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

從氟蟲(chóng)雙酰胺問(wèn)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(chǎng)潛力的殺蟲(chóng)劑品種。其中最具市場(chǎng)能力的為氟蟲(chóng)雙酰胺與氯蟲(chóng)苯甲酰胺這兩個(gè)產(chǎn)品。氟蟲(chóng)雙酰胺與氯蟲(chóng)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(guó)家同時(shí)登記用于防治鱗翅目、鞘翅目等害蟲(chóng)。

1、發(fā)展過(guò)程

20世紀(jì)中期,美國(guó)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(yú)尼汀(ryanodine),可以作為天然殺蟲(chóng)劑,并有50多年的歷史。這種植物對(duì)人畜劇毒,當(dāng)?shù)氐挠〉诎踩顺⑺鼡v碎涂到箭頭上用來(lái)制作毒箭,動(dòng)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(duì)鱗翅目害蟲(chóng),包括歐洲玉米螟、甘蔗螟、蘋果小卷蛾、蘋果食心蟲(chóng)、舞毒蛾等十分有效。但由于魚(yú)尼汀對(duì)人畜的毒性很大,引起哺乳動(dòng)物僵直性麻痹,因而推廣應(yīng)用受到限制。

魚(yú)尼汀受體抑制劑的發(fā)展,其實(shí)就是以氯蟲(chóng)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(yú)尼汀受體的化合物,具有殺菌和除草活性但沒(méi)有殺蟲(chóng)活性。日本農(nóng)藥公司對(duì)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(lái),最終在1998年報(bào)道了第一個(gè)魚(yú)尼汀受體調(diào)節(jié)劑類殺蟲(chóng)劑―氟蟲(chóng)雙酰胺(flubendiamide)。杜邦公司為了繞開(kāi)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(chóng)苯甲酰胺(chlorantraniliprole)。這2個(gè)化合物對(duì)幾乎所有的鱗翅目害蟲(chóng)有杰出的防效,但對(duì)其他目的害蟲(chóng)無(wú)效。

氟蟲(chóng)雙酰胺于2007年在日本(登記于多種蔬菜和果樹(shù))最先上市,2008年在印度(登記于水稻、棉花)、韓國(guó)(蔬菜、果樹(shù)和水稻)、中國(guó)先后取得登記,并陸續(xù)開(kāi)始上市銷售；氯蟲(chóng)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(chóng)雙酰胺。杜邦公司溴氰蟲(chóng)酰胺(cyantraniliprole)于2012年上市,這是杜邦公司繼氯蟲(chóng)苯甲酰胺之后成功開(kāi)發(fā)的第二代魚(yú)尼汀受體抑制劑類殺蟲(chóng)劑,溴氰蟲(chóng)酰胺是通過(guò)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(chóng)。

2、作用機(jī)理

雙酰胺類殺蟲(chóng)劑具有全新的作用機(jī)理,國(guó)際抗性行動(dòng)委員會(huì)為此開(kāi)辟了殺蟲(chóng)劑新分類-第28類。

雙酰胺類殺蟲(chóng)劑作用于昆蟲(chóng)體內(nèi)的魚(yú)尼汀受體(RyR)。魚(yú)尼汀受體是一類最主要的鈣離子釋放通道(CRC),因能與魚(yú)尼汀發(fā)生高親和性結(jié)合,故得名魚(yú)尼汀受體(RyR)。雙酰胺類殺蟲(chóng)劑是一種肌肉毒劑,通過(guò)對(duì)鈣離子通道發(fā)揮作用,抑制了魚(yú)尼汀受體(RyR)和鈣離子的調(diào)控。對(duì)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(duì)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(chǎng)所(小胞體)中,魚(yú)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(chóng)藥劑首先與魚(yú)尼汀受體結(jié)合,致使通道固定為開(kāi)口狀,以使貯于小胞體內(nèi)的鈣離子釋出,導(dǎo)致昆蟲(chóng)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(dòng)朊與肌球朊之間的收縮反應(yīng),使肌肉纖維收縮。另外,通過(guò)鈣離子的釋出,迅速激活了鈣離子泵,不可逆地打開(kāi)鈣離子通道,大量鈣離子持續(xù)不斷被釋放出來(lái),刺激昆蟲(chóng)肌肉持續(xù)收縮,昆蟲(chóng)停止活動(dòng)和取食,嘔吐、饑餓、脫水、脫糞,最終僵縮而死。

魚(yú)尼汀受體不僅存在于昆蟲(chóng)體內(nèi),也存在于哺乳動(dòng)物中。但是昆蟲(chóng)魚(yú)尼汀受體和哺乳動(dòng)物魚(yú)尼汀受體結(jié)構(gòu)存在較大的差異,雙酰胺類殺蟲(chóng)劑和魚(yú)尼汀及其類似化合物也有很大差異,因此雙酰胺類殺蟲(chóng)劑對(duì)哺乳動(dòng)物安全。事實(shí)也如此,將魚(yú)尼汀堿投予哺乳動(dòng)物后,也和昆蟲(chóng)一樣會(huì)出現(xiàn)萎縮、嘔吐等癥狀,而同為魚(yú)尼汀受體的雙酰胺類殺蟲(chóng)劑對(duì)哺乳動(dòng)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(chóng)劑為代表的一些魚(yú)尼汀受體抑制劑在昆蟲(chóng)與哺乳動(dòng)物之間具有很好的選擇性。

3、作用靶標(biāo)

雙酰胺類殺蟲(chóng)劑的優(yōu)點(diǎn)在于：防效卓越,持效期長(zhǎng)。

其對(duì)鱗翅目害蟲(chóng)的表現(xiàn)非常突出,在卵孵盛期-低齡幼蟲(chóng)期使用,防效優(yōu)于目前絕大多數(shù)殺蟲(chóng)劑,持效期長(zhǎng),保葉效果顯著；毒性極低,安全性高。雙酰胺類殺蟲(chóng)劑產(chǎn)品對(duì)蜜蜂、魚(yú)類、天敵生物、人畜、鳥(niǎo)類等高度安全,對(duì)甲殼類動(dòng)物有一定風(fēng)險(xiǎn)；成蟲(chóng)、幼蟲(chóng)均有效果。對(duì)幼蟲(chóng)主要通過(guò)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(chóng)劑)；對(duì)成蟲(chóng)主要通過(guò)觸殺作用。對(duì)低齡幼蟲(chóng)極高活性,對(duì)高齡高活性,對(duì)成蟲(chóng)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(chóng)劑作用于魚(yú)尼汀受體,使肌肉不可逆收縮。而卵無(wú)肌肉,所以對(duì)卵無(wú)效。卵/幼是指卵即將孵化出幼蟲(chóng)的階段,此時(shí)卵殼尚未破裂,但里面已經(jīng)孵化形成幼蟲(chóng)。卵幼活性包括兩方面,一是該類殺蟲(chóng)劑滲透進(jìn)入卵殼內(nèi),觸殺幼蟲(chóng)；二是幼蟲(chóng)咬破或吞食卵殼時(shí)胃毒致死。

面臨的問(wèn)題1--抗性風(fēng)險(xiǎn)

隨著雙酰胺類殺蟲(chóng)劑的大量推廣使用,其抗性問(wèn)題也日益突出。雙酰胺類殺蟲(chóng)劑自2008年進(jìn)入我國(guó)后,因其獨(dú)特的殺蟲(chóng)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(cè)到江西信豐小菜蛾種群對(duì)氯蟲(chóng)苯甲酰胺產(chǎn)生了12倍的抗性,這也是首例害蟲(chóng)田間種群對(duì)雙酰胺類殺蟲(chóng)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(duì)氯蟲(chóng)苯甲酰胺的抗性已達(dá)606倍,而Wangetal．(2013)檢測(cè)到廣州增城小菜蛾對(duì)氯蟲(chóng)苯甲酰胺的抗性達(dá)2040倍,對(duì)氟苯蟲(chóng)酰胺也產(chǎn)生了800倍的抗性。在國(guó)外,小菜蛾對(duì)雙酰胺類殺蟲(chóng)劑也產(chǎn)生了高水平抗性,據(jù)Troczkaetal．(2012)報(bào)道,泰國(guó)小菜蛾田間種群對(duì)氯蟲(chóng)苯甲酰胺的抗性倍數(shù)大于200倍,對(duì)氟苯蟲(chóng)酰胺的抗性倍數(shù)超過(guò)750倍；菲律賓小菜蛾田間種群對(duì)氯蟲(chóng)苯甲酰胺和氟苯蟲(chóng)酰胺的抗性分別超過(guò)4100倍和1300倍。

隨著氯蟲(chóng)苯甲酰胺在田間的大量使用,甜菜夜蛾Spodopteraexigua和斜紋夜蛾Spodopteralitura對(duì)其產(chǎn)生了不同程度的抗性,廣東東莞甜菜夜蛾種群對(duì)氯蟲(chóng)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(duì)氯蟲(chóng)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(duì)氯蟲(chóng)苯甲酰胺的抗性已超過(guò)20倍(Suetal．,2014)。

雙酰胺類殺蟲(chóng)劑雖然因其獨(dú)特的作用機(jī)制對(duì)多種害蟲(chóng)具有優(yōu)異的防治效果,但害蟲(chóng)也很容易在較短時(shí)間內(nèi)對(duì)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(chóng)產(chǎn)生中高等水平的抗性。因此,為更好地應(yīng)用此類殺蟲(chóng)藥劑,延長(zhǎng)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(wú)交互抗性的殺蟲(chóng)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(zhǎng)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(chóng)劑其特點(diǎn)之一就是環(huán)境友好,但該類殺蟲(chóng)劑在具有卓越殺蟲(chóng)效果的同時(shí),也逐漸暴露出對(duì)環(huán)境非靶標(biāo)生物例如天敵昆蟲(chóng)、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(chóng)劑對(duì)水生生物的急性毒性總體趨勢(shì)為:小型甲殼類(溞)(劇毒)＞大型甲殼類(蝦/蟹)/水生昆蟲(chóng)(搖蚊幼蟲(chóng))(中等毒至劇毒)＞魚(yú)類(低毒至中等毒)＞藻類(低毒)。全部5個(gè)典型品種(氟苯蟲(chóng)酰胺、氯蟲(chóng)苯甲酰胺、溴氰蟲(chóng)酰胺、四氯蟲(chóng)酰胺、環(huán)溴蟲(chóng)酰胺)對(duì)大型溞均為劇毒,對(duì)藻類均為低毒。氟苯蟲(chóng)酰胺、氯蟲(chóng)苯甲酰胺對(duì)水生無(wú)脊椎動(dòng)物的毒性最高,除對(duì)小型甲殼類(大型溞)劇毒外,對(duì)大型甲殼類(蝦)亦為劇毒,對(duì)水生昆蟲(chóng)(搖蚊幼蟲(chóng))分別為劇毒和中等毒。此外,溴氰蟲(chóng)酰胺對(duì)大型甲殼類和水生昆蟲(chóng)也均為高毒。四氯蟲(chóng)酰胺對(duì)大型甲殼類(蝦/蟹)的毒性相對(duì)最低。生物富集性風(fēng)險(xiǎn)方面,該類化合物對(duì)魚(yú)類的富集性風(fēng)險(xiǎn)可接受(BCF均＜100)。

陸生生物中,氟苯蟲(chóng)酰胺、四氯蟲(chóng)酰胺對(duì)家蠶的急性毒性最高,均為劇毒級(jí),對(duì)土壤生物蚯蚓毒性最低,均為低毒。部分品種如溴氰蟲(chóng)酰胺、環(huán)溴蟲(chóng)酰胺對(duì)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(chóng)劑對(duì)鳥(niǎo)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(chóng)苯甲酰胺、環(huán)溴蟲(chóng)酰胺和溴氰蟲(chóng)酰胺3個(gè)產(chǎn)品對(duì)鳥(niǎo)類的毒性急慢性比達(dá)223、222和24.1,尤其是氯蟲(chóng)苯甲酰胺和環(huán)溴蟲(chóng)酰胺,如參照急性毒性劃分毒性等級(jí),屬高毒級(jí),其長(zhǎng)期暴露可能對(duì)鳥(niǎo)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(chóng)劑的難降解性排序?yàn)榉较x(chóng)酰胺和環(huán)溴蟲(chóng)酰胺＞氯蟲(chóng)苯甲酰胺＞四氯蟲(chóng)酰胺和溴氰蟲(chóng)酰胺。其中,氟苯蟲(chóng)酰胺、氯蟲(chóng)苯甲酰胺、環(huán)溴蟲(chóng)酰胺在土壤中難降解,四氯蟲(chóng)酰胺較難降解,溴氰蟲(chóng)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(chóng)酰胺、環(huán)溴蟲(chóng)酰胺在水中難光解；氯蟲(chóng)苯甲酰胺、溴氰蟲(chóng)酰胺、四氯蟲(chóng)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(chóng)酰胺、氯蟲(chóng)苯甲酰胺、環(huán)溴蟲(chóng)酰胺具有水解穩(wěn)定性,溴氰蟲(chóng)酰胺、四氯蟲(chóng)酰胺為中等降解性。水沉積物系統(tǒng)中,氟苯蟲(chóng)酰胺、環(huán)溴蟲(chóng)酰胺難降解,氯蟲(chóng)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(chóng)酰胺和四氯蟲(chóng)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(chóng)酰胺(中等吸附性)＞四氯蟲(chóng)酰胺＞環(huán)溴蟲(chóng)酰胺＞氯蟲(chóng)苯甲酰胺＞溴氰蟲(chóng)酰胺(難吸附)。

5、總結(jié)

雙酰胺類殺蟲(chóng)劑是繼新煙堿類殺蟲(chóng)劑之后,最受市場(chǎng)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(chǎng),尤其是在鱗翅目害蟲(chóng)防治領(lǐng)域已經(jīng)構(gòu)建了很強(qiáng)的市場(chǎng)地位。其中龍頭老大氯蟲(chóng)苯甲酰胺在數(shù)年前就趕超了吡蟲(chóng)啉和噻蟲(chóng)嗪,成為全球殺蟲(chóng)劑市場(chǎng)的第一大產(chǎn)品。目前上市的5個(gè)雙酰胺類殺蟲(chóng)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(guò)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(chóng)劑的復(fù)配也將成為開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。

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