性，对灰葡萄孢菌Botrytis cinerea, 稻根霉菌Rhizopus oryzae和辣椒疫霉菌Phytophthora capsici的MIC分别为0.39，0.78和0.78 μM[76]。
特别的，海洋芽孢杆菌能够产生一系列抗菌活性物质，包括肽类、蛋白以及非肽类化合物。其中肽类化合物根据生源合成途径又可分为核糖体途径和非核糖体途径肽类化合物。通过核糖体途径合成的化合物主要是脂肽类化合物，该类化合物具有很好的抗植物病原菌活性。脂肽可分为三类：表面活性素(surfactins)，伊维菌素(iturins)和泛革素(fengycins)。其中表面活性素是研究的最多的脂肽。表面活性素结构中包括一个肽环，由L-Glu-L-Leu-D-Leu-L-Val-L-Asp-D-Leu-L-Leu组成，连接一个含有13-16个碳原子的脂肪酸链。表面活性素具有很强的抗细菌活性，而抗真菌活性并不明显，可被用来作为抗细菌农药。伊维菌素(iturins)和泛革素(fengycins)抗真菌效果较为显著。从海洋细菌中发现的伊维菌素包括bacillomycin Lc、iturin A以及近几年新发现的maribasins、 subtulene、mojavensin和bacillopeptin A等。伊维菌素结构中含有一个环七肽连有一个14-17个碳的β-氨基脂肪酸链，分子量大约在~1.1 kDa。伊枯草菌素特别是iturin A具有广谱的抗植物病原真菌活性，可被用来作为生物农药使用。相反，伊维菌素的抗真菌活性较弱。构效关系研究表明，主要活性基团为其中的环肽结构。泛革素结构中包含一个十肽通过内酯结构成一个肽环，还上连有一个含有14-18个碳的β-羟基脂肪酸链。该家族包括fengycins A、B和C三类。分子量在1500 Da左右，对丝状真菌具有明显抑制效果，从海洋细菌中发现的fengycins 有nincomycin、6-abufengycin等。相比化学农药和传统抗生素，海洋脂肽具有对动植物无害、可生物降解以及不易使病原真菌产生交叉抗性等优点，随着海洋资源的进一步开发，将会发现更多新型抗植物病原真菌脂肽，从中开发出新型海洋微生物杀菌农药具有十分广阔的前景[77]。
海洋微生物农用杀虫剂
海洋生物杀虫活性物质开发最成功的是在60年代开始研究利用的沙蚕毒素类，目前为止共计成功开发了以沙蚕毒素为模板的10余种系列化合物，是世界各地防治多种害虫特别是东南亚水稻产区的常用药剂。海洋毒素研究是近现代天然毒素发展最为迅速的领域，在海洋天然产物研究中占据特殊的地位。海洋有毒生物威胁人类海上生活和生产，但其又是一类特殊的生物活性物质，毒性强，含量往往很低，结构又十分复杂。由于新的分离技术和先进的波谱分析方法的应用，海洋毒素的研究有了飞跃的发展，成为海洋生物中开发成为杀虫农药的很有潜力的领域[6]。目前海洋毒素作为农药开发应用的研究工作还很少，更多的工作主要是对其分子作用机理的研究。海洋生物毒素的作用靶标主要是生物的神经系统，特别是不同海洋毒素作用于神经系统离子通道以及离子通道受体的影响等。对于研究昆虫与脊椎动物离子通道药理学特性的异同点以及离子通道的特性和不同受体结合位点研究起到重要的作用，也为明确神经系统杀虫剂的分子作用机理起到了重要的推动作用。1934年新田清三郎发现蚊蝇、蝗、蚂蚁等在异足索沙蚕Lumbricomerereis hateropoda死尸上爬行或取食后会中毒死亡或麻痹瘫痪。1941年，他首次分离了其中的有效成分，并取名为沙蚕毒素(nereistoxin，简称NTX) (83)。1962年确定其化学结构为4-1,2-二硫杂环戊烷。此后，Konishi等按照沙蚕毒素的化学结构，在其衍生物合成、化学结构测定和生物活性实验等方面进行了系统的奠基性工作，从而形成了沙蚕毒素系化合物。沙蚕毒素类杀虫剂的作用机制研究表明，在昆虫体内NTX降解为1,4-二硫酥糖醇(DTT)的类似物，从二硫键转化而来的巯基进攻乙酰胆碱受体(AChR)，从而阻断了正常的突触传递。NTX 类杀虫剂作为一种弱的胆碱酯酶受体(AChR)抑制剂，主要是通过竞争性对烟碱型ACh不能与AChR结合，从而阻断正常的神经节胆碱能的突触间神经传递，是一种非箭毒型的阻断剂(nondopolarizing)。NTX类杀虫剂极易渗入昆虫的中枢神经节中，侵入神经细胞间的突触部位。昆虫中毒后虫体很快呆滞不动，无兴奋或过度兴奋和痉挛现象，随即麻痹，身体软化瘫痪，直到死亡[78]。
近二十年来，海洋微生物及其活性次级代谢产物的研究蓬勃发展，对于其农用生物活性方面的开发和应用也越来越多，但是有关其农用杀虫活性方面的研究主要集中于海洋植物和动物上，微生物来源的杀虫活性物质研究还较少。国内江苏省农业科学院的刘贤进课题组做了较多的研究。以棉铃虫(Heliothis. armigera)为初筛试虫，采用常规浸虫和微型筛选法测定采自中国海域的908株海洋微生物的杀虫活性，获得了14株具有杀虫活性的菌株，将杀虫活性最强的一株细菌浓缩发酵液进行对棉铃虫、菜青虫(Pierisrapae. linnaeus)、粘虫(Leucania. separata)、小菜蛾(Plutella. xylostella)和菜缢管蚜(Rhopalosiphum. pseudobrassicae)的室内杀虫活性，发现该菌株浓缩发酵液对粘虫的杀虫活性最高，达94.36%，对菜青虫和棉铃虫的杀虫活性中等，而对菜缢管蚜和小菜蛾的杀虫活性较低。为了进一步挖掘该株细菌的杀虫活性潜力，采用正交试验对其发酵培养基进行优化。优化后菌株发酵液对棉铃虫初孵幼虫的杀虫活性为67.33%。然后采用硫酸二乙酯(DES)和60Coγ射线两种不同的处理方式，对菌株细胞进行诱变，经棉铃虫活体筛选获得活性最好的突变菌株，其发酵液杀虫活性达77.78%。传代试验证明该突变株遗传性能较稳定。接下来，又通过单因子及正交试验对另一株海洋杀虫细菌的液体发酵条件进行优化筛选，探索了其最优的杀菌条件，用发酵液饲喂棉铃虫初孵幼虫，48 h后棉铃虫死亡率可达66.67%[79-81]。这些研究开拓了农用杀虫活性物质研究的新资源，为从海洋微生物中寻找杀虫活性物质奠定了基础和信心。
Kong等对331株海洋微生物进行杀虫活性筛选，发现其中40株菌株的发酵产物对卤虫具有毒杀作用，其中一株链霉菌对卤虫和棉铃虫都具有显著的毒杀作用，其杀虫活性与阳性药阿维菌素相当。进一步采用不同溶剂其发酵粗提物提取，测定提取物的杀虫活性，并进而对其进行HPLC分离，初步了解其可能的活性成分。该研究表明海洋放线菌具有产生杀虫活性物质的潜力，并且改良了海洋放线菌代谢产物杀虫活性的测试模型和方法[82]。
宋思扬课题组对采集自浙江舟山海域底泥、福建省九龙江口红树林及福建省云霄县红树林188株海洋真菌代谢产物进行杀小杆线虫(Rhabditis sp.)活性和乙酰胆碱酯酶抑制活性筛选。乙酰胆碱酯酶在昆虫神经传导过程中起着媒介的作用，它催化乙酰胆碱分解成胆碱和乙酸。若乙酰胆碱酯酶被抑制，乙酰胆碱不被分解，使昆虫的神经传导不断的处于过度兴奋和紊乱状态，破坏了正常的生理活动，从而引起昆虫的麻痹衰竭而死。实验中发现一株真菌代谢产物具有显著的杀虫活性，其LC50小于0.5 mg/mL；两株真菌的发酵粗提物具有较强的乙酰胆碱酯酶抑制活性, IC50分别为30 μg/mL和25 μg/mL[83]。该研究表明，海洋真菌次级代谢产物具有开发成为新型农用杀虫剂的潜力，继续从中开发杀虫先导化合物是十分必要的。
田黎等采用活体昆虫浸渍法对海洋微生物发酵液进行了杀虫活性研究，以小菜蛾2-3龄幼虫为测试对象，对294株微生物进行初步筛选，得到15株活性较好的菌株，以真菌和细菌为主。15株菌株的发酵液对小菜蛾幼虫48 h校正死亡率都达到35 %以上，有5株菌株达到50%以上[84]。罗万春等采用小菜蛾幼虫为靶标，从285株不同地域、不同宿主的海洋微生物中筛选出16株具有较好杀虫活性的菌株，进而采用斜纹夜蛾细胞系细胞毒活性测试的方法，从这16株菌种筛选得到6株具有较好细胞毒活性的菌株。然后系统地研究了几株具有生物活性的海洋微生物菌株的生物学特性、培养条件的优化、活性物质的提取和分离，为开发利用海洋微生物资源的农药应用提供理论依据[85]。
程中山等从香港海域红树林中筛选获得的一株真菌菌株，其发酵粗提物对许多重要害虫具有很强的杀虫活性，具有开发成新型杀虫剂的潜力。采用单因素法对影响其生长和所产代谢产物活性的最适温度、pH、发酵时间、装液量等因素进行了探索，同时发现发酵液pH值和杀虫活性具有相同的变化趋势，可以通过检测发酵液的pH值来预估发酵液的杀虫活性大小。该研究为进一步将该真菌开发成高效、广谱、无公害、低成本的新型海洋微生物杀虫剂和其产业化开发应用打下基础[86]。
Chellaram等对采自印度海域不同种属珊瑚的94株链霉菌进行杀虫活性研究，得到59株对赤拟谷盗或米虫具有显著毒杀作用的菌株，这些菌株有望作为新型海洋农用杀虫剂资源进行开发[87]。随后，该课题组又从不同珊瑚当中分离细菌并研究其对米虫的杀虫活性。发现一株细菌Bacillus sp.其甲醇提取物杀虫活性明显高于丙酮和正己烷提取物。通过高效液相色谱结合质谱分析研究其可能的活性化合物[88]。该研究证实海洋细菌具有产生杀虫活性物质的潜力，从中开发新型生物杀虫剂具有光明的前景。Anwarul Haque等对分离自孟加拉沿海海泥的放线菌杀虫活性进行研究，发现一株链霉菌具有很强的杀虫活性，当期发酵提取物浓度为24 mg/mL时，能够杀死所有的测试米虫，其LC50达到3.16 mg/mL[89]。
任广伟等从21株海洋真菌中筛选得到一株对烟蚜有较高生物活性的菌株，用点滴法测定该菌株对烟蚜的触杀作用，菌株发酵液的乙酸乙酯提取物浓度为500 μL/mL时对烟蚜毒杀作用显著，24 h校正死亡率达到92.91%，LC50为91.40 μL/mL。对其发酵液用乙酸乙酯萃取蒸馏和大孔吸附树脂分离纯化后进行GC-MS检测，分析其活性成分可能为1,3-二烯丙基脲(84)，其相对含量达到90.40%[90]。罗兰等对青岛海域的不同海洋样品进行分离，得到18株海洋放线菌。采用浸虫法测定海洋放线菌发酵液对玉米螟2龄幼虫的室内毒力，筛选得到2株活性较高的链霉菌，其48 h发酵液对玉米螟2龄幼虫的校正死亡率分别为86.21%和81.04%[91]。
海洋微生物除草剂
杂草通过与作物竞争养分和空间使作物减产或品质下降，严重时甚至造成绝收。在过去的几十年，化学除草剂在杂草防除中发挥了主要的作用。目前大多数的除草剂的作用靶标主要有以下几种：光合色素及相关组分的合成和代谢、氨的代谢及氨基酸的生物合成、脂类的生物合成、光合电子传递系统，较少的作用靶标杂草很容易产生抗药性加上化学除草剂的长期、连续和大面积使用，抗性杂草随之出现。有报道显示，目前己有272个抗药性杂草生物型出现。前文提到，微生物除草剂由于其种种优点而成为新型生物除草剂的研究热点，然而，随着人们对陆地微生物研究的深入，新种属的发现越来越少，对现有陆地微生物的除草活性筛选也越来越多，很难再发现新的微生物除草剂。同时，随着天然有机化学的迅速发展，各种分离检测手段的出现使得人们对陆地微生物次级代谢产物的研究比较透彻，很难从中发现新的除草活性化合物，因此人们把目光敏锐地集中在海洋这个人类赖以生存的“第二疆土”。另一方面，由于海洋独特的环境，各种海洋生物物种之间的生存竞争极为激烈，为维持生存，海洋微生物必然具有独特的遗传和代谢机制来适应海洋环境，有望从中获得有特殊结构和功能的杀虫活性物质，将其应用到害虫防治方面， 可以减轻或延缓害虫抗药性问题。作者通过大量的文献调研发现，与陆地微生物除草剂的研究相比，目前对于海洋微生物甚至海洋生物除草剂的研究仍处于前奏和开始阶段，仅有较少的报道也只是涉及到活性菌株的筛选，甚至连活性成分的确定都少有研究，因此，海洋微生物除草剂研究有很大的研究和发展前景，海洋微生物杀虫剂必将在害虫防治领域发挥重要作用。
陶黎明课题组对134株海洋微生物进行农用抗生活性物质筛选，分别测定其发酵上清液和菌丝体浸提液的除草活性，经初筛和复筛，发现12株海洋微生物的发酵产物具有除草活性，其中5株为细菌，7株为放线菌，大部分活性菌株对杂草的根部抑制率远高于地上部分，而6株菌株对杂草具有一定的选择性抑制效果，2株海洋放线菌的除草活性较突出，它们的发酵上清液和菌丝体浸提液均有较好的除草活性，其中1株对苋菜根和芽的生长抑制率达到95%，具有进一步研究的价值[92]。
Chellaram等从250株海洋细菌当中筛选得到50株具有除草活性的菌株，其中8株菌的发酵产物表现出了很强的除草活性，在浓度为5 ppm时对浮萍的生长抑制率达到90%，主要表现为植株矮化和发白，有必要研究其活性成分，为开发成为新型除草剂打下基础[93]。接下来，该研究组又从一种珊瑚中分理出240株细菌，对其发酵粗提物进行除草活性筛选，发现一株芽孢杆菌对浮萍Lemna minor具有很强的生长抑制作用，并初步分析了其可能的活性成分。该研究表明，珊瑚来源细菌可能是除草活性物质的潜在资源[94]。
由于海洋微生物在不同培养条件下产物有所不同，Nofiani 等人研究了海洋微生物Moraxella sp. 在不同培养条件下产生除草活性化合物的潜力，确定了该菌株产生除草活性化合物的最优培养条件[95]。
董海焦等通过分离纯化带鱼体内微生物，测定代谢产物的除草活性，最终分离纯化得到2株具有除草活性的细菌，进而对影响代谢产物产生的各种因素进行研究，以明确其最优发酵条件，该菌产生除草活性代谢产物的最适培养基为无机盐加糖培养基，最适发酵培养条件为起始pH值6.5，发酵温度25 ºC，摇瓶培养3-4天。最后经薄层层析和高效液相色谱等方法对该细菌所产生的除草活性物质进行分离纯化，发现一种除草活性物质[96]。
海洋微生物农药的研究展望
微生物农药作为公认的“无公害农药”，防治对象不易产生抗药性，不伤害天敌，繁殖快，是综合防治农业病虫草害的重要手段，并具备可在人为控制下进行规模化培养、不破坏野生生态资源、成本相应较低等独特优点。在国家着力加强农业供给侧结构性改革的今天，发展微生物农药的研究极为迫切[97]。
数千年前，人类就认识到海洋生物的药用价值，并在漫长的历史发展过程中不断地进行应用和探索，为近代和现代海洋药用生物的应用开发积累了宝贵的经验。在海洋特殊的环境中，海洋生物为在生存竞争中求得个体和种群的生存和繁衍，经过长期的进化演变产生了种类繁多、结构新颖、功能特殊的代谢产物，通过麻痹和毒杀等方式来抵御海洋环境中的捕食者、竞争者及猎物，或用以防范天敌的进攻和捕猎，避免海洋无损生物附着，以及物种间的信息传递等。现代药理学研究表明，许多海洋生物含有的次级代谢产物具有很好的药理活性，可用于医药和农药的研究。海洋生物组织细胞内和细胞外栖息了大量微生物，包括细菌、真菌、蓝细菌等。这些共生微生物从其宿主获得营养，而对宿主来说共生微生物可能参与了其天然产物的合成。对海绵动物、被囊动物、软体动物、苔藓动物、腔肠动物等重要药源生物进行的研究发现，通过食物链摄入的或共生的细菌、微藻等微生物，可能是某些海洋天然产物或其类似物的真正生产者。因此，海洋微生物成为人们研究医药和农药的热点资源[6]。对海洋微生物活性物质的研究始于20世纪40年代，头孢菌素的发现拉开了人们对海洋微生物药用活性物质研究的序幕。
对于海洋微生物农药的研究与医药有所不同，除利用海洋微生物次级代谢产物作为生物农药外，可直接利用活体海洋微生物进行农药的开发，因此海洋微生物农药的研究范围更广，成药前景更大。现阶段，海洋微生物农药的研究还不太深入，只停留在菌种的筛选、菌种发酵条件的优化、粗提物盆栽实验阶段，对菌种发酵液中的农用活性物质的分离纯化及结构研究还有待深入，对活性作用机理和毒性评价的研究涉及较少，离开发成为成熟的农药制剂还有很长路的要走。
同时，对于海洋微生物资源还有待深入挖掘。目前人们对于深海、极地环境下的微生物知之甚少，对于极端环境微生物生态类群尚未充分详细地研究。再者，许多海洋微生物并不能通过常规的培养方法进行培养，因而还需要探索新的培养方法。具有丰富多样性的海洋微生物是天然产物发现的最后的巨大资源，发展新的培养技术和分离方法是发挥其开发潜力的保障[6]。
海洋微生物发展潜力依赖于许多因素，由于一种农药的研究需要投入大量时间和金钱，因此需要学术领域的研究和企业的强力推动。相信在科技迅速发展的今天，在科学家的共同努力下，我国海洋微生物农药的发展必将具有广阔的发展前景。
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