多杀霉素具有触杀及胃毒毒性。其作用方式新颖,害虫在摄入或接触多杀霉素后,该成分会作用于害虫的神经系统,持续激活靶标昆虫烟碱型乙酰胆碱受体,但其结合位点不同于烟碱和吡虫啉,国际杀虫剂抗性行动委员会(IRAC)将多杀霉素分为第五组。多杀霉素可使害虫迅速麻痹、瘫痪,常在1-2天后造成害虫死亡,起效速度快。

多杀霉素可杀灭的害虫种类繁多,而其最大特点体现在有效防控蓟马上。蓟马被列为国内一类农作物病虫害,国内市场尚无有效对抗此类害虫的农药,而多杀霉素系列(还包括乙基多杀菌素)是目前市场上对蓟马唯一有效的杀虫剂品类。另据悉,在防治鳞翅目害虫方面,多杀霉素的功效能够和氯氰菊酯相媲美。

此外,多杀霉素的另一个优点是安全性良好。目前尚未见多杀霉素出现药害的报道。得益于其独特的作用机制,此类产品对哺乳动物、水生动物、鸟类也较为安全。该成分也可生物降解。多杀霉素在中国可用于绿色食品生产中,在美国、欧盟等地允许用于有机种植中。2023年,欧盟更新发布了由科迪华作为主要申请人的多杀霉素再评审初步结果,认为这一热点杀虫剂无内分泌干扰效应,多杀霉素的安全性再获认可。

但多杀霉素也存在限制其市场扩张的缺陷。多杀霉素的生产成本较高,通过刺糖多孢菌发酵生产多杀霉素的产量较低,副产物多,提取工艺复杂等因素导致产品价格较高,制约了多杀霉素的推广。此外,多杀霉素光稳定性不佳,在阳光下会快速降解。因此多杀霉素产品容易出现持效性不理想的问题。

针对持效性问题,陶氏对多杀霉素经过化学结构改造,制成了乙基多杀菌素。该成分同样作用于昆虫神经系统,具有胃毒和触杀作用(IRAC列为第五组),但比多杀霉素具有更广的杀虫谱和更强的功效。其中有两个组分--乙基多杀菌素-J和乙基多杀菌素-L,均获得了美国″总统绿色化学挑战奖″。在国内,乙基多杀菌素已经进入″绿色食品农药使用准则″目录,为绿色食品生产资料。

此外,不少多杀霉素与其他活性成分联合使用以弥补持效性缺陷。

多杀霉素产品登记和应用

中国农药信息网显示,目前(截至2023年12 月16日)国内含多杀霉素的产品共计115个,有81家企业拥有登记证。这其中,多杀霉素原药有8个,悬浮剂81个,水乳剂7个,水分散粒剂6个,饵剂3个,粉剂2个,微乳剂2个,可分散油悬浮剂2个。制剂中,多杀霉素单剂共计70个。与其复配的活性成分及对应产品数量分别为甲维盐9个,茚虫威4个,虫螨腈4个,阿维菌素3个,吡虫啉2个,唑虫酰胺2个,虱螨脲2个,氟蚁腙2个,氯虫苯1,呋虫胺1个,噻虫嗪1个,杀虫环1个。而国内获得乙基多杀菌素(原药、单剂和复配)产品登记的企业仅有科迪华一家(专利期未过)。

表1. 国内获得多杀霉素和乙基多杀菌素原药登记的企业

甲维盐是国内多杀霉素复配产品选用最多的活性成分。该成分是通过阿维菌素半合成的杀虫剂,防治蓟马的速效性好,杀虫谱广,是一种具备高效、低毒、低残留、无公害等特性的杀虫剂。甲维盐与多杀霉素联用依靠双重作用机理,可以延缓抗性发展。此类复配制剂近年来在蔬菜上的应用较多。

在海外,由于种植结构不同,多杀霉素系列在不同地区的常见应用不尽相同。例如,在日本只有颗粒剂和水合剂,产品最主要应用在果蔬和水稻上；在韩国主要用于果蔬；在越南主要用于水稻,其次是应用在果蔬上。而在澳大利亚,此类产品多用于果蔬,防治果蝇(来源：BioEx 2023中王彭的报告)。

鉴于此类产品具备的特点,在实际应用中有以下几点建议：

1)多杀霉素系列产品在害虫低虫龄阶段的防治效果优于高虫龄,因此建议提前使用。

2)与甲维盐、虫螨腈等成分联合使用,能够改善抗虫的速效性和持效性。

3)此类产品没有内吸性,因此液体制剂在使用时应做到喷匀喷细,也可搭配具备内吸性的杀虫剂使用。

4)多杀霉素和乙基多杀菌素已出现交互抗性,在抗性治理中需避免二者轮用。

5)研究显示多杀霉素系列对蜜蜂的毒性较高,使用时应注意远离授粉蜜蜂。

领先企业布局市场

作为最早布局多杀霉素系列产品的企业,科迪华(原陶氏)目前依旧是此类产品重要的供应商。据公司介绍,其在澳大利亚销售的Naturalure^®(含多杀霉素、引诱剂和保湿剂)已成为该国各地果树和葡萄作物中防治果蝇的首选产品之一,得到了广泛的使用,产品在炎热条件下也能保持活性,还获得了有机认证。在中国,科迪华已不再销售多杀霉素产品,取而代之的是乙基多杀菌素制剂,如爱多乐^®,可用于防治水稻二化螟、稻纵卷叶螟、豇豆豆荚螟和黄瓜美洲斑潜蝇。

2022年,科迪华庆祝其斥资2.42亿美元的乙基多杀菌素和多杀霉素扩产项目完工。这一位于美国密歇根州Midland I-Park的项目旨在满足市场对其多杀霉素系列产品不断增长的需求。加上此前在Harbour Beach建设的此类产品扩产项目,科迪华多杀霉素系列的产能将提高50%。此次扩产解决了100多个国家/地区客户对于250多种作物的植保解决方案的需求。

在国内,齐鲁制药集团在研发多杀霉素上也取得了技术突破。公司经过十多年的研究和摸索,攻克了工艺难关,于2017年成功开发并商业化供应多杀霉素,在此类产品技术创新和生产供货等方面国内领先。据齐鲁制药集团介绍,其呼伦贝尔基地建设项目投产后,公司多杀霉素产能将有极大提升,据多杀霉素产能将超过1500吨。

齐鲁制药集团已推出多款多杀霉素制剂,如10%多杀霉素悬浮剂(华星^®老杀^®、齐星捍清速^®、齐星蓟统领^®)、480克/升多杀霉素悬浮剂(齐星班治^®,齐星蓟无名^®)、0.5%多杀霉素粉剂(华星功臣^®)、20%多杀･甲维盐悬浮剂(齐星蛙盾^®),为种植者提供了防治小菜蛾、细斜纹夜蛾、果蝇、蓟马等害虫的新的选择。

布局全球多杀霉素业务的三浦百草多年前将多杀霉素设定为战略研发产品。公司于2018年在国内取得了多杀霉素原药登记,目前已在全球60多个国家和地区进行了登记布局,同时拥有国内的制剂登记4个,正在登记中的复配产品2个。三浦百草多杀霉素产品通过在技术方面不断创新,提高了多杀霉素的适用性和经济性,扩大了应用范围。据悉,三浦百草也在扩大多杀霉素的产能。其二期项目即将投产,届时公司的多杀霉素产能将会翻倍。

三浦百草多杀霉素(2.5%、5%、480克/升)目前在国内黄瓜、豆角、花卉、茄子、辣椒、石榴等作物防治蓟马上得到了广泛的推广和应用,效果表现优异；同时在蔬菜青虫、花生小菜蛾、大葱葱管虫、水稻稻纵卷叶螟等作物害虫上试验推广。

2023年7月20日观察到豆角蓟马数量多,基本爬满在作物上,当日施用三浦百草的利净(含多杀霉素),24小时跟踪蓟马情况,死虫基本都落在了叶片上,死虫率约70%。

2023年6月10日记录黄瓜花中蓟马藏在花蕊里,粗略统计虫口有8头,当日使用三浦百草多杀霉素+甲维盐,次日观察到花中蓟马活虫0个。

未来前景

近年来有害生物综合治理方式的应用逐年扩大,尤其是在农业领域,对绿色农药、生物农药的需求逐年增加,多杀霉素系列产品的市场未来仍将持续增长。此外,随着更多新产能的建成并投放,多杀霉素系列在我国的应用将持续上升。

尽管前景被人看好,但多杀霉素系列市场的快速扩大仍被一些因素限制。陶氏益农开发的多杀霉素和乙基多杀菌素,以及先正达开发的阿维菌素和甲维盐,被称为是发酵产品类杀虫剂中的″四大天王″,共占全球发酵产品类杀虫剂销售额的约90%。阿维菌素和甲维盐与多杀霉素的市场重合度高,对多杀霉素市场显著扩大造成一定限制。不过环保部在2017年将阿维菌素列入″高污染、高风险″行列后,其销量正在下降。阿维菌素经欧盟再评审之后,由于对鸟类、野生哺乳动物、水生无脊椎动物、蜜蜂、非靶标节肢动物等均具有较高的风险,于2023年被限制为仅能在温室大棚中使用。来自阿维菌素的竞争正在下降。

此外,多杀霉素系列的生产成本较高,农民会对高价产品的效果有较高的期望。不过对此已有企业在攻克生产难题上取得了进展,除了实现多杀霉素的大规模生产,还提高了多杀霉素中活性更强的spinosyn A的占比。一些企业还在剂型上突破创新,例如三浦百草的多杀霉素除了拥有最常见的悬浮剂外,还具备片剂、引诱剂、粉剂等,其中片剂由速释层和缓释层组成,速释层能够在投入水中后快速崩解释放多杀霉素,在短时间内杀灭水域中的害虫,缓释层则能够保护多杀霉素在水中的活性和稳定性,缓慢并长期释放多杀霉素,大幅减少用药。因此,未来多杀霉素价格和功效有望进一步改善。

企业也可通过更多技术研究,开拓与其他产品的差异化之路。多杀霉素化学合成困难,因此利用微生物发酵的生物合成受到青睐,但刺糖多孢菌较难培养,且遗传操作困难,克隆多杀霉素生物合成途径,并在易于遗传操纵的细菌中进行异源表达,是高效生产多杀霉素的重要研究方向。在此基础上,通过对基因族进行改造,实现高活性多杀霉素衍生物(如丁烯基多杀菌素)的表达[1],也是提高多杀霉素类产品活性的研究方向--不过新活性成分登记难度大。多杀霉素系列产品在生产效率、成本、产能和功效方面陆续改善后,未来将赢得更大的市场份额。

另一方面,随着行业产量扩大,企业之间的竞争也将加剧。国内企业在扩大多杀霉素市场方面,可通过扩作登记,开发更多与农药的联用方案,开拓西北、西南这些多杀霉素应用尚且较少地区的作物市场,此外也可发展花卉、兽药、储粮害虫防治等细分市场。做好市场定位对发展多杀霉素业务至关重要。