行業(yè)資訊

據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道部分新煙堿類農(nóng)藥對蜜蜂的急性毒性為高毒或劇毒,會導(dǎo)致蜜蜂種群減少,存活與繁殖能力降低；甚至有報(bào)道稱對土壤生態(tài)系統(tǒng)代表生物蚯蚓高毒。因此今年來不斷由國家組織傳來取消新煙堿類產(chǎn)品登記或禁使用新煙堿類產(chǎn)品的禁令。另外,新煙堿類農(nóng)藥的抗性問題也是阻止其進(jìn)一步發(fā)展的絆腳石,但作為當(dāng)今全球最大的一類植物源殺蟲劑,其優(yōu)秀的防治效果,在短時間內(nèi)還無法找到替代的產(chǎn)品。

發(fā)展歷史

自從1978年soloway等人報(bào)道了具有殺蟲活性的硝基亞甲基雜環(huán)化合物以來,農(nóng)藥工作者們通過該類化合物官能團(tuán)的變換,于20世紀(jì)80年代中期由德國拜耳公司成功開發(fā)出第一個煙堿類農(nóng)藥--吡蟲啉,其新穎的作用方式、選擇毒性強(qiáng)、高效、廣譜和對環(huán)境相容性好等特點(diǎn),立即引起了人們的注意,國外一些大的農(nóng)藥公司相繼進(jìn)入了煙堿類似物研究領(lǐng)域,參與了此類化合物的合成研究,從而使其成為殺蟲劑研究開發(fā)的一大熱點(diǎn)。

煙堿作為殺蟲劑使用的歷史可以追溯到 17 世紀(jì),最初人類用煙草浸取液作為殺蟲劑。1828年確定該浸取液有效成分為煙堿 (S-nicotine),1904年成功合成出煙堿。煙堿作為殺蟲劑主要用于防治果樹、蔬菜和水稻等的害蟲,去甲煙堿(nornicotine)和毒藜堿(anabasine)也曾有一定范圍的使用。1970 年殼牌發(fā)展公司先后發(fā)現(xiàn)化合物 SD-031588(2-(二溴硝甲基)-3-甲基吡啶)、SD -033420、SD -035347、SD -035651(即nithiazine,SKI-71)和噻蟲醛(WL-108477)等。均存在較易水解、較差的光穩(wěn)定性、對哺乳動物毒性高等問題,但其較好的生物活性引起研究人員的重視,拜耳公司于 1984 年將硝蟲噻嗪結(jié)構(gòu)衍生出化合物 NTN32692,在此基礎(chǔ)上,吡蟲啉( imidacloprid)在1991年被成功開發(fā)上市。1993年,為將吡蟲啉等源自對天然生物堿結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到的殺蟲劑區(qū)別以前的煙堿類殺蟲劑,提出了“新煙堿類”概念。吡蟲啉超高的殺蟲活性,立即引起全球范圍內(nèi)類似結(jié)構(gòu)化合物的研發(fā)熱潮,開發(fā)出多個高效殺蟲劑,目前在全球范圍內(nèi)開發(fā)和使用的新煙堿類農(nóng)藥主要有12種。新煙堿類和煙堿類殺蟲劑都是相同,區(qū)別在于兩者的選擇性差異大,前者殺蟲活性高、對哺乳動物低毒,后者殺蟲活有限、對哺乳動物毒性高。

作用機(jī)理

新煙堿類殺蟲劑的作用機(jī)理是其作為煙堿乙酰膽堿受體(nAChRs)激動劑與乙酰膽堿受體選擇性結(jié)合,與昆蟲乙酰膽堿(ACh)產(chǎn)生競爭,阻斷中樞神經(jīng)正常傳導(dǎo),進(jìn)而導(dǎo)致昆蟲麻痹、死亡。由于該類殺蟲劑具有獨(dú)特的作用機(jī)制,與常規(guī)殺蟲劑沒有交互抗性,其不僅具有高效、廣譜及良好的根部內(nèi)吸性、觸殺和胃毒作用,而且對哺乳動物毒性低,可有效防治同翅目、鞘翅目、雙翅目和鱗翅目等害蟲,對用傳統(tǒng)殺蟲劑防治產(chǎn)生抗藥性的害蟲也有良好的活性。新煙堿類殺蟲劑既可用于莖葉處理、也可用于土壤、種子處理。相對而言,新煙堿類殺蟲劑是一類高效、安全、高選擇性的新型殺蟲劑。

結(jié)構(gòu)

從新煙堿類農(nóng)藥的結(jié)構(gòu)來看,目前有兩種分類的方法,一種是根據(jù)環(huán)狀結(jié)構(gòu)將現(xiàn)有的新煙堿類農(nóng)藥分為兩種系統(tǒng):五元環(huán)和六元環(huán)系統(tǒng),五元環(huán)和非環(huán)狀系統(tǒng)；另一種是根據(jù)取代基的不同將新煙堿類農(nóng)藥分為三代,第一代為氯代煙堿型,第二代為硫代煙堿型,第三代為吠喃型,這也是新煙堿類農(nóng)藥的發(fā)展過程。

主要產(chǎn)品開發(fā)情況

新煙堿農(nóng)藥在我國登記劑型分析

農(nóng)藥的原藥一般不能直接在生產(chǎn)上使用,通常是經(jīng)過加工配制成各種類型的制劑,新頒布的GB／T19387-2017《農(nóng)藥劑型名稱及代碼》對農(nóng)藥劑型重新進(jìn)行了科學(xué)分類,目前我國的農(nóng)藥劑型共有61種。

1.登記劑型品種繁多

新煙堿類農(nóng)藥目前我國登記劑型有38種,共登記3205個產(chǎn)品。占到我國農(nóng)藥劑型的62.3%。其中可濕性粉劑694個,乳油463個,水分散粒劑449個,懸浮劑295個等。

2.環(huán)境友好型劑型品種較多

參考隨著科技的進(jìn)步和國家農(nóng)藥管理的深人,農(nóng)藥劑型的研發(fā)以高效、安全、環(huán)保、方便為主要目標(biāo),向水基化、顆?；⒌投净?、多功能化方向發(fā)展,新煙堿類農(nóng)藥環(huán)境友好農(nóng)藥占到已登記農(nóng)藥品種的59%以上,以懸浮劑、水分散粒劑、懸浮種衣劑等環(huán)保劑型作為農(nóng)藥制劑主體。

新煙堿類農(nóng)藥發(fā)展存在問題

新煙堿類農(nóng)藥的發(fā)展近幾年遇到了嚴(yán)重的瓶頸,尤其是在毒性和抗性方面。據(jù)相關(guān)報(bào)道新貴氟吡呋喃酮在我國褐飛虱田間種群已產(chǎn)生中等水平抗性,

1.毒性

隨著高毒農(nóng)藥在全球市場的退出,新煙堿類殺蟲劑逐漸成為防治刺吸式口器害蟲、小型鱗翅目和鞘翅目害蟲最有效的一類殺蟲劑。但近年來,研究者們發(fā)現(xiàn),部分新煙堿類殺蟲劑(如吡蟲啉、噻蟲嗪、噻蟲胺、呋蟲胺等)對蜜蜂的急性毒性為高毒或劇毒,且具有亞致死效應(yīng)；有效成分及代謝物在花粉和花蜜中殘留,導(dǎo)致蜜蜂種群減少,存活與繁殖能力降低；此外,吡蟲啉、啶蟲脒、烯啶蟲胺、噻蟲胺、噻蟲啉等還對土壤生態(tài)系統(tǒng)代表生物蚯蚓高毒。鑒于此,多個國家和組織對部分新煙堿類殺蟲劑的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行再評價或限制使用,甚至禁用。例如：歐盟成員國于2018年5月通過投票,確定將于2018年年底前禁止戶外施用對蜜蜂有害的3種新煙堿類殺蟲劑(吡蟲啉、噻蟲胺和噻蟲嗪)；美國環(huán)境保護(hù)署取消了12種會傷害蜜蜂的新煙堿類農(nóng)藥產(chǎn)品登記,2019年5月20日起生效,包含先正達(dá)、拜耳旗下產(chǎn)品。取消的12項(xiàng)產(chǎn)品登記中包含7項(xiàng)種衣劑,含噻蟲胺、噻蟲嗪的產(chǎn)品登記。

2.抗性

根據(jù)相關(guān)研究報(bào)道,新煙堿類農(nóng)藥在防治某些害蟲時不同程度出現(xiàn)了抗藥性,對第1代新煙堿類藥劑吡蟲啉表現(xiàn)高水平抗性(抗性倍數(shù)＞1000),對烯啶蟲胺表現(xiàn)低至中等水平抗性(抗性倍數(shù)5.1～12)；對第2代新煙堿類藥劑噻蟲嗪表現(xiàn)高水平抗性(抗性倍數(shù)＞200)；對第3代新煙堿類藥劑呋蟲胺表現(xiàn)中等至高水平抗性(抗性倍數(shù) 24～201)。

加一段總結(jié)性的論述,如基于該類農(nóng)藥的特點(diǎn),在農(nóng)業(yè)病蟲害防治方面仍然起到一定的積極作用,……,但是其暴露出來的風(fēng)險(xiǎn)也應(yīng)引起足夠重視,下一步開發(fā)農(nóng)藥新產(chǎn)品時,需要解決相應(yīng)問題,盡量開發(fā)出一些可替代產(chǎn)品或交替使用的產(chǎn)品……

新煙堿類殺蟲劑由于其廣譜、高效、內(nèi)吸好、且與常規(guī)農(nóng)藥無交互抗性等特點(diǎn),深受用戶喜愛,在殺蟲劑市場占據(jù)了主要地位。但是其暴露出來的風(fēng)險(xiǎn)也應(yīng)引起足夠重視,下一步開發(fā)農(nóng)藥新產(chǎn)品時,需要解決相應(yīng)問題,盡量開發(fā)出一些可替代產(chǎn)品或交替使用的產(chǎn)品,近年來復(fù)配產(chǎn)品的陸續(xù)上市或許會給新煙堿類殺蟲劑帶來新的機(jī)會和活力?？傊?新煙堿類殺蟲劑的未來何去何從,只能且行且看。

作者:北京市植物保護(hù)站 羅雪婷、吳迪、尹碩