孫星星+張俊喜+周加春+蘇建亞+李紅陽+顧慧玲+徐文華

摘要： 氰氟蟲腙是一種新型的鈉離子通道抑制劑，作用機制獨特，未發(fā)現(xiàn)氰氟蟲腙與現(xiàn)有殺蟲劑存在交互抗性。對氰氟蟲腙的研發(fā)歷史、殺蟲譜、作用機制、結合位點、抗性情況進行綜合評估，以期闡明氰氟蟲腙在害蟲抗藥性治理以及農(nóng)藥安全使用方面的重要性。

關鍵詞： 氰氟蟲腙；作用機制；結合位點；抗藥性

中圖分類號： S482.3+7 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2016）03-0150-03

化學防治是國內(nèi)外控制農(nóng)業(yè)害蟲的最常用方法，尤其是在害蟲大發(fā)生的情況下，化學防治對及時控制害蟲危害起著關鍵作用。隨著化學農(nóng)藥的大量使用，害蟲的抗藥性增強，如水稻褐飛虱對吡蟲啉產(chǎn)生了極高水平的抗性，2005年水稻褐飛虱給水稻生產(chǎn)帶來了嚴重損失；棉鈴蟲對擬除蟲菊酯類殺蟲劑產(chǎn)生了極高水平的抗藥性，20世紀90年代初棉鈴蟲嚴重影響了我國棉花生產(chǎn)。氰氟蟲腙（metaflumizone）作為一種新型鈉離子通道阻斷類殺蟲劑被研發(fā)出來并投入使用，以往關于氰氟蟲腙的研究比較分散。本文對氰氟蟲腙的作用機制、結合位點及昆蟲的抗藥性情況進行綜述，以期進一步闡明氰氟蟲腙的使用價值。

1 氰氟蟲腙簡介

氰氟蟲腙是一種新型的縮氨基脲類殺蟲劑，由日本有關農(nóng)藥公司和德國巴斯夫公司聯(lián)合開發(fā)[1-2]。2006 年氰氟蟲腙在哥倫比亞首次登記，以商品名Verismo SC 銷售。隨后在希臘、奧地利、德國等歐盟國家獲準登記，商品名為Alverde。Alverde是240 g/L 懸浮劑，用于防治馬鈴薯甲蟲，以及在溫室西紅柿上防治棉鈴蟲和草地貪夜蛾，在溫室胡椒上防治歐洲玉米螟和其他鱗翅目害蟲，在美國獲準登記用于防治紅火蟻。2008年氰氟蟲腙在我國獲準登記，登記號為LS20082601，主要用于防治甘藍上的小菜蛾、甜菜夜蛾[3]。

氰氟蟲腙的作用機制十分新穎，在昆蟲體內(nèi)不須要被生物激活，其作用方式主要是通過胃毒作用[4]，因此對于具有咀嚼式口器的鱗翅目幼蟲和鞘翅目幼蟲、成蟲有特效，如鱗翅目的甜菜夜蛾[5]、稻縱卷葉螟和小菜蛾等[2，6]，鞘翅目的葉甲類（馬鈴薯葉甲）[7]、跳甲類（黃條跳甲）等。氰氟蟲腙還對衛(wèi)生害蟲的防治效果顯著，對防治跳蚤有特效[8-11]。國外報道較多的是氰氟蟲腙與殺螨劑雙甲脒混用可有效殺死蜱類（血紅肩頭蜱、變異革蜱、美洲鈍眼蜱、肩突硬蜱等）[12-16]。氰氟蟲腙對于半翅目的蝽類，膜翅目的螞蟻、白蟻、紅火蟻[17-18]，雙翅目的家蠅[19-20]，蜚蠊目的蟑螂，也具有較好的防治潛力。

氰氟蟲腙是從一種吡唑啉殺蟲劑中分離得到的[21]，吡唑啉類殺蟲劑對鱗翅目、鞘翅目的昆蟲有很好的殺滅效果，同時它們獨特的化學結構與其他殺蟲劑之間不容易產(chǎn)生交互抗性。最初的吡唑啉類殺蟲劑雖然對害蟲有較好的殺滅效果，但由于其較高的親脂性和生物體內(nèi)富集的能力，導致其未能成功商業(yè)化生產(chǎn)。后來隨著不斷改進，茚蟲威成為第1種從吡唑啉類化合物演化而來并登記使用的殺蟲劑，隨后氰氟蟲腙也由于其理想的殺蟲效果和較高的穩(wěn)定性被用來防治害蟲。圖1是吡唑啉類化合物合成縮氨基脲類（氰氟蟲腙）和二嗪類（茚蟲威）殺蟲劑的過程。

2 氰氟蟲腙的作用機制與結合位點

2.1 氰氟蟲腙中毒癥狀

氰氟蟲腙對靶標害蟲的殺滅效果卓越，且在害蟲任何生育期的效果都十分明顯。與常規(guī)殺蟲劑相比，氰氟蟲腙具有全新的作用機制，是神經(jīng)元鈉離子通道阻斷劑[4]。氰氟蟲腙通過選擇性地結合到緩慢失活的鈉離子通道上，阻斷鈉離子通過軸突膜，進而抑制神經(jīng)沖動，導致蟲體過度放松、麻痹，最終死亡[22]。筆者曾使用氰氟蟲腙進行甜菜夜蛾的抗藥性篩選試驗，初孵的甜菜夜蛾幼蟲取食混有氰氟蟲腙的人工飼料數(shù)小時后停止取食，行動緩慢，但不會立刻死亡，若不進行其他處理，處理后的幼蟲能夠存活7～10 d，但生長發(fā)育停止，保持1齡狀態(tài)（正常生長情況下可生長至3齡）。該癥狀與昆蟲注射其他鈉離子通道阻斷類殺蟲劑相同，稱為“假麻痹”[23]，該狀態(tài)不可逆轉，但若有外界的機械刺激仍會做出一定反應。

2.2 V787是氰氟蟲腙與昆蟲獨特的結合位點

氰氟蟲腙與其他鈉通道抑制劑作用機制相同，都是優(yōu)先選擇與緩慢失活狀態(tài)的鈉通道結合，形成一種穩(wěn)定、長期的復合體，在該狀態(tài)下鈉電流被阻斷，不能形成動作電位，昆蟲處于假死狀態(tài)（假麻痹），最終死亡。

鈉離子通道阻斷劑（SCI）可分為醫(yī)療藥物類、殺蟲劑類，鈉離子通道阻斷類藥物主要有局部麻醉劑（汀卡因、利多卡因）、抗痙攣藥物（苯妥因）、抗心律失常藥物等；鈉離子通道阻斷類殺蟲劑則主要包括PH60-41、RH3421、茚蟲威（DCJW）、氰氟蟲腙等。最初有藥理學證據(jù)表明，鈉離子通道阻斷類殺蟲劑與藥物可能存在共同的作用位點：Payne等發(fā)現(xiàn)，RH3421與局部麻醉劑汀卡因會在BTX-B結合到大鼠腦部鈉離子通道時相互競爭[24]；抗痙攣藥物苯妥因可以競爭性地抑制DCJW、RH3421結合到小鼠Nav1.4的能力[25]；von Stein等研究發(fā)現(xiàn)，氰氟蟲腙與利多卡因在結合到小鼠Nav1.4時會出現(xiàn)競爭性抑制現(xiàn)象[23]。但上述試驗都是在哺乳動物體內(nèi)完成的，在昆蟲體內(nèi)的結合位點是否與哺乳動物一致，還須進一步探討。

鈉離子通道有4個結構域，每個結構域有6個跨膜區(qū)。目前報道的關于鈉通道抑制劑與哺乳動物地結合位點主要有2個，都處于第4結構域的第6跨膜區(qū)上，分別是Phe1579、Tyr1586。在哺乳動物體內(nèi)，采取定點突變技術用丙氨酸替代Phe1579，發(fā)現(xiàn)RH3421、RH4841、DCJW、氰氟蟲腙對小鼠 Nav1.4 的阻斷能力明顯下降[26-27]。然而，在德國蜚蠊中氨基酸同源（Phe1817）取代后發(fā)現(xiàn)茚蟲威、DCJW對鈉通道的抑制能力沒有明顯變化，而氰氟蟲腙對鈉通道的阻斷能力卻有所提高；在隨后試驗中發(fā)現(xiàn)，利多卡因在Phe1817被丙氨酸取代后對鈉通道的阻斷能力顯著下降[28]。以上表明，Phe1817是鈉離子阻斷類藥物在昆蟲體內(nèi)的1個結合位點，但并不是鈉離子通道阻斷類殺蟲劑（茚蟲威、DCJW、氰氟蟲腙）的結合位點；Tyr1586也不是鈉離子通道阻斷類藥劑對昆蟲的結合位點。

von Stein等研究發(fā)現(xiàn)，鈉通道第2結構域第6跨膜區(qū)的V787是氰氟蟲腙與昆蟲的1個獨特結合位點，用丙氨酸取代V787后，氰氟蟲腙與鈉通道的結合能力顯著下降，而茚蟲威、RH3421、DCJW與鈉通道的結合能力卻沒有顯著變化，因此該位點不是RH3421、茚蟲威、DCJW的結合位點[23]。

2.3 暫未發(fā)現(xiàn)氰氟蟲腙與其他殺蟲劑存在交互抗性

由于氰氟蟲腙獨特的化學結構和新穎的作用方式，目前尚未發(fā)現(xiàn)氰氟蟲腙與有機磷類、氨基甲酸酯類[7]、擬除蟲菊酯類、煙堿類、阿維菌素[29]、苯甲?；孱惔嬖诮换タ剐?。筆者也曾對甜菜夜蛾進行氰氟蟲腙的抗藥性篩選，經(jīng)過連續(xù)10代選育，抗性倍數(shù)由60.3倍上升到370.4倍（浸葉法），抗性由高水平上升到極高水平，但茚蟲威的抗性與篩選前沒有顯著差異，可以發(fā)現(xiàn)氰氟蟲腙與茚蟲威之間也不存在交互抗性。

3 氰氟蟲腙的抗藥性及亞致死效應研究

3.1 昆蟲對氰氟蟲腙的抗藥性現(xiàn)狀

韓文素等報道，河北省張家口地區(qū)田間小菜蛾種群對氰氟蟲腙等的抗性倍數(shù)為0.92倍，仍然十分敏感[30]。梁育喆等研究表明，廣西3個小菜蛾種群對氰氟蟲腙的抗性為1.02～296倍[31]。Hitchner等研究表明，北美地區(qū)25個種群馬鈴薯甲蟲對氰氟蟲腙的LC50為0.57～1.31 mg/L[7]。 Khakame等監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，與室內(nèi)敏感種群相比，中國14個地區(qū)29個種群小菜蛾對氰氟蟲腙的抗性均低于5倍，LC50為1.34～6.55 mg/L[32]。林鈺婷等使用點滴法測定表明，氰氟蟲腙對湖南省長沙市小菜蛾3齡幼蟲的LC50為11.17 mg/L[33]。

Su等分別于2011、2012年對廣東省惠州市甜菜夜蛾進行氰氟蟲腙的抗性監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，當?shù)靥鸩艘苟攴N群對氰氟蟲腙產(chǎn)生了高—極高水平抗性，2011年的抗性甚至達到941.6倍，2012年也達到60.3倍[34]，這是國內(nèi)外首次關于昆蟲對氰氟蟲腙產(chǎn)生極高水平抗性的報道。

3.2 氰氟蟲腙對昆蟲的亞致死效應

馬鳳娟等研究了亞致死濃度（LC15、LC25）氰氟蟲腙對甜菜夜蛾的影響，結果發(fā)現(xiàn)處理組甜菜夜蛾化蛹率、羽化率、產(chǎn)卵量顯著低于對照組，LC15、LC25氰氟蟲腙處理后親代出現(xiàn)畸蛹率的概率分別比對照提高了10.5%、14.4%，子代分別提高了4.1%、5.8%，同時發(fā)現(xiàn)氰氟蟲腙處理后卵的孵化率、幼蟲存活率、蛹期和成蟲期都比對照組有所降低，處理組也表現(xiàn)出成蟲的產(chǎn)卵前期顯著延長和雌蟲的繁殖能力顯著下降的現(xiàn)象[35]。韓文素等研究氰氟蟲腙亞致死劑量（LC25）對小菜蛾阿維菌素抗性和敏感種群的亞致死效應，結果發(fā)現(xiàn)處理組化蛹率、蛹質量、羽化率、成蟲繁殖力比對照組顯著降低，但蛹歷期比對照組延長，成蟲產(chǎn)卵期和壽命顯著縮短，同時親代卵的孵化率、幼蟲存活率降低，發(fā)育期延長[36]。Zhang等使用亞致死濃度氰氟蟲腙處理小菜蛾3齡幼蟲，結果發(fā)現(xiàn)處理組化蛹率、蛹質量、蛹期顯著低于對照組，但處理組的平均世代壽命比對照組顯著延長[37]。陳洪凡等用亞致死劑量（LC50）的氰氟蟲腙處理小菜蛾種群后，親代種群表現(xiàn)為化蛹率、蛹質量、羽化率、繁殖力顯著降低，蛹期明顯延長，成蟲壽命顯著縮短，子代種群表現(xiàn)為卵孵化率和平均單雌產(chǎn)卵量顯著下降，幼蟲、蛹的歷期顯著延長[38]。

在低濃度氰氟蟲腙處理下昆蟲雖然不會立刻死亡，但對親代和子代均表現(xiàn)出嚴重影響。低濃度氰氟蟲腙處理后害蟲對作物的危害也顯著下降，甚至幾乎沒有危害。

4 結論與展望

氰氟蟲腙是繼茚蟲威之后另一成功商業(yè)化的鈉離子通道阻斷殺蟲劑，與現(xiàn)有殺蟲劑都不存在交互抗性，是對害蟲抗性綜合治理策略的強力補充。氰氟蟲腙將成為有機磷類以及擬除蟲菊酯類的重要替代品。同時，氰氟蟲腙對靶標害蟲防治效果卓越，尤其在害蟲的任一生長階段都可表現(xiàn)出優(yōu)異的殺蟲活性，在很大程度上可以適應中國農(nóng)民防治害蟲的習慣。但害蟲對氰氟蟲腙的抗性問題不能忽略，雖然目前氰氟蟲腙對于大多數(shù)害蟲（稻縱卷葉螟、馬鈴薯甲蟲、小菜蛾等）依然保持極好防效，但甜菜夜蛾對氰氟蟲腙已經(jīng)產(chǎn)生了很高的抗性，要做好田間監(jiān)測工作，以期最大限度地延長氰氟蟲腙的使用壽命。

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