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全球最大的植物源殺蟲劑類別——新煙堿類農藥發展概述
2020-07-15 10:26:21 來源:農藥快訊信息網 瀏覽:140

新煙堿類農藥是繼有機磷類、氨基甲酸酯類、擬除蟲菊酯類殺蟲劑之后第四代殺蟲劑,隨著高毒農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……





據相關文獻報道部分新煙堿類農藥對蜜蜂的急性毒性為高毒或劇毒,會導致蜜蜂種群減少,存活與繁殖能力降低;甚至有報道稱對土壤生態系統代表生物蚯蚓高毒。因此今年來不斷由國家組織傳來取消新煙堿類產品登記或禁使用新煙堿類產品的禁令。另外,新煙堿類農藥的抗性問題也是阻止其進一步發展的絆腳石,但作為當今全球最大的一類植物源殺蟲劑,其優秀的防治效果,在短時間內還無法找到替代的產品。


1
發展歷史


自從1978年soloway等人報道了具有殺蟲活性的硝基亞甲基雜環化合物以來,農藥工作者們通過該類化合物官能團的變換,于20世紀80年代中期由德國拜耳公司成功開發出第一個煙堿類農藥——吡蟲啉,其新穎的作用方式、選擇毒性強、高效、廣譜和對環境相容性好等特點,立即引起了人們的注意,國外一些大的農藥公司相繼進入了煙堿類似物研究領域,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的一大熱點。


煙堿作為殺蟲劑使用的歷史可以追溯到17世紀,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年殼牌發展公司先后發現化合物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年將硝蟲噻嗪結構衍生出化合物NTN32692,在此基礎上,吡蟲啉(imidacloprid)在1991年被成功開發上市。1993年,為將吡蟲啉等源自對天然生物堿結構優化得到的殺蟲劑區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類似結構化合物的研發熱潮,開發出多個高效殺蟲劑,目前在全球范圍內開發和使用的新煙堿類農藥主要有12種。新煙堿類和煙堿類殺蟲劑都是相同,區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。


2
作用機理


新煙堿類殺蟲劑的作用機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合,與昆蟲乙酰膽堿(ACh)產生競爭,阻斷中樞神經正常傳導,進而導致昆蟲麻痹、死亡。由于該類殺蟲劑具有獨特的作用機制,與常規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,對用傳統殺蟲劑防治產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。


3
結構


從新煙堿類農藥的結構來看,目前有兩種分類的方法,一種是根據環狀結構將現有的新煙堿類農藥分為兩種系統:五元環和六元環系統,五元環和非環狀系統;另一種是根據取代基的不同將新煙堿類農藥分為三代,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,這也是新煙堿類農藥的發展過程。


4
主要產品開發情況


新煙堿農藥在我國登記劑型分析

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

1.登記劑型品種繁多

新煙堿類農藥目前我國登記劑型有38種,共登記3205個產品。占到我國農藥劑型的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.環境友好型劑型品種較多

參考隨著科技的進步和國家農藥管理的深人,農藥劑型的研發以高效、安全、環保、方便為主要目標,向水基化、顆;、低毒化、多功能化方向發展,新煙堿類農藥環境友好農藥占到已登記農藥品種的59%以上,以懸浮劑、水分散粒劑、懸浮種衣劑等環保劑型作為農藥制劑主體。


5
新煙堿類農藥發展存在問題


新煙堿類農藥的發展近幾年遇到了嚴重的瓶頸,尤其是在毒性和抗性方面。據相關報道新貴氟吡呋喃酮在我國褐飛虱田間種群已產生中等水平抗性。

1.毒性

隨著高毒農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,研究者們發現,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;有效成分及代謝物在花粉和花蜜中殘留,導致蜜蜂種群減少,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系統代表生物蚯蚓高毒。鑒于此,多個國家和組織對部分新煙堿類殺蟲劑的環境風險進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);美國環境保護署取消了12種會傷害蜜蜂的新煙堿類農藥產品登記,2019年5月20日起生效,包含先正達、拜耳旗下產品。取消的12項產品登記中包含7項種衣劑,含噻蟲胺、噻蟲嗪的產品登記。


2.抗性

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

加一段總結性的論述,如基于該類農藥的特點,在農業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險也應引起足夠重視,下一步開發農藥新產品時,需要解決相應問題,盡量開發出一些可替代產品或交替使用的產品……


6
結語


新煙堿類殺蟲劑由于其廣譜、高效、內吸好、且與常規農藥無交互抗性等特點,深受用戶喜愛,在殺蟲劑市場占據了主要地位。但是其暴露出來的風險也應引起足夠重視,下一步開發農藥新產品時,需要解決相應問題,盡量開發出一些可替代產品或交替使用的產品,近年來復配產品的陸續上市或許會給新煙堿類殺蟲劑帶來新的機會和活力?傊,新煙堿類殺蟲劑的未來何去何從,只能且行且看。


作者:北京市植物保護站 羅雪婷、吳迪、尹碩

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