雙酰胺殺蟲劑也叫魚尼丁受體抑制劑,與傳統殺蟲劑的作用方式不同,無交互抗性。對非靶標生物安全和對環境相容性好等特點,其最負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個產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產品。氟蟲雙酰胺與氯蟲苯甲酰胺分別于2005、2006年獲首次報道。2007-2008年,2種產品在多個國家同時登記用于防治鱗翅目、鞘翅目等害蟲。

1、發展過程

20世紀中期,美國科學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,當地的印第安人常將它搗碎涂到箭頭上用來制作毒箭,動物被射中后表現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,因而推廣應用受到限制。

魚尼汀受體抑制劑的發展,其實就是以氯蟲苯甲酰胺的發展為索引：

1989年,日本的Tsuda博士就在其博士論文中報道了一種化學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。日本農藥公司對此化合物進行了大量的研發工作,期間拜耳公司參與進來,最終在1998年報道了第一個魚尼汀受體調節劑類殺蟲劑―氟蟲雙酰胺(flubendiamide)。杜邦公司為了繞開日本農藥公司和拜耳的專利,在活性結構及基團上進行了較大的修飾,最終在2000年推出氯蟲苯甲酰胺(chlorantraniliprole)。這2個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),隨后在全球范圍內推廣銷售,其上市時間表、登記作物、宣傳推廣力度要優于氟蟲雙酰胺。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上的各種極性基團而成,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、作用機理

雙酰胺類殺蟲劑具有全新的作用機理,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),因能與魚尼汀發生高親和性結合,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揮作用,抑制了魚尼汀受體(RyR)和鈣離子的調控。對于肌肉細胞而言,由于鈣離子濃度的上升可引起肌肉收縮。對此,為控制鈣離子向細胞外流出,可將其貯放于細胞的特定場所(小胞體)中,魚尼汀受體具有此功能,負責調控從小胞體內經鈣離子通道釋出鈣離子。

殺蟲藥劑首先與魚尼汀受體結合,致使通道固定為開口狀,以使貯于小胞體內的鈣離子釋出,導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合,誘發肌動朊與肌球朊之間的收縮反應,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,大量鈣離子持續不斷被釋放出來,刺激昆蟲肌肉持續收縮,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,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構存在較大的差異,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。事實也如此,將魚尼汀堿投予哺乳動物后,也和昆蟲一樣會出現萎縮、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。試驗表明兔子的鈣離子泵活性及細胞內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

雙酰胺類殺蟲劑的優點在于：防效卓越,持效期長。

其對鱗翅目害蟲的表現非常突出,在卵孵盛期-低齡幼蟲期使用,防效優于目前絕大多數殺蟲劑,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險；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,此時卵殼尚未破裂,但里面已經孵化形成幼蟲。卵幼活性包括兩方面,一是該類殺蟲劑滲透進入卵殼內,觸殺幼蟲；二是幼蟲咬破或吞食卵殼時胃毒致死。

面臨的問題1--抗性風險

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年進入我國后,因其獨特的殺蟲機制被廣泛應用于防治小菜蛾。到2010年5月,就已經監測到江西信豐小菜蛾種群對氯蟲苯甲酰胺產生了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生抗性的報道。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2040倍,對氟苯蟲酰胺也產生了800倍的抗性。在國外,小菜蛾對雙酰胺類殺蟲劑也產生了高水平抗性,據Troczkaetal．(2012)報道,泰國小菜蛾田間種群對氯蟲苯甲酰胺的抗性倍數大于200倍,對氟苯蟲酰胺的抗性倍數超過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,12個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特的作用機制對多種害蟲具有優異的防治效果,但害蟲也很容易在較短時間內對其產生抗性。

根據已有報道,該類藥劑在大田使用最多2年即可導致害蟲產生中高等水平的抗性。因此,為更好地應用此類殺蟲藥劑,延長其使用壽命,在已經產生明顯抗性的地區,應暫時停止使用；在尚未產生抗性或者抗性水平較低的地區,應與其它類型且無交互抗性的殺蟲藥劑合理輪換使用,堅決避免雙酰胺類藥劑單一種類的長期重復使用。

面臨的風險2--環境毒性

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

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。生物富集性風險方面,該類化合物對魚類的富集性風險可接受(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、環溴蟲酰胺對蜜蜂的急性經口毒性和接觸毒性表現為高毒。該類殺蟲劑對鳥類急性毒性均為低毒,風險較低,但慢性風險值得關注。氯蟲苯甲酰胺、環溴蟲酰胺和溴氰蟲酰胺3個產品對鳥類的毒性急慢性比達223、222和24.1,尤其是氯蟲苯甲酰胺和環溴蟲酰胺,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生潛在風險。

4、環境毒性

5種典型雙酰胺殺蟲劑的難降解性排序為氟苯蟲酰胺和環溴蟲酰胺＞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種農藥在土壤表面均難光解；氟苯蟲酰胺、環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、環溴蟲酰胺具有水解穩定性,溴氰蟲酰胺、四氯蟲酰胺為中等降解性。水沉積物系統中,氟苯蟲酰胺、環溴蟲酰胺難降解,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種農藥的土壤吸附性排序為氟苯蟲酰胺(中等吸附性)＞四氯蟲酰胺＞環溴蟲酰胺＞氯蟲苯甲酰胺＞溴氰蟲酰胺(難吸附)。

5、總結

雙酰胺類殺蟲劑是繼新煙堿類殺蟲劑之后,最受市場關注的一類產品。該類產品以獨特的作用機理,杰出的產品性能,迅速占領市場,尤其是在鱗翅目害蟲防治領域已經構建了很強的市場地位。其中龍頭老大氯蟲苯甲酰胺在數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品。目前上市的5個雙酰胺類殺蟲劑已經實現了近20億美元的銷售額。

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

參考文獻：

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