行業(yè)資訊

雙酰胺殺蟲劑也叫魚尼丁受體抑制劑,與傳統(tǒng)殺蟲劑的作用方式不同,無交互抗性。對非靶標(biāo)生物安全和對環(huán)境相容性好等特點(diǎn),其最負(fù)盛名就是氯蟲苯甲酰胺(康寬),是近年來水稻上使用量最大的殺蟲劑。

從氟蟲雙酰胺問世到目前為止,已有8個(gè)產(chǎn)品商品化或即將商品化,成為目前最有市場潛力的殺蟲劑品種。其中最具市場能力的為氟蟲雙酰胺與氯蟲苯甲酰胺這兩個(gè)產(chǎn)品。氟蟲雙酰胺與氯蟲苯甲酰胺分別于2005、2006年獲首次報(bào)道。2007-2008年,2種產(chǎn)品在多個(gè)國家同時(shí)登記用于防治鱗翅目、鞘翅目等害蟲。

1、發(fā)展過程

20世紀(jì)中期,美國科學(xué)家在南美大楓子科灌木尼亞那(Ryaniaspeciosa)中提取到植物堿魚尼汀(ryanodine),可以作為天然殺蟲劑,并有50多年的歷史。這種植物對人畜劇毒,當(dāng)?shù)氐挠〉诎踩顺⑺鼡v碎涂到箭頭上用來制作毒箭,動物被射中后表現(xiàn)為全身肌肉抽搐緊張,最后像僵尸一樣而死亡。其提取劑對鱗翅目害蟲,包括歐洲玉米螟、甘蔗螟、蘋果小卷蛾、蘋果食心蟲、舞毒蛾等十分有效。但由于魚尼汀對人畜的毒性很大,引起哺乳動物僵直性麻痹,因而推廣應(yīng)用受到限制。

魚尼汀受體抑制劑的發(fā)展,其實(shí)就是以氯蟲苯甲酰胺的發(fā)展為索引：

1989年,日本的Tsuda博士就在其博士論文中報(bào)道了一種化學(xué)合成的作用于魚尼汀受體的化合物,具有殺菌和除草活性但沒有殺蟲活性。日本農(nóng)藥公司對此化合物進(jìn)行了大量的研發(fā)工作,期間拜耳公司參與進(jìn)來,最終在1998年報(bào)道了第一個(gè)魚尼汀受體調(diào)節(jié)劑類殺蟲劑―氟蟲雙酰胺(flubendiamide)。杜邦公司為了繞開日本農(nóng)藥公司和拜耳的專利,在活性結(jié)構(gòu)及基團(tuán)上進(jìn)行了較大的修飾,最終在2000年推出氯蟲苯甲酰胺(chlorantraniliprole)。這2個(gè)化合物對幾乎所有的鱗翅目害蟲有杰出的防效,但對其他目的害蟲無效。

氟蟲雙酰胺于2007年在日本(登記于多種蔬菜和果樹)最先上市,2008年在印度(登記于水稻、棉花)、韓國(蔬菜、果樹和水稻)、中國先后取得登記,并陸續(xù)開始上市銷售；氯蟲苯甲酰胺于2007年在菲律賓上市(水稻),隨后在全球范圍內(nèi)推廣銷售,其上市時(shí)間表、登記作物、宣傳推廣力度要優(yōu)于氟蟲雙酰胺。杜邦公司溴氰蟲酰胺(cyantraniliprole)于2012年上市,這是杜邦公司繼氯蟲苯甲酰胺之后成功開發(fā)的第二代魚尼汀受體抑制劑類殺蟲劑,溴氰蟲酰胺是通過改變苯環(huán)上的各種極性基團(tuán)而成,更高效,適用作物更廣泛,可有效防治鱗翅目、半翅目和鞘翅目害蟲。

2、作用機(jī)理

雙酰胺類殺蟲劑具有全新的作用機(jī)理,國際抗性行動委員會為此開辟了殺蟲劑新分類-第28類。

雙酰胺類殺蟲劑作用于昆蟲體內(nèi)的魚尼汀受體(RyR)。魚尼汀受體是一類最主要的鈣離子釋放通道(CRC),因能與魚尼汀發(fā)生高親和性結(jié)合,故得名魚尼汀受體(RyR)。雙酰胺類殺蟲劑是一種肌肉毒劑,通過對鈣離子通道發(fā)揮作用,抑制了魚尼汀受體(RyR)和鈣離子的調(diào)控。對于肌肉細(xì)胞而言,由于鈣離子濃度的上升可引起肌肉收縮。對此,為控制鈣離子向細(xì)胞外流出,可將其貯放于細(xì)胞的特定場所(小胞體)中,魚尼汀受體具有此功能,負(fù)責(zé)調(diào)控從小胞體內(nèi)經(jīng)鈣離子通道釋出鈣離子。

殺蟲藥劑首先與魚尼汀受體結(jié)合,致使通道固定為開口狀,以使貯于小胞體內(nèi)的鈣離子釋出,導(dǎo)致昆蟲肌肉組織中鈣離子濃度上升。隨即鈣離子與肌鈣蛋白結(jié)合,誘發(fā)肌動朊與肌球朊之間的收縮反應(yīng),使肌肉纖維收縮。另外,通過鈣離子的釋出,迅速激活了鈣離子泵,不可逆地打開鈣離子通道,大量鈣離子持續(xù)不斷被釋放出來,刺激昆蟲肌肉持續(xù)收縮,昆蟲停止活動和取食,嘔吐、饑餓、脫水、脫糞,最終僵縮而死。

魚尼汀受體不僅存在于昆蟲體內(nèi),也存在于哺乳動物中。但是昆蟲魚尼汀受體和哺乳動物魚尼汀受體結(jié)構(gòu)存在較大的差異,雙酰胺類殺蟲劑和魚尼汀及其類似化合物也有很大差異,因此雙酰胺類殺蟲劑對哺乳動物安全。事實(shí)也如此,將魚尼汀堿投予哺乳動物后,也和昆蟲一樣會出現(xiàn)萎縮、嘔吐等癥狀,而同為魚尼汀受體的雙酰胺類殺蟲劑對哺乳動物的毒性卻很低。試驗(yàn)表明兔子的鈣離子泵活性及細(xì)胞內(nèi)鈣離子的濃度并不受影響。因此,以雙酰胺類殺蟲劑為代表的一些魚尼汀受體抑制劑在昆蟲與哺乳動物之間具有很好的選擇性。

3、作用靶標(biāo)

雙酰胺類殺蟲劑的優(yōu)點(diǎn)在于：防效卓越,持效期長。

其對鱗翅目害蟲的表現(xiàn)非常突出,在卵孵盛期-低齡幼蟲期使用,防效優(yōu)于目前絕大多數(shù)殺蟲劑,持效期長,保葉效果顯著；毒性極低,安全性高。雙酰胺類殺蟲劑產(chǎn)品對蜜蜂、魚類、天敵生物、人畜、鳥類等高度安全,對甲殼類動物有一定風(fēng)險(xiǎn)；成蟲、幼蟲均有效果。對幼蟲主要通過胃毒作用,兼有觸殺作用(胃毒作用強(qiáng)于觸殺作用,其觸殺作用不低于其他觸殺性殺蟲劑)；對成蟲主要通過觸殺作用。對低齡幼蟲極高活性,對高齡高活性,對成蟲中等活性。具有極高卵/幼活性。所謂卵/幼活性不同于卵活性。由于該類殺蟲劑作用于魚尼汀受體,使肌肉不可逆收縮。而卵無肌肉,所以對卵無效。卵/幼是指卵即將孵化出幼蟲的階段,此時(shí)卵殼尚未破裂,但里面已經(jīng)孵化形成幼蟲。卵幼活性包括兩方面,一是該類殺蟲劑滲透進(jìn)入卵殼內(nèi),觸殺幼蟲；二是幼蟲咬破或吞食卵殼時(shí)胃毒致死。

面臨的問題1--抗性風(fēng)險(xiǎn)

隨著雙酰胺類殺蟲劑的大量推廣使用,其抗性問題也日益突出。雙酰胺類殺蟲劑自2008年進(jìn)入我國后,因其獨(dú)特的殺蟲機(jī)制被廣泛應(yīng)用于防治小菜蛾。到2010年5月,就已經(jīng)監(jiān)測到江西信豐小菜蛾種群對氯蟲苯甲酰胺產(chǎn)生了12倍的抗性,這也是首例害蟲田間種群對雙酰胺類殺蟲劑產(chǎn)生抗性的報(bào)道。到2011年廣州增城小菜蛾田間種群對氯蟲苯甲酰胺的抗性已達(dá)606倍,而Wangetal．(2013)檢測到廣州增城小菜蛾對氯蟲苯甲酰胺的抗性達(dá)2040倍,對氟苯蟲酰胺也產(chǎn)生了800倍的抗性。在國外,小菜蛾對雙酰胺類殺蟲劑也產(chǎn)生了高水平抗性,據(jù)Troczkaetal．(2012)報(bào)道,泰國小菜蛾田間種群對氯蟲苯甲酰胺的抗性倍數(shù)大于200倍,對氟苯蟲酰胺的抗性倍數(shù)超過750倍；菲律賓小菜蛾田間種群對氯蟲苯甲酰胺和氟苯蟲酰胺的抗性分別超過4100倍和1300倍。

隨著氯蟲苯甲酰胺在田間的大量使用,甜菜夜蛾Spodopteraexigua和斜紋夜蛾Spodopteralitura對其產(chǎn)生了不同程度的抗性,廣東東莞甜菜夜蛾種群對氯蟲苯甲酰胺的抗性為17.1倍(Laietal．,2011)；在華東地區(qū),12個(gè)斜紋夜蛾田間種群對氯蟲苯甲酰胺的敏感性降低(Suetal．,2012)。到2014年,湖北武穴地區(qū)二化螟對氯蟲苯甲酰胺的抗性已超過20倍(Suetal．,2014)。

雙酰胺類殺蟲劑雖然因其獨(dú)特的作用機(jī)制對多種害蟲具有優(yōu)異的防治效果,但害蟲也很容易在較短時(shí)間內(nèi)對其產(chǎn)生抗性。

根據(jù)已有報(bào)道,該類藥劑在大田使用最多2年即可導(dǎo)致害蟲產(chǎn)生中高等水平的抗性。因此,為更好地應(yīng)用此類殺蟲藥劑,延長其使用壽命,在已經(jīng)產(chǎn)生明顯抗性的地區(qū),應(yīng)暫時(shí)停止使用；在尚未產(chǎn)生抗性或者抗性水平較低的地區(qū),應(yīng)與其它類型且無交互抗性的殺蟲藥劑合理輪換使用,堅(jiān)決避免雙酰胺類藥劑單一種類的長期重復(fù)使用。

面臨的風(fēng)險(xiǎn)2--環(huán)境毒性

雙酰胺類殺蟲劑其特點(diǎn)之一就是環(huán)境友好,但該類殺蟲劑在具有卓越殺蟲效果的同時(shí),也逐漸暴露出對環(huán)境非靶標(biāo)生物例如天敵昆蟲、家蠶、捕食螨以及水生生物等的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

雙酰胺類殺蟲劑對水生生物的急性毒性總體趨勢為:小型甲殼類(溞)(劇毒)＞大型甲殼類(蝦/蟹)/水生昆蟲(搖蚊幼蟲)(中等毒至劇毒)＞魚類(低毒至中等毒)＞藻類(低毒)。全部5個(gè)典型品種(氟苯蟲酰胺、氯蟲苯甲酰胺、溴氰蟲酰胺、四氯蟲酰胺、環(huán)溴蟲酰胺)對大型溞均為劇毒,對藻類均為低毒。氟苯蟲酰胺、氯蟲苯甲酰胺對水生無脊椎動物的毒性最高,除對小型甲殼類(大型溞)劇毒外,對大型甲殼類(蝦)亦為劇毒,對水生昆蟲(搖蚊幼蟲)分別為劇毒和中等毒。此外,溴氰蟲酰胺對大型甲殼類和水生昆蟲也均為高毒。四氯蟲酰胺對大型甲殼類(蝦/蟹)的毒性相對最低。生物富集性風(fēng)險(xiǎn)方面,該類化合物對魚類的富集性風(fēng)險(xiǎn)可接受(BCF均＜100)。

陸生生物中,氟苯蟲酰胺、四氯蟲酰胺對家蠶的急性毒性最高,均為劇毒級,對土壤生物蚯蚓毒性最低,均為低毒。部分品種如溴氰蟲酰胺、環(huán)溴蟲酰胺對蜜蜂的急性經(jīng)口毒性和接觸毒性表現(xiàn)為高毒。該類殺蟲劑對鳥類急性毒性均為低毒,風(fēng)險(xiǎn)較低,但慢性風(fēng)險(xiǎn)值得關(guān)注。氯蟲苯甲酰胺、環(huán)溴蟲酰胺和溴氰蟲酰胺3個(gè)產(chǎn)品對鳥類的毒性急慢性比達(dá)223、222和24.1,尤其是氯蟲苯甲酰胺和環(huán)溴蟲酰胺,如參照急性毒性劃分毒性等級,屬高毒級,其長期暴露可能對鳥類繁殖產(chǎn)生潛在風(fēng)險(xiǎn)。

4、環(huán)境毒性

5種典型雙酰胺殺蟲劑的難降解性排序?yàn)榉较x酰胺和環(huán)溴蟲酰胺＞氯蟲苯甲酰胺＞四氯蟲酰胺和溴氰蟲酰胺。其中,氟苯蟲酰胺、氯蟲苯甲酰胺、環(huán)溴蟲酰胺在土壤中難降解,四氯蟲酰胺較難降解,溴氰蟲酰胺為易降解(厭氧條件)至中等降解(好氧條件)。5種農(nóng)藥在土壤表面均難光解；氟苯蟲酰胺、環(huán)溴蟲酰胺在水中難光解；氯蟲苯甲酰胺、溴氰蟲酰胺、四氯蟲酰胺在水中依次表現(xiàn)為中等光解性、較易光解和易光解。pH7條件下,氟苯蟲酰胺、氯蟲苯甲酰胺、環(huán)溴蟲酰胺具有水解穩(wěn)定性,溴氰蟲酰胺、四氯蟲酰胺為中等降解性。水沉積物系統(tǒng)中,氟苯蟲酰胺、環(huán)溴蟲酰胺難降解,氯蟲苯甲酰胺為中等降解性(厭氧條件下)至較難降解(好氧條件下),溴氰蟲酰胺和四氯蟲酰胺易降解。土壤吸附性方面,5種農(nóng)藥的土壤吸附性排序?yàn)榉较x酰胺(中等吸附性)＞四氯蟲酰胺＞環(huán)溴蟲酰胺＞氯蟲苯甲酰胺＞溴氰蟲酰胺(難吸附)。

5、總結(jié)

雙酰胺類殺蟲劑是繼新煙堿類殺蟲劑之后,最受市場關(guān)注的一類產(chǎn)品。該類產(chǎn)品以獨(dú)特的作用機(jī)理,杰出的產(chǎn)品性能,迅速占領(lǐng)市場,尤其是在鱗翅目害蟲防治領(lǐng)域已經(jīng)構(gòu)建了很強(qiáng)的市場地位。其中龍頭老大氯蟲苯甲酰胺在數(shù)年前就趕超了吡蟲啉和噻蟲嗪,成為全球殺蟲劑市場的第一大產(chǎn)品。目前上市的5個(gè)雙酰胺類殺蟲劑已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了近20億美元的銷售額。

而且其新產(chǎn)品也不斷的面世。但其抗藥性方面的短板應(yīng)引起注意。那么合理輪作和科學(xué)用藥是其使用過程中必須要注意的點(diǎn)。其與新煙堿類等其他作用機(jī)理殺蟲劑的復(fù)配也將成為開發(fā)的重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

1.二化螟對雙酰胺類殺蟲劑的抗藥性監(jiān)測和交互抗性研究趙丹丹等中國水稻科學(xué)2017
2.雙酰胺類殺蟲劑的現(xiàn)狀與展望趙平等農(nóng)藥科學(xué)與管理2015
3.雙酰胺類殺蟲劑環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)問題淺析陳朗等農(nóng)藥科學(xué)與管理2019
4.雙酰胺類殺蟲劑市場增長迅猛銷售額已接近20億美元2018柏亞羅
5.昆蟲對雙酰胺類殺蟲劑抗性機(jī)制研究進(jìn)展李秀霞等植物保護(hù)學(xué)報(bào)2015