杀螨剂是现代农业防治害螨的主要手段。但是近年来杀螨剂新品种上市少,很多品种已使用多年并且多种杀螨剂品种存有交互抗性,并且由于人为使用不当等原因,农业害螨抗药性问题曰趋严重。因此开发结构新颖、作用机制独特的新型高效杀螨剂,合理使用杀螨剂,成为农业害螨的防治关键。
正在开发的新型杀螨剂
除以上在中国农药信息网上登记的现有杀螨剂外,还有通过查阅相关文献得知的部分己在国外登记上市或即将上市的杀螨剂新品种,以及一些相关专利中提到的具有杀螨活性的相关化合物。如Pyflubumide、Flometoquin、Acynonapyr.硫醚类化合物、3-(2,6-二氟苯基)-1,2,4噁二唑类化合物、吡唑类化合物。具体性能如下。
1.Pyflubumide
Pyflubumide是一种甲酰苯胺类新型杀螨剂,其分子式为C25H31F6N3O3,由日本农药株式会社研发。目前,Pyflubumide己在日本和韩国登记上市,但在我国未见登记。Pyflubumide为呼吸链抑制剂,主要通过抑制琥珀酸脱氢酶使琥珀酸无法氧化为延胡索酸,从而使害螨线粒体呼吸链受到抑制而致其死亡。Pyflubumide对叶螨、全抓螨有良好的防治效果,但对跗线螨和瘿螨活性较差。同时,Pyflubumide对害螨天敌及其他益虫毒性极低。
2.Flometoquin
Flometoquin是一种喹啉类中毒杀虫杀螨剂,其分子式为C22H20F3NO5,由明治制果制药公司与日本化药有限公司共同开发。Flome-toquin己于2018年在日本登记上市,但在我国未见登记。Flometoquin具有触杀及胃毒作用,但不具有植物内吸传导性。Flometoquin为线粒体呼吸链复合物in(细胞色素C氧化还原酶)抑制剂,作用于线粒体内膜还原Qi位点,从而抑制害虫害螨线粒体电子传递及呼吸作用,使能量转换受阻最终使其死亡。Flometoquin在用做杀螨剂时对蜱螨目害虫有良好的杀螨活性,并且对有益生物安全。
3.Acynonapyr
Acynonapyr是一种氮杂环类杀螨剂,其分子式为C24H26F6N2O3,由日本曹达株式会社研制,Acynonapyr未见上市报道。Acynonapyr为谷氨酸受体抑制剂,通过抑制谷氨酸受体可使神经信号传导受阻,害螨表现为行动失调最终死亡。Acynonapyr对柑橙树红蜘蛛、苹果树红蜘蛛等农业害螨均有良好防治效果,并且与现有杀螨剂无交互抗性。
4.硫醚类化合物
2019年,德国拜耳股份有限公司在专利(WO2019/076749A)中公开了化合物I结构式,其中交叉双键表示该化合物可能存在E-,Z-同分异构体即五元环存在不同方向。化合物I具有杀虫、杀螨、杀线虫活性。对柑橙、蔬菜、棉花、菠萝、坚果等作物上的蜱螨均有良好防治效果。
根据沈阳中化农药化工研发有限公司专利(CN105541682A),具有优异的杀螨活性,可用于防治各种螨害。其中化合物1、2、3在药液质量浓度为100 m/L时对朱砂叶螨的致死率均为100%；化含物l在药液质量浓度为5mg/L时,对朱砂叶螨的致死率为100%。
5.3-(2,6-=氟苯基)-1,2,4恶噁唑类化合物
青岛科技大学专利(CN109320471A)中公开了3-(2,6-_氟苯基)-l,2,4噁二唑类化合物具有杀虫杀螨活性。其一系列化合物设计主要由美国孟山都技术有限责任公司专利(CN104054719A)中提及的活性化合物KC和乙螨唑进行活性结构拼接及修饰得到。根据专利得知,通式I实施例主要针对小菜蛾幼虫及螨卵具有良好的致死活性,但对其他种类害虫害螨及形态并未提及。同时通式I实施例还具有对人畜及有益生物低毒性、易降解、环境相容性好的特点。
6.吡唑类化合物
西安近代化学研究所专利(CN109553577A)公开了含吡唑结构的一些化合物具有杀螨活性。其主要利用活性亚结构拼接原理,将吡唑与活性亚结构进行有效拼接,从而筛选出具有高杀螨活性的化合物。通过专利得知该类化合物对朱砂叶螨成螨具有良好杀螨活性。同时该类化合物还具有用量低、安全性高等特点。
此外,南开大学也公开了一系列吡唑类化合物专利如CN110041260A、CN109970650A,CN109970651A、CN109970653A。这些专利通式具有杀菌杀螨杀虫活性,主要通过对琥珀酸脱氢酶的抑制作用使琥珀酸无法氧化为延胡索酸,从而使线粒体呼吸链无法完成来达到杀菌、杀螨、杀虫的目的。
总结和讨论
总结杀螨剂的机制、结构、剂型、防效的相关信息发现,目前杀螨剂在机制上主要可分为神经毒剂、呼吸毒剂、生长调剂等几类,其中神经毒剂与呼吸毒剂的机制研究相对较透澈。在剂型上则以分散性、稳定性较好的乳油与水分散粒剂为主要剂型,而在重要的田间防治效果方面,杀蝻剂在防治未发生抗药性的农业害螨时,其防效普遍可达到90%以上。
但农业害螨抗性的发展是十分迅速的,一些杀螨剂比如阿维菌素、噻螨酮、四螨嗪、联苯肼酯、丙溴磷、哒螨灵、乙唑螨腈、腈吡螨酯、虫螨腈、丁氟螨酯、甲氰菊酯、炔螨特、氨基甲酸酯类及一些传统有机磷类,在使用时间及频次增加后其防效下降严重。此外,人为不当使用杀螨剂也造成了害螨抗性在种间及区域上的极不平衡,比如物种方面,二斑叶螨对阿维菌素的抗性已普遍到达高抗水平,但朱砂叶螨对阿维菌素的抗性却在低抗水平；地区方面,两个地区的二斑叶螨对丁氟螨酯的抗性出现了一个高抗水平,一个低抗水平。所以以上的种种现象会使得现有杀螨剂在未来将越来越难以防治害螨。
为此,研究高效低毒的新型杀螨剂及培养正确的杀螨剂使用习惯是十分必要的。在对于新型杀螨剂的开发上目前主要有两个方向：
一个是基于现有杀螨剂进行相关化合物衍生物的研究,比如乙螨唑类、卢.酮腈类、四嗪类、季酮酸内酉旨类等,其中β-酮腈及其衍生物的代表为丁氟螨酯、乙唑螨腈、腈吡螨酯、SYP-10898等；四嗪类及其衍生物的代表为四螨嗪与氟螨嗪等；季酮酸内酯类及其衍生物的代表为螺螨酯、螺甲蛹酯和螺虫乙酯等,而乙螨唑类未见高活性衍生物报道。
另一个是基于机理研发的具有全新结构的杀螨剂,但由于目前对杀螨机制及农业害螨的抗性机制研究的不够深入,短时间内很大可能是基于研究较透澈的神经毒剂及呼吸毒剂展开相关研发工作。这一点在未上市的相关杀螨剂上得到了印证,而剂型上,笔者认为变化的可能性不大,短时间内仍将以乳油和水分散粒剂为主。
此外,放眼我国农药的发展,目前杀螨剂的需求仅次于杀虫剂,位列第二位。同时,绿色农业的不断发展也会使一些虽然防效较好但对环境威胁较大的杀螨剂面临退役,比如有机磷类、有机锡类等,以及在专利层面上一些国内登记或未登记的杀螨剂专利面临或已经到期,比如丁氟螨酯2023年到期；联苯肼酯、氟螨嗪、乙螨唑、螺螨酯、螺甲螨酯、螺虫乙酯等专利均己到期。以上这些都会刺激杀螨剂的不断进步与发展。因此,杀螨剂的开发具有广阔的前景。
作者:杨旭,孙洪扬,高一星,张静,张立新(沈阳化工大学功能分子研究所,辽宁省绿色功能分子设计与开发重点实验室,沈阳市靶向农药重点实验室,沈阳110142)