第一章 农药及农药学

第 一 章 农 药 的 基 本 概 念 及 农 药 学 的 研 究 范 畴 第 一 节 农 药 的 基 本 概 念 一 农 药 的 含 义 与 分 类 1. 农 药 的 定 义 农 药 (Pesticide) 主 要 是 指 用 于 预 防 消 灭 或 者 控 制 农 业 林 业 的 病 虫 草 和 其 他 有 害 生 物 以 及 有 目 的 地 调 节 植 物 昆 虫 生 长 的 化 学 品 这 里 所 说 的 化 学 品 可 以 是 人 工 合 成 的, 也 可 以 是 天 然 的 动 植 物 及 微 生 物 的 代 谢 产 物, 但 不 论 是 人 工 合 成 的 化 合 物 还 是 天 然 产 物, 作 为 农 药 都 应 具 备 两 种 基 本 属 性 : 具 有 确 定 的 分 子 结 构, 在 一 定 剂 量 范 围 内 对 靶 标 生 物 有 显 著 的 生 物 活 性 因 此 诸 如 寄 生 蜂 捕 食 螨 致 病 细 菌 病 毒 等 所 谓 生 物 农 药 不 属 于 本 书 所 述 的 农 药 范 畴 需 要 指 出 的 是, 对 于 农 药 的 含 义 和 范 围, 不 同 的 时 代 不 同 的 国 家 和 地 区 都 有 差 别 如 美 国, 早 期 曾 将 农 药 称 之 为 有 经 济 价 值 的 毒 剂 (Economic poison), 后 又 称 之 为 农 用 化 学 品 (Agricultural chemicals), 甚 至 称 之 为 农 用 化 学 调 控 剂 (Agricultural bioregulators), 欧 洲 亦 称 之 为 农 用 化 学 品 (Agrichemicals), 当 前 在 国 际 文 献 中 已 通 用 Pesticide 一 词 2. 农 药 的 分 类 农 药 手 册 (The pesticide manual) 第 14 版 记 录 全 世 界 商 品 农 药 1524 种 为 了 便 于 研 究 与 使 用, 可 从 不 同 的 角 度 对 其 进 行 分 类 一 般 是 按 功 能 和 用 途 将 农 药 分 成 杀 虫 剂 杀 螨 剂 杀 菌 剂 除 草 剂 杀 鼠 剂 及 植 物 生 长 调 节 剂 等 若 干 大 类, 然 后 再 将 每 一 大 类 按 化 学 结 构 或 作 用 方 式 细 分 以 杀 虫 剂 为 例, 可 以 按 化 学 结 构 分 成 若 干 类 别, 如 : 有 机 氯 类 杀 虫 剂 如 滴 滴 涕 六 六 六 狄 氏 剂 等 有 机 磷 类 杀 虫 剂 如 敌 敌 畏 辛 硫 磷 马 拉 硫 磷 等 氨 基 甲 酸 酯 类 杀 虫 剂 如 西 维 因 速 灭 威 抗 蚜 威 涕 灭 威 克 百 威 双 氧 威 等 拟 除 虫 菊 酯 类 杀 虫 剂 如 丙 烯 菊 酯 甲 氰 菊 酯 氰 戊 菊 酯 溴 氰 菊 酯 等 沙 蚕 毒 素 类 杀 虫 剂 如 杀 螟 丹 杀 虫 双 杀 虫 环 等 新 烟 碱 类 ( 氯 化 烟 酰 类 ) 杀 虫 剂 如 吡 虫 啉 啶 虫 脒 等 亦 可 按 作 用 方 式 分 成 若 干 类 别, 如 : 胃 毒 剂 (Stomach poison) 药 剂 伴 随 害 虫 取 食 活 动 通 过 口 器 及 消 化 系 统 进 入 体 内 起 毒 杀 作 用 的 一 类 杀 虫 剂 当 代 合 成 杀 虫 剂 中, 极 少 有 纯 粹 的 胃 毒 剂 触 杀 剂 (Contact poison) 药 剂 通 过 害 虫 体 壁 侵 入 体 内 起 毒 杀 作 用 的 一 类 杀 虫 剂 当 代 合 成 杀 虫 剂 中 绝 大 多 数 都 可 称 作 触 杀 剂 熏 蒸 剂 (Fumigant) 药 剂 以 气 体 状 态 通 过 害 虫 的 呼 吸 系 统 进 入 体 内 起 毒 杀 作 用 的 一 类 杀 虫 剂 特 异 性 杀 虫 剂 (Special action insecticide) 这 是 一 类 并 不 直 接 杀 死 害 虫, 而 是 通 过 干 扰 昆 虫 的 1

行 为 影 响 昆 虫 的 生 长 发 育 而 控 制 其 危 害 的 药 剂, 如 昆 虫 拒 食 剂 诱 引 剂 驱 避 剂 或 昆 虫 生 长 调 节 剂 等 二 毒 力 与 药 效 毒 力 (Toxicity) 是 指 在 一 定 条 件 下 某 种 农 药 对 某 种 供 试 有 害 生 物 作 用 的 性 质 和 程 度, 即 内 在 的 毒 杀 能 力 杀 虫 剂 毒 力 大 小 常 以 致 死 中 量 致 死 中 浓 度 表 示, 其 值 越 小, 毒 力 越 大 致 死 中 量 (Median lethal dose), 杀 死 供 试 昆 虫 种 群 一 半 个 体 所 需 的 剂 量 常 以 LD 50 表 示, 其 单 位 有 两 种 一 种 是 以 供 试 昆 虫 个 体 所 接 受 的 药 量 为 单 位, 如 μg( 药 量 )/ 头 ( 昆 虫 ), 另 一 种 是 以 供 试 昆 虫 单 位 体 重 所 接 受 的 药 量 为 单 位, 如 μg( 药 量 )/g( 昆 虫 ) 致 死 中 浓 度 (Median lethal concentration), 杀 死 供 试 昆 虫 种 群 一 半 个 体 所 需 的 浓 度 常 以 LC 50 表 示, 单 位 为 μg( 有 效 成 分 质 量 数 )/ml( 药 液 容 积 ) 杀 菌 剂 和 除 草 剂 毒 力 大 小 常 以 有 效 中 浓 度 表 示, 其 值 越 小, 毒 力 越 大 有 效 中 浓 度 (Median effective concentration), 引 起 供 试 生 物 群 体 的 半 数 产 生 某 种 药 剂 反 应 的 浓 度 常 以 EC50 表 示, 单 位 为 mg( 有 效 成 分 质 量 数 )/L( 药 液 容 积 ) 或 μg( 有 效 成 分 质 量 数 )/ml( 药 液 容 积 ) 药 效 (Effectiveness of pesticide) 是 指 某 药 剂 在 大 田 实 际 生 产 中 对 某 种 有 害 生 物 的 防 治 效 果 表 示 药 效 的 指 标 有 三 类 :1 施 药 防 治 前 后 有 害 生 物 种 群 数 量 的 变 化 ;2 施 药 前 后 有 害 生 物 危 害 程 度 的 变 化 ;3 施 药 与 不 施 药 作 物 收 获 量 变 化 毒 力 和 药 效 都 是 药 剂 对 有 害 生 物 作 用 强 度 的 量 度 一 般 来 说, 毒 力 是 药 效 的 基 础, 但 毒 力 并 不 等 于 药 效, 而 且 在 某 些 情 况 下, 一 种 农 药 的 毒 力 强 大 并 不 一 定 药 效 就 好 毒 力 是 药 剂 本 身 ( 纯 品 或 原 药 ) 对 供 试 生 物 作 用 的 结 果, 一 般 是 在 室 内 相 对 严 格 控 制 的 条 件 下 采 用 比 较 精 密 的 标 准 化 方 法 测 定 的 结 果, 而 药 效 则 是 在 田 间 条 件 下 施 用 某 种 农 药 制 剂 ( 除 有 效 成 分 外, 还 有 多 种 助 剂 ) 对 有 害 生 物 的 防 治 效 果 显 然, 除 了 药 剂 本 身 外, 某 些 因 素 如 制 剂 形 态 加 工 方 法 喷 施 方 法 和 质 量, 有 害 生 物 的 生 长 发 育 阶 段, 特 别 是 湿 度 温 度 光 照 土 壤 等 环 境 条 件 都 对 药 效 有 显 著 影 响 三 毒 性 与 药 害 ( 一 ) 毒 性 毒 性 (Toxicity) 实 际 上 就 是 农 药 对 高 等 动 物 的 毒 力 常 以 大 鼠 通 过 经 口 经 皮 吸 入 等 方 法 给 药 测 定 农 药 的 毒 害 程 度, 推 测 其 对 人 畜 潜 在 的 危 险 性 农 药 对 高 等 动 物 的 毒 性 通 常 分 为 三 类 : 1. 急 性 毒 性 (Acute toxicity) 指 农 药 一 次 大 剂 量 或 24h 内 多 次 小 剂 量 对 供 试 动 物 ( 如 大 鼠 ) 作 用 的 性 质 和 程 度 经 口 毒 性 和 经 皮 毒 性 均 以 致 死 中 量 LD 50 表 示, 单 位 为 mg/kg, 而 吸 入 毒 性 则 以 致 死 中 浓 度 LC 50 表 示, 单 位 为 mg/l 或 mg/m 3, 显 然, 某 种 农 药 的 LD 50 值 或 LC 50 值 越 小, 则 这 种 农 药 的 毒 性 越 大 我 国 目 前 规 定 的 农 药 急 性 毒 性 分 级 暂 行 标 准 如 表 1-1 所 示 表 1-1 中 国 农 药 急 性 毒 性 分 级 标 准 2

毒 性 分 级 经 口 半 数 致 死 量 (mg/kg) 经 皮 半 数 致 死 量 (mg/kg) 吸 入 半 数 致 死 量 (mg/m 3 ) 剧 毒 <5 <20 <20 高 毒 5~50 20~200 20~200 中 等 毒 50~500 200~2000 200~2000 低 毒 >500 >2000 >2000 2. 亚 急 性 毒 性 (Subacute toxicity) 指 农 药 对 供 试 动 物 多 次 重 复 作 用 后 产 生 的 毒 性, 给 药 期 限 为 14~28d, 每 周 给 药 7 次 亚 急 性 毒 性 主 要 是 考 察 农 药 对 供 试 动 物 引 起 的 各 种 形 态 行 为 生 理 生 化 的 变 异, 检 测 指 标 包 括 :1 动 物 一 般 中 毒 症 状 表 现 体 重 食 物 消 耗 等 ;2 血 液 学 检 查 ;3 临 床 生 化 测 定 ;4 病 理 学 检 查 3. 慢 性 毒 性 (Chronic toxicity) 指 农 药 对 供 试 动 物 长 期 低 剂 量 作 用 后 产 生 的 病 变 反 应, 给 药 期 限 为 1~2 年, 主 要 评 估 农 药 致 癌 致 畸 致 突 变 的 风 险 除 常 规 的 病 理 检 测 生 理 生 化 检 测 外, 还 要 对 其 后 代 的 遗 传 变 异 累 代 繁 殖 等 进 行 观 测 ( 二 ) 药 害 药 害 (Phytotoxicity) 指 农 药 被 施 用 防 治 有 害 生 物 的 同 时 对 被 保 护 的 农 作 物 所 造 成 的 伤 害, 可 分 为 直 接 药 害 和 间 接 药 害 直 接 药 害 指 农 田 施 药 时 对 当 季 被 保 护 农 作 物 造 成 的 伤 害, 而 间 接 药 害 主 要 指 飘 移 药 害 ( 施 药 时 粉 粒 或 雾 滴 飘 移 散 落 在 邻 近 敏 感 作 物 造 成 的 伤 害 ) 残 留 药 害 ( 施 药 后 残 存 于 土 壤 中 的 农 药 对 后 茬 敏 感 作 物 造 成 的 伤 害 ) 及 二 次 药 害 ( 施 药 后 土 壤 或 作 物 秸 秆 中 残 留 农 药 代 谢 产 物 对 后 茬 作 物 造 成 的 伤 害 ) 药 害 的 症 状 表 现 主 要 有 :1 生 长 发 育 受 阻 如 种 子 不 能 发 芽 或 发 芽 出 土 前 后 枯 死 ; 出 苗 迟 缓, 生 长 受 抑 制, 分 蘖 开 花 结 果 成 熟 迟 缓 等 ; 2 颜 色 改 变 如 叶 片 失 绿 白 化 黄 化, 根 和 叶 呈 现 枯 斑, 变 褐 凋 萎 ;3 形 态 异 常 如 植 株 扭 曲, 根 花 芽 果 实 等 畸 形 ;4 产 量 下 降 品 质 劣 变 产 生 药 害 的 原 因 很 多, 大 致 有 下 述 4 个 方 面 :1 农 药 制 剂 质 量 差, 有 害 杂 质 超 标, 甚 至 变 质 ;2 施 用 技 术 方 面 如 过 量 施 药, 误 用 农 药 或 混 用 不 当, 飘 移 渗 漏 及 残 留 农 药 对 下 茬 作 物 的 影 响 等 ;3 环 境 方 面, 如 任 意 扩 大 使 用 范 围, 在 敏 感 作 物 上 施 药 ; 施 药 时 期 不 当, 过 早 或 过 迟 施 药, 高 温 干 旱 条 件 下 施 药 等 ;4 作 物 本 身 生 长 发 育 不 良, 或 施 药 时 正 值 对 药 剂 敏 感 的 发 育 阶 段 农 药 对 作 物 是 否 容 易 产 生 药 害 可 用 安 全 性 指 数 K 来 表 示 : K= 农 药 防 治 有 害 生 物 所 需 的 最 低 浓 度 作 物 对 农 药 能 忍 受 的 最 高 浓 度 越 安 全 显 然,K 值 越 大, 作 物 就 越 不 安 全, 容 易 产 生 药 害 ; 相 反,K 值 越 小, 农 药 使 用 时 对 作 物 就 四 农 药 剂 型 及 施 用 方 法 ( 一 ) 农 药 剂 型 3

农 药 厂 生 产 的 绝 大 多 数 原 药 不 经 加 工 都 不 能 直 接 在 农 作 物 上 使 用 因 为 在 每 公 顷 面 积 上 农 药 有 效 成 分 用 量 很 少, 往 往 只 有 几 百 克, 几 十 克, 甚 至 不 足 10 克 如 果 不 加 以 稀 释, 就 无 法 将 如 此 少 的 农 药 均 匀 撒 布 到 如 此 大 的 面 积 上, 因 而 不 能 充 分 发 挥 农 药 的 作 用 使 用 农 药 时, 还 要 求 它 附 着 在 作 物 上 或 虫 体 上 杂 草 上, 所 以 还 必 须 加 入 一 些 其 他 辅 助 材 料, 以 改 善 其 湿 润 粘 着 性 能 此 外, 通 过 农 药 加 工 还 可 以 延 长 农 药 的 残 效 期 或 将 高 毒 的 农 药 加 工 成 安 全 的 使 用 剂 型 总 之, 为 了 安 全 经 济 有 效 地 使 用 农 药, 必 须 将 原 药 加 工 成 合 适 的 制 剂 一 种 农 药 制 剂 名 称 通 常 包 括 3 个 部 分, 即 有 效 成 分 含 量 农 药 名 称 和 剂 型, 如 2.5% 溴 氰 菊 酯 乳 油 50% 速 克 灵 可 湿 性 粉 剂 2.5% 百 菌 清 烟 剂 等 剂 型 实 际 上 是 制 剂 的 一 种 形 态 特 征, 主 要 有 下 述 几 种 : (1) 粉 剂 (Dustable powder, DP) 粉 剂 通 常 由 原 药 和 填 料 ( 或 载 体 ) 及 少 量 其 它 助 剂 ( 如 分 散 剂 抗 分 解 剂 等 ) 经 混 合 粉 碎 至 一 定 细 度 而 成 粉 剂 中 有 效 成 分 含 量 通 常 在 10% 以 下, 一 般 不 需 稀 释 直 接 喷 粉 施 药, 亦 可 供 拌 种 配 制 毒 饵 或 毒 土 等 使 用 (2) 可 湿 性 粉 剂 (Wettable powder,wp) 这 是 一 种 易 被 水 湿 润 且 能 在 水 中 悬 浮 分 散 的 粉 状 物, 通 常 由 原 药 填 料 ( 或 载 体 ) 润 湿 剂 分 散 剂 及 其 它 助 剂 经 混 合 粉 碎 至 一 定 细 度 而 成 可 湿 性 粉 剂 一 般 以 水 稀 释 至 一 定 浓 度 后 喷 雾 施 药, 其 有 效 成 分 含 量 通 常 在 10%~50%, 亦 有 高 达 80% 以 上 的 品 种 (3) 可 溶 性 粉 剂 (Soluble powder,sp) 是 由 可 溶 于 水 的 原 药 填 料 湿 展 剂 及 其 它 助 剂 组 成 的 粉 状 剂 型 可 溶 性 粉 剂 可 直 接 加 水 稀 释 后 喷 雾 施 药, 有 效 成 分 含 量 通 常 在 50% 以 上, 有 的 高 达 90% (4) 粒 剂 (granule) 由 原 药 载 体 及 其 它 助 剂 经 混 合 造 粒 而 成 的 松 散 颗 粒 状 剂 型 一 般 供 直 接 施 药, 其 有 效 成 分 含 量 通 常 在 1%~20% (5) 水 分 散 性 粒 剂 (Water dispersible granule,wdg 或 WG) 由 原 药 填 料 或 载 体 润 湿 剂 分 散 剂 稳 定 剂 粘 着 剂 及 其 它 助 剂 组 成 水 分 散 性 粒 剂 使 用 时 将 其 加 入 水 中, 制 剂 很 快 崩 解 分 散, 形 成 悬 浮 液, 稀 释 至 一 定 浓 度 后 喷 施, 其 有 效 成 分 含 量 通 常 在 70% 以 上 (6) 乳 油 (Emulsifiable concentrate,ec) 是 将 原 药 乳 化 剂 及 其 它 助 剂 溶 于 有 机 溶 剂 中 形 成 的 均 相 透 明 溶 液 其 有 效 成 分 含 量 通 常 在 20%~50% 之 间, 但 亦 有 低 至 1%, 高 至 90% 的 品 种 加 水 稀 释 后 形 成 稳 定 的 乳 状 液 体, 供 喷 雾 使 用 (7) 水 乳 剂 (Emulsion in water) 和 微 乳 剂 (Microemulsion,ME) 这 两 种 剂 型 均 由 以 难 溶 于 水 的 原 药 乳 化 剂 分 散 剂 稳 定 剂 防 冻 剂 及 水 为 原 料, 经 匀 化 工 艺 而 成, 一 般 不 用 或 用 少 量 有 机 溶 剂 浓 乳 剂 的 粒 径 多 数 在 0.5~1μm 之 间, 外 观 是 乳 白 色, 是 热 力 学 不 稳 定 体 系, 而 微 乳 剂 的 粒 径 多 在 0.01~0.1μm 之 间, 外 观 呈 透 明 的 均 相 液, 是 热 力 学 稳 定 体 系 水 乳 剂 的 有 效 成 分 通 常 在 20~50% 之 间, 微 乳 剂 的 有 效 成 分 含 量 通 常 在 5~50% 之 间, 加 水 稀 释 成 一 定 浓 度 后 供 喷 雾 用 (8) 水 悬 浮 剂 (Aqueous suspension concentrate, SC) 将 不 溶 于 水 的 固 体 原 药 湿 润 剂 分 散 剂 增 稠 剂 抗 冻 剂 及 其 它 助 剂 经 加 水 研 磨 分 散 在 水 中 的 可 流 动 剂 型 其 有 效 成 分 含 量 通 常 在 40%~60% 左 右, 使 用 时 加 水 稀 释 至 一 定 浓 度 的 悬 浊 液, 供 喷 雾 (9) 油 剂 (il solution,s) 是 农 药 的 油 溶 液 剂, 有 些 品 种 含 有 助 溶 剂 或 稳 定 剂 油 4

剂 的 有 效 成 分 含 量 一 般 为 20~50%, 使 用 时 不 需 稀 释 以 超 低 容 量 喷 雾 机 具 喷 雾 (10) 烟 剂 (Smoke generator) 烟 剂 是 由 原 药 燃 料 助 燃 剂 阻 燃 剂 等 按 一 定 比 例 混 合 加 工 成 粉 状 物 或 饼 状 物 点 燃 后 无 明 火, 农 药 受 热 气 化 后 可 在 空 气 中 凝 结 成 微 细 颗 粒 ( 烟 ) (11) 种 衣 剂 (Seed dressing agent) 种 衣 剂 是 在 悬 浮 剂 可 湿 性 粉 剂 乳 油 等 剂 型 的 基 础 上, 加 入 一 定 量 的 粘 合 剂 成 膜 剂 而 形 成 的 一 种 特 殊 剂 型 用 种 衣 剂 处 理 种 子 后, 即 在 种 子 表 面 形 成 一 层 牢 固 的 药 膜 (12) 缓 释 剂 (Controlled release formulation,crf) 可 以 控 制 农 药 有 效 成 分 从 制 剂 中 缓 慢 释 放 的 农 药 剂 型 使 用 较 多 的 是 微 胶 囊 剂 (Miocrocapsule formulation), 将 液 态 或 固 态 农 药 包 被 在 粒 径 30~50μm 的 胶 囊 中, 使 用 时 农 药 通 过 囊 壁 缓 慢 释 放 出 来 发 挥 生 物 效 应 此 外, 还 有 水 剂 气 雾 剂 涂 抹 剂 毒 饵 糊 剂 膏 剂 等 剂 型 ( 二 ) 农 药 施 用 方 法 农 药 使 用 技 术 的 目 标 是 使 农 药 最 大 限 度 地 击 中 靶 标 生 物 而 对 非 靶 标 生 物 及 环 境 的 影 响 最 小, 而 具 体 的 施 药 方 法 则 取 决 于 农 药 特 性 剂 型 特 点 防 治 对 象 的 生 物 学 特 性 及 对 环 境 条 件 的 全 面 了 解 和 综 合 分 析 农 药 施 用 方 法 可 分 为 地 面 施 药 法 和 航 空 施 药 法 地 面 施 药 法 最 常 见 的 是 喷 雾 法 和 喷 粉 法 (1) 喷 雾 法 (Spraying) 是 利 用 喷 雾 机 具 将 农 药 制 剂 的 稀 释 液 雾 化 并 分 散 到 空 气 中, 形 成 液 气 分 散 体 系 的 施 药 方 法 除 油 剂 可 直 接 作 超 低 容 量 喷 洒 外, 乳 油 可 湿 性 粉 剂 微 乳 剂 浓 乳 剂 微 胶 囊 剂 等 均 需 以 水 稀 释 至 一 定 浓 度 用 喷 雾 机 具 喷 洒 (2) 喷 粉 法 (Dusting) 是 利 用 喷 粉 机 具 产 生 的 风 力 将 农 药 制 剂 吹 散 后 沉 积 到 作 物 上 的 施 药 方 法 适 合 喷 粉 的 只 有 粉 剂 这 一 种 剂 型 此 外, 还 有 熏 蒸 法 毒 饵 法 拌 种 法 种 苗 浸 渍 法 撒 施 法 烟 雾 法 及 树 干 注 射 法 等 航 空 喷 雾 法 即 利 用 飞 机 将 农 药 制 剂 从 空 中 均 匀 喷 洒 在 目 标 区 域 的 施 药 方 法 航 空 施 药 的 最 大 优 点 是 作 业 效 率 高, 适 合 大 面 积 单 一 作 物 果 园 草 原 森 林 病 虫 害 的 防 治, 最 明 显 的 缺 点 是 对 非 靶 标 生 物 的 杀 伤 及 对 环 境 污 染 的 风 险 比 较 大 五 残 留 与 残 毒 农 药 残 留 (Pesticide residue) 指 大 田 施 用 农 药 防 治 病 虫 草 等 有 害 生 物 后 一 个 时 期 内 没 有 分 解 解 毒 而 残 存 于 收 获 物 土 壤 水 源 大 气 中 的 那 部 分 农 药 及 其 有 毒 衍 生 物 农 药 残 毒 (Residual toxicity), 即 农 药 残 留 毒 性 指 食 物 或 环 境 中 残 留 农 药 对 人 类 的 毒 害, 尤 其 是 慢 性 毒 性 引 起 的 毒 害 目 前 人 们 特 别 关 心 的 是 三 致, 即 致 癌 ( 残 留 农 药 引 起 的 恶 性 肿 瘤 ) 致 畸 ( 残 留 农 药 对 胚 胎 发 育 的 影 响 ) 和 致 突 变 ( 残 留 农 药 对 染 色 体 性 状 和 数 量 的 影 响 ) 农 药 残 毒 有 如 下 两 个 特 点 : 因 其 是 一 种 慢 性 毒 性 引 起 的 毒 害, 潜 伏 期 往 往 很 长, 因 而 不 易 察 觉, 而 一 旦 发 现 则 难 以 治 疗 5

危 害 面 广 这 和 急 性 中 毒 不 同, 急 性 中 毒 往 往 是 少 数 人, 而 残 留 中 毒 往 往 是 一 个 广 泛 地 区 的 大 多 数 人 作 物 与 食 品 中 残 留 农 药 主 要 来 自 下 述 三 个 方 面 : 1 来 自 农 药 对 农 作 物 的 直 接 污 染 农 药 在 田 间 喷 洒 后, 部 分 农 药 就 残 留 在 作 物 上, 可 能 粘 附 在 农 作 物 体 表, 也 可 能 渗 透 进 植 物 组 织 表 皮 层 或 内 部, 还 可 能 被 作 物 吸 收 传 导 而 遍 布 植 物 各 部 分 这 部 分 农 药 虽 然 受 到 外 界 环 境 的 影 响 或 植 物 体 内 酶 系 的 作 用 而 逐 渐 降 解, 但 因 农 药 本 身 稳 定 性 的 差 异 及 作 物 种 类 的 不 同, 这 种 降 解 或 快 或 慢, 于 是 农 作 物 收 获 时 就 或 多 或 少 地 带 有 农 药 残 留 2 来 自 对 污 染 环 境 中 农 药 的 吸 收 田 间 施 药 时, 大 部 分 农 药 散 落 于 农 田, 其 中 一 部 分 就 残 存 于 土 壤, 另 一 部 分 被 雨 水 冲 刷 至 江 河 湖 泊, 污 染 环 境 在 被 污 染 的 土 壤 中 种 植 农 作 物 或 用 被 污 染 的 水 灌 溉, 残 留 农 药 即 被 吸 收 进 农 作 物 体 内 3 来 自 生 物 富 集 及 食 物 链 生 物 富 集 是 指 生 物 体 从 其 周 围 环 境 中 不 断 吸 收 低 浓 度 农 药, 并 逐 渐 在 其 体 内 积 累 的 能 力 食 物 链 则 指 动 物 取 食 含 有 残 留 农 药 的 作 物 或 生 物 后, 使 残 留 农 药 在 生 物 之 间 转 移 的 现 象 一 般 肉 类 乳 品 中 含 有 的 农 药 残 留 主 要 是 畜 禽 取 食 被 残 留 农 药 污 染 的 饲 料 而 造 成 的 在 其 体 内 的 积 累 水 产 品 中 的 残 留 农 药 主 要 是 被 农 药 污 染 的 水 质 经 水 生 生 物 富 集, 而 鱼 类 等 再 取 食 这 些 生 物, 残 留 农 药 即 转 入 鱼 虾 等 水 产 品 中 六 有 害 生 物 抗 药 性 所 谓 抗 药 性 (Resistance) 是 指 在 同 一 地 区 连 续 使 用 同 一 种 农 药 而 引 起 有 害 生 物 对 药 剂 抵 抗 力 提 高 ( 即 敏 感 度 下 降 ) 的 现 象 需 要 指 出 的 是, 这 里 所 说 的 抗 药 性 是 药 剂 本 身 作 用 的 结 果, 是 药 剂 不 断 淘 汰 敏 感 个 体, 保 留 相 对 不 敏 感 个 体 逐 渐 发 展 起 来 的 有 害 生 物 种 群, 应 和 自 然 耐 药 性 区 别 开 来 所 谓 自 然 耐 药 性 是 指 有 害 生 物 因 不 同 的 生 长 发 育 阶 段 不 同 生 理 状 态 及 环 境 条 件 的 变 化 而 对 药 剂 产 生 敏 感 度 下 降 的 现 象, 和 施 用 农 药 本 身 无 直 接 关 系 有 害 生 物 抗 药 性 的 产 生, 其 原 因 是 多 方 面 的, 而 有 害 生 物 不 同, 产 生 抗 药 性 的 机 理 亦 不 尽 相 同 就 害 虫 对 杀 虫 剂 的 抗 药 性 而 言, 其 产 生 抗 药 性 的 机 理 包 括 3 个 方 面 :1 解 毒 代 谢 能 力 增 强 昆 虫 体 内 存 在 多 种 解 毒 酶 系, 特 别 是 微 粒 体 多 功 能 氧 化 酶 系 代 谢 活 性 增 加 是 其 对 杀 虫 剂 产 生 抗 药 性 的 主 要 机 理 2 靶 标 部 位 敏 感 性 下 降 昆 虫 体 内 杀 虫 剂 作 用 的 靶 标 部 位 如 有 机 磷 类 杀 虫 剂 作 用 靶 标 乙 酰 胆 碱 酯 酶 (AChE) 发 生 变 构, 拟 除 虫 菊 酯 类 杀 虫 剂 作 用 靶 标 钠 通 道 的 改 变 是 昆 虫 对 这 两 类 杀 虫 剂 产 生 抗 性 的 机 理 之 一 3 穿 透 速 率 的 降 低 杀 虫 剂 穿 透 昆 虫 表 皮 速 率 的 降 低 也 是 昆 虫 产 生 抗 性 的 机 理 之 一 病 原 菌 对 杀 菌 剂 产 生 抗 药 性 的 机 理 主 要 是 靶 标 基 因 突 变 而 导 致 杀 菌 剂 和 作 用 位 点 亲 和 性 下 降 一 般 来 说, 基 因 过 量 表 达 导 致 的 解 毒 代 谢 作 用 加 强 并 不 是 病 原 菌 产 生 抗 药 性 的 重 要 机 理 杂 草 对 除 草 剂 产 生 抗 药 性 的 机 理 则 主 要 是 除 草 剂 作 用 位 点 产 生 突 变, 靶 标 敏 感 性 降 低 以 及 杂 草 中 解 毒 代 谢 能 力 加 强 科 学 用 药 合 理 用 药 是 延 缓 有 害 生 物 对 农 药 产 生 抗 药 性 的 基 本 策 略 其 主 要 措 施 包 括 :1 6

尽 量 采 用 非 化 学 防 治 的 办 法, 不 到 万 不 得 已 不 使 用 农 药 即 使 施 用 农 药, 在 保 证 防 治 效 果 的 前 提 下 尽 量 采 用 低 浓 度 低 剂 量 减 少 施 药 次 数 和 施 药 量 提 倡 局 部 施 药, 尤 其 是 杀 虫 剂, 只 在 害 虫 为 害 达 到 防 治 指 标 的 区 域 施 药 2 选 择 不 同 作 用 机 理 的 农 药 交 替 轮 换 施 用, 避 免 长 期 单 一 使 用 一 种 或 几 种 作 用 机 理 相 同 的 农 药 3 农 药 的 合 理 混 用, 特 别 是 具 有 不 同 作 用 机 理 和 明 显 产 生 增 效 作 用 的 农 药 混 用 是 延 缓 抗 性 的 有 效 措 施 之 一 第 二 节 农 药 发 展 简 史 尽 管 人 类 利 用 天 然 矿 物 和 植 物 防 治 农 业 病 虫 害 的 历 史 可 以 追 朔 到 3000 年 前 的 古 希 腊 古 罗 马 时 期, 但 农 药 作 为 商 品 规 模 化 生 产 流 通 和 使 用 却 始 于 19 世 纪 中 叶 100 多 年 来, 农 药 的 发 展 可 大 致 分 为 下 述 3 个 历 史 阶 段 : 一 无 机 及 天 然 产 物 农 药 阶 段 (19 世 纪 中 叶 ~20 世 纪 中 叶 ) 这 一 阶 段 的 农 药 主 要 是 以 矿 物 和 植 物 为 原 料 生 产 的 无 机 农 药 和 天 然 产 物 农 药 世 界 著 名 的 三 大 杀 虫 植 物 除 虫 菊 鱼 藤 和 烟 草 的 强 大 杀 虫 作 用 虽 然 早 已 被 确 认, 但 真 正 将 除 虫 菊 花 粉 鱼 藤 根 粉 及 烟 草 碱 作 为 农 药 商 品 化 生 产 及 销 售 则 始 于 19 世 纪 中 期 在 这 一 阶 段 作 为 商 品 生 产 和 应 用 的 无 机 农 药 主 要 有 杀 虫 剂 亚 砷 酸 钠 砷 酸 铅 巴 黎 绿 ( 杀 虫 活 性 成 分 为 亚 砷 酸 铜 ) 氟 硅 酸 钙 冰 晶 石 ( 主 要 成 分 为 氟 铝 酸 钠 ) 及 硫 磺 等 杀 菌 剂 主 要 有 硫 磺 粉 石 硫 合 剂 波 尔 多 液 硫 酸 铜 除 草 剂 则 主 要 有 亚 砷 酸 钠 氯 酸 钠 氟 化 钠 及 硝 酸 铜 等 这 一 阶 段 的 农 药 有 下 述 特 点 : 1. 其 原 料 大 多 数 是 天 然 的 植 物 或 矿 物, 经 过 简 单 的 反 应 或 加 工 而 成 剂 型 单 一, 主 要 是 粉 剂 或 可 湿 性 粉 剂 2. 作 用 方 式 单 一, 杀 虫 杀 菌 谱 较 窄 无 机 杀 虫 剂 如 砷 制 剂 氟 制 剂 等 由 于 难 以 穿 透 昆 虫 表 皮, 一 般 不 表 现 触 杀 作 用, 只 有 胃 毒 作 用, 因 此 只 适 用 于 防 治 咀 嚼 式 口 器 害 虫, 而 三 大 植 物 杀 虫 剂 大 多 以 粉 剂 供 应, 有 效 成 分 含 量 低, 主 要 用 来 防 治 个 体 较 小 的 蚜 螨 等 无 机 杀 菌 剂 如 硫 制 剂 铜 制 剂 均 为 保 护 性 杀 菌 剂, 而 无 治 疗 作 用, 病 原 菌 入 侵 之 前 使 用 有 效, 而 且 前 者 主 要 用 于 防 治 锈 病 白 粉 病 等, 后 者 主 要 用 于 防 治 藻 菌 纲 病 害 如 早 ( 晚 ) 疫 病 等 无 机 除 草 剂 大 多 为 灭 生 性 的, 本 身 没 有 选 择 性 3. 活 性 低, 使 用 量 大 这 一 阶 段 的 农 药 无 论 是 植 物 杀 虫 剂 还 是 其 它 无 机 农 药, 其 对 有 害 生 物 的 毒 力 均 较 小, 因 而 要 达 到 预 期 的 防 治 效 果 就 必 须 使 用 大 剂 量, 其 制 剂 的 用 量 通 常 都 在 每 公 顷 几 公 斤 至 几 十 公 斤 之 间 4. 对 非 靶 标 生 物 的 危 害 相 对 较 小 三 大 植 物 杀 虫 剂 对 哺 乳 动 物 的 急 性 毒 性, 特 别 是 经 皮 毒 性 较 低, 因 而 对 人 畜 比 较 安 全 无 机 农 药 中, 尽 管 砷 制 剂 的 经 口 毒 性 很 高, 但 经 皮 毒 性 很 低, 因 而 在 使 用 中 除 误 食 外, 对 哺 乳 动 物 仍 比 较 安 全 无 机 农 药 一 般 都 不 具 备 触 杀 活 性, 所 以 对 许 多 害 虫 的 天 敌 等 非 靶 标 生 物 相 对 安 全 但 是 由 于 无 机 农 药 特 别 是 砷 制 剂 等, 其 有 毒 元 素 并 不 分 解 消 失, 因 而 其 残 留 及 残 毒 却 是 一 个 突 出 的 问 题, 为 此, 英 国 政 府 于 1903 年 第 一 次 制 定 了 食 物 中 砷 的 残 留 标 准 (1.43mg kg -1 ) 7

二 近 代 有 机 合 成 农 药 阶 段 (1945 年 ~1975 年 前 后 ) 二 次 世 界 大 战 结 束 后, 有 机 氯 杀 虫 剂 DDT 和 六 六 六 在 全 世 界 范 围 内 迅 速 广 泛 使 用 自 1943 年 第 一 个 有 机 磷 酸 酯 类 杀 虫 剂 进 入 市 场 后, 内 吸 磷 甲 拌 磷 敌 百 虫 敌 敌 畏 久 效 磷 磷 胺 二 溴 磷 对 硫 磷 甲 基 对 硫 磷 辛 硫 磷 二 嗪 磷 马 拉 硫 磷 乐 果 杀 螟 硫 磷 毒 死 蜱 喹 硫 磷 水 胺 硫 磷 水 杨 硫 磷 三 唑 磷 甲 胺 磷 乙 酰 甲 胺 磷 等 一 大 批 有 机 磷 杀 虫 剂 相 继 成 功 开 发 自 1956 年 甲 萘 威 真 正 商 品 化 并 广 泛 应 用 后, 克 百 威 异 丙 威 残 杀 威 仲 丁 威 速 灭 威 涕 灭 威 抗 蚜 威 也 相 继 投 入 商 品 化 生 产 至 此, 形 成 了 以 有 机 氯 有 机 磷 和 氨 基 甲 酸 酯 为 主 的 三 大 支 柱 的 杀 虫 剂 市 场 在 这 一 阶 段, 有 机 合 成 杀 菌 剂 得 以 快 速 发 展 继 1930 年 开 发 福 美 锌 五 氯 硝 基 苯 及 1931 年 开 发 福 美 双 后, 又 先 后 开 发 出 敌 克 松 代 森 铵 萎 锈 灵 和 氧 化 萎 锈 灵 等 有 机 硫 杀 菌 剂 ; 开 发 出 稻 瘟 净 异 稻 瘟 净 敌 瘟 磷 等 有 机 磷 杀 菌 剂 ; 开 发 出 灭 菌 丹 菌 核 利 异 菌 脲 腐 霉 利 等 羧 酰 亚 胺 类 杀 菌 剂 ; 开 发 出 硫 菌 灵 甲 基 硫 菌 灵 苯 菌 灵 噻 菌 灵 及 多 菌 灵 等 苯 并 咪 唑 类 杀 菌 剂 至 1975 年 前 后 已 逐 渐 形 成 以 有 机 硫 类 有 机 磷 类 羧 酰 亚 胺 类 及 苯 并 咪 唑 类 四 大 支 柱 的 杀 菌 剂 市 场 这 一 阶 段 涌 现 的 除 草 剂 品 种 繁 多 继 1942 年 相 继 开 发 出 苯 氧 羧 酸 类 除 草 剂 2 4-D 钠 盐 2 4-D 丁 酯 和 2 甲 4 氯 后, 又 开 发 出 豆 科 威 麦 草 畏 等 苯 基 羧 酸 类 除 草 剂 ; 除 草 醚 草 枯 醚 等 二 苯 醚 类 除 草 剂 ; 氟 乐 灵 除 草 通 等 二 硝 基 苯 胺 类 除 草 剂 ; 甲 草 胺 敌 稗 丁 草 胺 新 燕 灵 等 酰 胺 类 除 草 剂 ; 敌 草 隆 绿 麦 隆 利 谷 隆 等 取 代 脲 类 除 草 剂 ; 西 玛 津 莠 去 津 扑 灭 津 西 草 净 扑 草 净 等 三 氮 苯 类 除 草 剂 ; 茵 达 灭 燕 麦 畏 禾 大 壮 燕 麦 灵 等 硫 代 氨 基 甲 酸 酯 类 除 草 剂 及 灭 草 松 噁 草 酮 百 草 枯 燕 麦 枯 等 杂 环 类 除 草 剂 这 一 阶 段 农 药 的 特 点 可 概 括 为 : 1. 广 谱 这 一 阶 段 的 杀 虫 剂 无 论 是 有 机 氯 有 机 磷 还 是 氨 基 甲 酸 酯 类, 其 分 子 结 构 都 具 有 合 理 的 亲 水 亲 油 平 衡 值, 具 有 强 大 的 触 杀 作 用 和 胃 毒 作 用, 许 多 品 种 有 内 吸 作 用, 少 数 还 有 熏 蒸 作 用, 因 而 这 些 杀 虫 剂 绝 大 多 数 都 是 广 谱 杀 虫 剂, 其 中 许 多 品 种 还 是 杀 虫 杀 螨 剂 这 一 阶 段 的 杀 菌 剂, 除 具 有 保 护 作 用 外, 许 多 品 种, 特 别 是 有 机 磷 类 苯 并 咪 唑 类 以 及 萎 锈 灵 和 氧 化 萎 锈 灵 等 都 是 内 吸 杀 菌 剂, 具 有 显 著 的 治 疗 作 用 许 多 品 种, 如 代 森 锰 锌 多 菌 灵 甲 基 硫 菌 灵 等 都 是 广 谱 杀 菌 剂 这 一 阶 段 的 除 草 剂 除 二 苯 醚 类 为 触 杀 性 除 草 剂 外, 其 余 均 为 内 吸 性 除 草 剂, 许 多 品 种 既 可 作 土 壤 处 理, 又 可 作 茎 叶 处 理 许 多 典 型 的 除 草 剂, 对 多 种 禾 本 科 杂 草 和 阔 叶 杂 草 均 可 有 效 防 除 2. 高 效 这 一 阶 段 的 农 药, 其 生 物 活 性 与 无 机 农 药 及 天 然 产 物 农 药 阶 段 相 比, 至 少 提 高 了 一 个 数 量 级 如 杀 虫 剂 的 田 间 有 效 用 药 量, 有 机 磷 类 氨 基 甲 酸 酯 类 约 为 200~500g/hm 2 ; 有 机 氯 类 约 为 1000~2000g/hm 2 ; 杀 菌 剂 田 间 有 效 用 药 量, 保 护 性 杀 菌 剂 如 代 森 锰 锌 等 约 为 1500g/hm 2 左 右, 而 苯 并 咪 唑 类 则 在 300~500g/hm 2 左 右 ; 除 草 剂 的 田 间 有 效 用 量, 苯 氧 羧 酸 类 (2,4D- 丁 酯 ) 在 400~600g/hm 2, 二 硝 基 苯 胺 类 ( 氟 乐 灵 ) 500~800g/hm 2, 三 氮 苯 类 ( 扑 草 净 ) 150~300g/hm 2 8

3. 高 毒 这 一 阶 段 的 农 药 尤 其 是 杀 虫 剂, 许 多 都 是 高 毒 品 种, 如 有 机 磷 酸 酯 类 杀 虫 剂 甲 胺 磷 内 吸 磷 对 硫 磷 甲 拌 磷 等, 氨 基 甲 酸 酯 类 杀 虫 剂 克 百 威 涕 灭 威 等, 这 些 杀 虫 剂 不 但 对 人 畜 极 不 安 全, 而 且 对 害 虫 天 敌 禽 鸟 鱼 类 等 非 靶 标 生 物 也 不 安 全 4. 化 学 性 质 稳 定, 容 易 产 生 残 留 残 毒, 污 染 环 境 有 机 氯 杀 虫 剂 六 六 六 DDT 虽 然 急 性 毒 性 并 不 大, 但 因 其 化 学 性 质 稳 定, 在 环 境 中 滞 留 时 间 很 长, 容 易 产 生 残 留 毒 性 三 现 代 有 机 合 成 农 药 阶 段 (1975 年 前 后 至 今 ) 一 方 面, 近 代 有 机 合 成 农 药 具 有 药 效 好 成 本 低 使 用 方 便 等 优 点, 其 品 种 产 量 迅 速 增 加, 使 用 更 加 广 泛, 无 论 是 农 药 工 业 还 是 种 植 业 都 获 得 显 著 的 经 济 效 益 ; 但 另 一 方 面, 这 些 农 药 对 非 靶 标 生 物 的 危 害, 特 别 是 环 境 受 到 一 定 程 度 的 污 染 1962 年 美 国 海 洋 生 物 学 家 R.Carson 博 士 所 著 Silent Spring ( 寂 静 的 春 天 ) 的 出 版 引 起 了 全 世 界 的 轰 动 虽 然 她 在 书 中 对 农 药 的 环 境 污 染 问 题 作 了 许 多 夸 张 的 描 述, 但 却 引 起 全 社 会, 特 别 是 各 国 政 府 对 环 境 的 高 度 重 视, 促 进 了 环 境 友 好 农 药 的 发 展, 并 在 上 一 世 纪 70 年 代 中 期 进 入 现 代 有 机 合 成 农 药 阶 段 这 一 阶 段 的 农 药 具 有 下 述 几 个 特 点 : 1. 生 物 活 性 大 幅 度 提 高 这 一 阶 段 开 发 的 农 药 品 种, 其 生 物 活 性 较 之 近 代 有 机 合 成 农 药 阶 段 提 高 了 一 个 数 量 级 就 杀 虫 剂 而 言, 氯 氰 菊 酯 溴 氰 菊 酯 氟 氯 氰 菊 酯 等 拟 除 虫 菊 酯 类 杀 虫 剂 是 其 代 表 据 报 道, 溴 氰 菊 酯 的 触 杀 毒 力 是 DDT 的 100 倍 左 右, 是 甲 萘 威 的 80 倍, 马 拉 硫 磷 的 50 倍, 对 硫 磷 的 40 倍 其 田 间 用 量 仅 10~25g/hm 2 就 杀 菌 剂 而 言, 三 唑 酮 三 唑 醇 及 丙 环 唑 等 三 唑 类 麦 角 甾 醇 合 成 抑 制 剂 最 具 代 表 性 三 唑 酮 田 间 喷 雾 防 治 麦 类 锈 病, 其 用 量 为 125~250g/hm 2, 而 用 作 拌 种 处 理, 其 用 量 仅 为 种 子 重 量 的 0.03% 就 除 草 剂 而 言, 氯 磺 隆 苯 磺 隆 苄 嘧 磺 隆 甲 磺 隆 噻 磺 隆 等 磺 酰 脲 类 除 草 剂 最 具 代 表 性, 甲 磺 隆 用 于 防 除 麦 类 作 物 的 禾 本 科 杂 草 和 阔 叶 杂 草, 其 有 效 用 量 仅 10~15g/hm 2, 堪 称 超 高 效 农 药 2. 新 颖 的 分 子 骨 架 结 构 这 一 阶 段 涌 现 出 许 多 具 有 新 颖 分 子 结 构 的 高 效 农 药 就 杀 虫 剂 而 言, 除 前 已 述 及 的 拟 除 虫 菊 酯 类 杀 虫 剂 外, 还 有 吡 虫 啉 啶 虫 脒 烯 啶 虫 胺 噻 虫 嗪 等 氯 化 烟 酰 类 杀 虫 剂, 灭 幼 脲 除 虫 脲 氟 虫 脲 伏 虫 隆 定 虫 隆 等 苯 甲 酰 脲 类 杀 虫 剂, 抑 食 肼 虫 酰 肼 氯 虫 酰 肼 环 虫 酰 肼 等 酰 肼 类 杀 虫 剂, 哒 螨 酮 哒 幼 酮 C-184 C-194 等 哒 嗪 酮 类 杀 虫 杀 螨 剂, 以 及 唑 螨 酯 吡 螨 胺 氟 虫 腈 乙 硫 氟 虫 腈 等 吡 唑 类 杀 虫 剂 就 杀 菌 剂 而 言, 这 一 阶 段 发 展 了 三 唑 类 杀 菌 剂, 如 丙 环 唑 腈 菌 唑 烯 唑 醇 氟 硅 唑 丙 硫 菌 唑 等, 咪 唑 类 杀 菌 剂 如 抑 霉 唑 咪 鲜 安 氰 霜 唑 等, 吗 啉 类 杀 菌 剂, 如 十 三 吗 啉 丁 苯 吗 啉 烯 酰 吗 啉 等, 酰 胺 类 杀 菌 剂, 如 甲 霜 灵 氟 酰 胺 氰 菌 胺 甲 呋 酰 胺 等, 吡 啶 类 杀 菌 剂, 如 氟 啶 胺 啶 菌 胺 啶 酰 菌 胺 等, 以 及 甲 氧 基 丙 烯 酸 酯 类 杀 菌 剂, 如 嘧 菌 酯 肟 菌 酯 醚 菌 酯 等 就 除 草 剂 而 言,1975 年 开 发 成 功 第 一 个 芳 氧 苯 氧 基 丙 酸 酯 类 除 草 剂 禾 草 灵 后, 又 陆 续 开 发 出 喹 禾 灵 右 旋 吡 氟 乙 草 灵 吡 氧 禾 草 灵 恶 唑 禾 草 灵 等 ;1982 年 开 发 出 第 一 个 磺 酰 脲 类 除 草 剂 氯 磺 隆 后, 又 陆 续 开 发 出 苯 磺 隆 苄 嘧 磺 隆 甲 磺 隆 噻 磺 隆 等 几 十 个 品 种 此 外, 这 一 阶 段 还 开 发 出 咪 草 烟 咪 草 酯 等 咪 唑 啉 酮 类 除 草 剂 以 及 烯 草 酮 丁 苯 草 酮 烯 禾 啶 等 环 己 烯 酮 类 除 草 剂 3. 新 颖 的 作 用 靶 标 这 一 阶 段 开 发 的 农 药 不 仅 具 有 新 颖 的 分 子 结 构, 而 且 还 具 有 独 特 的 9

作 用 靶 标 杀 虫 剂 中 灭 幼 脲 等 苯 甲 酰 脲 类 杀 虫 剂 主 要 是 影 响 昆 虫 表 皮 几 丁 质 的 沉 积 从 而 影 响 了 新 表 皮 的 形 成 ; 氟 虫 腈 等 吡 唑 类 杀 虫 剂 是 γ- 氨 基 丁 酸 (GABA) 受 体 的 抑 制 剂 ; 而 杀 虫 抗 生 素 阿 维 菌 素 则 是 GABA 的 激 活 剂 ; 虫 酰 肼 等 酰 肼 类 杀 虫 剂 是 类 蜕 皮 激 素 剂, 影 响 昆 虫 蜕 皮 ; 而 哒 幼 酮 等 哒 嗪 类 杀 虫 剂 则 是 类 保 幼 激 素 剂, 影 响 昆 虫 的 变 态 发 育 ; 新 开 发 的 环 虫 腈 等 嘧 啶 胺 类 杀 虫 剂 以 二 氢 叶 酸 还 原 酶 为 靶 标 ; 而 邻 甲 酰 氨 基 苯 甲 酰 胺 类 杀 虫 剂 则 和 昆 虫 肌 细 胞 中 鱼 尼 丁 受 体 通 道 (RyR 3 ) 结 合, 影 响 钙 库 中 Ca 2+ 释 放 杀 菌 剂 中, 三 唑 酮 等 三 唑 类 杀 菌 剂 是 影 响 麦 角 甾 醇 的 合 成, 从 而 影 响 细 胞 膜 的 功 能 ; 三 环 唑 等 影 响 黑 素 的 生 物 合 成, 附 着 胞 壁 不 能 黑 化 而 丧 失 穿 透 侵 染 能 力 ; 嘧 菌 酯 等 甲 氧 丙 烯 酸 酯 类 杀 菌 剂 抑 制 了 病 原 菌 线 粒 体 呼 吸 链 中 电 子 传 递, 作 用 部 位 是 复 合 体 Ⅲ( 细 胞 色 素 b 和 细 胞 色 素 c 的 复 合 体 ); 嘧 菌 胺 等 嘧 啶 苯 胺 类 杀 菌 剂 一 是 抑 制 病 原 菌 细 胞 壁 降 解 酶 的 分 泌, 二 是 干 扰 甲 硫 氨 酸 ( 蛋 氨 酸 ) 生 物 合 成 ; 拌 种 咯 等 苯 基 吡 咯 类 杀 菌 剂 是 抑 制 蛋 白 激 酶 PK-Ⅲ 的 活 性, 使 活 化 的 调 节 蛋 白 不 能 失 活, 导 致 甘 油 合 成 失 控, 细 胞 肿 胀 死 亡 ; 而 噻 瘟 唑 活 化 酯 等 则 为 防 御 素 激 活 剂, 本 身 并 无 杀 菌 活 性, 而 是 激 发 植 物 产 生 防 御 性 物 质 除 草 剂 中, 乙 酰 乳 酸 合 成 酶 (ALS) 是 支 链 氨 基 酸 合 成 的 主 要 酶 系, 磺 酰 脲 类 咪 唑 啉 酮 类 嘧 啶 水 杨 酸 类 及 磺 酰 胺 类 除 草 剂 正 是 以 此 酶 为 靶 标 ; 乙 酰 辅 酶 A 羧 化 酶 (ACCase) 是 脂 肪 酸 合 成 的 主 要 酶 系, 芳 氧 苯 氧 丙 酸 类 及 环 己 烯 酮 类 除 草 剂 是 以 此 酶 为 靶 标 ; 八 氢 番 茄 红 素 去 饱 和 酶 是 类 胡 萝 卜 素 生 物 合 成 的 主 要 酶 系, 是 苯 基 哒 嗪 酮 类 苯 氧 基 苯 酰 胺 类 四 氢 嘧 啶 酮 类 除 草 剂 的 作 用 靶 标 ; 对 羟 苯 基 丙 酮 酸 双 氧 化 酶 (HPPD) 是 类 胡 萝 卜 素 生 物 合 成 的 另 一 种 重 要 酶 系, 磺 草 酮 等 三 酮 类 异 噁 唑 酮 等 异 噁 唑 类 除 草 剂 以 此 酶 为 靶 标 此 外,5- 烯 醇 丙 酮 酰 莽 草 酸 -3- 磷 酸 酯 合 成 酶 (EPSP) 及 谷 氨 酰 胺 合 成 酶 (GS) 则 分 别 是 草 甘 膦 和 草 铵 膦 的 作 用 靶 标 4. 良 好 的 环 境 相 容 性 这 一 阶 段 的 农 药, 尤 其 是 杀 虫 剂 绝 大 多 数 高 效 低 毒, 与 环 境 有 良 好 的 相 容 性 如 抑 制 昆 虫 几 丁 质 合 成 的 苯 甲 酰 脲 类 类 蜕 皮 激 素 酰 肼 类 及 类 保 幼 激 素 哒 嗪 酮 类 等 杀 虫 剂 不 但 对 靶 标 生 物 高 效, 而 且 对 许 多 非 靶 标 生 物 安 全, 在 环 境 中 易 于 降 解, 是 理 想 的 化 学 农 药 第 三 节 农 药 在 国 民 经 济 中 的 地 位 一 人 类 社 会 仍 然 需 要 农 药 人 类 社 会 仍 然 需 要 农 药, 首 先 是 因 为 需 要 更 多 的 粮 食,2005 年 6 月 以 来, 世 界 人 口 已 达 64.77 亿, 预 计 到 21 世 纪 中 叶, 世 界 人 口 将 达 90~120 亿 人 口 的 增 长 使 得 食 品 不 足 和 缺 乏 营 养, 成 为 当 今 世 界 面 临 的 重 大 问 题 要 大 量 增 加 粮 食, 除 需 要 有 多 种 现 代 农 业 措 施 的 配 合 外, 其 中 比 较 现 实 的 措 施 之 一 就 是 尽 可 能 减 少 由 于 病 虫 草 鼠 等 有 害 生 物 危 害 造 成 的 占 总 产 量 30% 的 损 失, 而 在 相 当 长 的 一 个 时 期 内, 农 药 仍 然 是 实 施 这 一 措 施 的 主 要 物 质 基 础 人 类 社 会 需 要 农 药, 特 别 是 杀 虫 剂, 还 因 为 农 药 在 控 制 某 些 人 类 疾 病 方 面 极 为 重 要 有 20 10

多 种 严 重 威 胁 人 类 健 康 的 疾 病 是 由 昆 虫 蜱 螨 传 播 的, 主 要 防 治 措 施 就 是 控 制 这 些 媒 介 虫 螨 的 传 播 据 世 界 卫 生 组 织 报 道,1948~1970 年 间, 由 于 使 用 了 滴 滴 涕, 人 类 免 于 死 于 虐 疾 人 数 达 5000 万 之 多, 免 除 疫 病 患 者 达 10 亿 之 多 正 是 基 于 上 述 两 个 原 因, 全 世 界 对 农 药 的 需 求 量 仍 然 很 大, 而 且 呈 相 对 稳 定 的 态 势 全 世 界 农 药 的 销 售 额 1960 年 为 5.8 亿 美 元,1987 年 达 200 亿 美 元,1990 年 达 264 亿 美 元, 2004 年 ~2007 年 均 在 320 亿 美 元 左 右 二 使 用 农 药 是 综 合 防 治 中 的 重 要 措 施 我 国 早 在 1975 年 就 提 出 预 防 为 主, 综 合 防 治 的 植 物 保 护 方 针 综 合 防 治 应 该 理 解 为 从 生 态 学 的 观 点 出 发, 全 面 考 虑 生 态 平 衡 经 济 利 益 及 防 治 效 果, 综 合 利 用 和 协 调 农 业 防 治 物 理 和 机 械 防 治 生 物 防 治 及 化 学 防 治 ( 使 用 农 药 ) 等 有 效 的 防 治 措 施, 将 有 害 生 物 的 危 害 控 制 在 一 个 可 以 接 受 的 水 平 化 学 防 治 具 有 对 有 害 生 物 高 效 速 效 操 作 方 便 适 应 性 广 及 经 济 效 益 显 著 等 特 点, 因 此 在 综 合 防 治 体 系 中 占 有 重 要 地 位 在 目 前 及 可 以 预 料 的 今 后 很 长 一 个 历 史 时 期, 化 学 防 治 仍 然 是 综 合 防 治 中 的 主 要 措 施, 是 不 可 能 被 其 它 防 治 措 施 完 全 替 代 的 英 国 的 L.Copping 博 士 在 2002 年 曾 指 出 如 果 停 止 使 用 农 药, 将 使 水 果 减 产 78%, 蔬 菜 减 产 54%, 谷 物 减 产 32% 据 统 计, 我 国 因 使 用 农 药 每 年 可 挽 回 粮 食 损 失 5400 万 吨, 棉 花 160 万 吨, 蔬 菜 1600 万 吨, 水 果 500 万 吨, 减 少 经 济 损 失 300 亿 人 民 币 第 四 节 农 药 学 的 研 究 范 畴 农 药 学 是 化 学 门 类 和 生 物 学 门 类 许 多 分 支 学 科 的 理 论 和 技 术 交 叉 而 成 的 综 合 性 学 科 农 药 科 学 的 核 心 内 容 是 新 农 药 创 制 生 产 及 应 用, 其 研 究 范 畴 大 致 可 以 划 分 为 下 述 7 个 领 域 : 一 农 药 合 成 农 药 合 成 主 要 以 有 机 合 成 化 学 的 基 本 理 论 和 技 术 方 法, 研 究 合 成 大 量 的 供 试 化 合 物, 通 过 多 种 农 药 活 性 生 物 测 定 程 序 筛 选 出 具 有 开 发 价 值 的 候 选 化 合 物, 进 一 步 研 究 候 选 化 合 物 的 最 佳 合 成 路 线, 优 化 合 成 工 艺 条 件 并 进 行 中 间 试 验, 为 产 业 化 提 供 技 术 支 持 农 药 合 成 研 究 的 重 点 是 筛 选 新 型 先 导 化 合 物, 然 后 围 绕 先 导 化 合 物 采 用 生 物 等 排 体 取 代, 药 效 团 模 型 法, 定 量 构 效 关 系 法 及 虚 拟 筛 选 等 进 行 先 导 结 构 的 多 级 优 化 与 展 开, 合 成 筛 选 出 候 选 化 合 物 二 剂 型 加 工 及 施 用 技 术 剂 型 加 工 主 要 是 应 用 物 理 化 学 胶 体 化 学 的 相 关 理 论, 依 据 农 药 使 用 的 要 求 及 环 境 保 护 的 要 求, 研 究 新 的 剂 型 如 近 年 来 快 速 发 展 的 水 分 散 粒 剂 微 乳 剂 等 环 保 型 新 剂 型 及 水 溶 性 袋 剂 包 剂 撒 滴 剂 等 省 力 化 剂 型 此 外, 针 对 一 个 具 体 的 农 药 品 种, 依 据 该 农 药 的 理 化 性 质 ( 如 挥 发 性 光 稳 定 性 水 溶 性 等 ) 及 防 治 对 象 的 生 物 学 特 性 研 究 开 发 出 适 合 的 制 剂 也 是 剂 型 加 工 研 究 的 主 要 内 容 农 药 施 用 技 术 研 究 的 重 点 是 如 何 提 高 农 药 在 靶 标 ( 被 保 护 的 作 物 或 有 害 生 物 ) 上 的 有 11

效 沉 积 率, 提 高 农 药 有 效 利 用 率, 尽 可 能 减 少 对 环 境 的 污 染 如 控 制 雾 滴 施 药 法 和 静 电 喷 雾 技 术 就 是 这 一 领 域 的 研 究 成 果 三 农 药 分 析 与 残 留 分 析 农 药 分 析 包 括 农 药 产 品 中 有 效 成 分 的 含 量 分 析 理 化 性 状 分 析 原 材 料 的 质 量 分 析 及 杂 质 的 定 量 分 析 农 药 分 析 是 工 厂 保 证 出 厂 产 品 质 量 的 主 要 手 段, 也 是 农 药 监 管 部 门 质 量 管 理 的 重 要 措 施, 更 是 农 药 合 成 加 工 和 应 用 等 科 学 研 究 的 基 础 农 药 残 留 分 析 是 分 析 农 药 在 农 田 中 的 消 解 动 态, 最 终 在 农 副 产 品 及 相 关 环 境 中 的 滞 留 情 况 及 各 种 施 药 因 素 对 农 药 最 终 残 留 水 平 的 影 响 残 留 分 析 的 目 的 是 评 价 农 药 在 农 田 使 用 后, 除 起 到 正 常 的 防 治 有 害 生 物 或 促 进 作 物 生 长 等 作 用 外, 对 环 境 可 能 造 成 的 污 染 程 度, 对 人 类 及 其 它 非 靶 标 生 物 的 潜 在 毒 性 四 生 物 活 性 评 价 生 物 活 性 评 价 贯 穿 新 农 药 研 究 与 开 发 的 全 过 程, 包 括 室 内 生 物 测 定 和 田 间 药 效 试 验 两 大 部 分 生 物 测 定 主 要 用 于 先 导 化 合 物 特 别 是 候 选 化 合 物 的 筛 选, 一 般 都 在 可 控 制 条 件 下 进 行, 以 便 于 生 物 活 性 的 比 较 生 物 测 定 材 料 可 以 是 活 体 生 物, 如 昆 虫 的 卵 幼 虫 或 成 虫, 病 原 菌 菌 丝 或 孢 子, 杂 草 幼 苗 或 种 子, 亦 可 以 是 有 害 生 物 的 某 种 组 织 或 细 胞, 甚 至 是 某 种 酶 系 田 间 药 效 试 验 一 般 用 于 农 药 研 究 开 发 的 小 试, 特 别 是 中 试 阶 段, 其 目 的 是 在 田 间 实 际 使 用 条 件 下 评 价 某 种 农 药 的 防 治 效 果 和 应 用 价 值 此 外, 一 种 新 农 药 在 大 面 积 示 范 或 推 广 之 前 亦 应 进 行 多 点 田 间 药 效 试 验, 以 确 定 施 药 适 期 施 药 剂 量 施 药 次 数 施 药 间 隔 施 药 方 法 等 一 系 列 使 用 技 术 问 题 五 农 药 毒 理 农 药 毒 理 学 的 研 究 主 要 是 从 症 状 学 的 观 察 入 手, 研 究 农 药 对 有 害 生 物 的 穿 透 在 有 害 生 物 体 内 的 运 转 代 谢 作 用 位 点 ( 靶 标 ), 从 分 子 水 平 研 究 农 药 与 靶 标 ( 酶 或 受 体 ) 的 相 互 作 用, 阐 明 农 药 的 作 用 机 理, 为 农 药 的 科 学 使 用 提 供 依 据 此 外, 以 新 型 农 药 活 性 化 合 物 为 探 针, 发 现 新 的 作 用 靶 标, 进 而 分 离 并 解 析 作 用 靶 标 的 三 维 空 间 结 构, 以 该 靶 标 ( 相 当 于 锁 ) 为 模 型, 定 向 设 计 合 成 筛 选 目 标 化 合 物 ( 相 当 于 配 钥 匙 ), 是 新 农 药 创 制 的 重 要 途 径 有 害 生 物 的 抗 药 性 问 题 亦 是 农 药 毒 理 学 研 究 的 重 要 内 容, 特 别 是 抗 性 机 理 的 研 究 可 以 从 一 个 侧 面 深 入 了 解 农 药 的 作 用 机 理 六 农 药 环 境 毒 理 这 是 农 药 学 与 环 境 科 学 和 生 态 科 学 的 交 叉 领 域 主 要 研 究 内 容 包 括 两 个 方 面 : 一 是 农 药 在 环 境 中 的 归 趋, 包 括 施 药 后 农 药 在 大 气 水 体 及 土 壤 中 的 飘 移 沉 积 挥 发 吸 附 淋 溶 流 失 等 物 理 变 化, 以 及 降 解 代 谢 光 解 等 化 学 变 化 二 是 农 药 对 环 境 中 非 靶 标 生 物 的 影 响, 包 括 对 鱼 类 水 产 的 影 响, 对 鸟 类 的 影 响, 对 经 济 昆 虫 ( 家 蚕 蜜 蜂 等 ) 及 昆 虫 天 敌 的 影 响, 对 兽 类 的 影 响, 对 环 境 ( 特 别 是 土 壤 ) 微 生 物 的 影 响 环 境 毒 理 学 研 究 的 目 的 是 评 价 农 药 的 环 境 安 全 性, 为 农 药 的 科 学 使 用 农 药 残 留 毒 性 的 预 防 以 及 新 农 药 开 发 提 供 依 据 七 农 药 应 用 技 术 农 药 应 用 技 术 的 核 心 问 题 是 如 何 充 分 发 挥 农 药 的 优 势 和 潜 能, 降 低 单 位 面 积 农 药 使 用 剂 12

量, 提 高 农 药 对 有 害 生 物 的 控 制 效 果, 增 加 农 药 对 人 类 食 品 环 境 和 其 他 非 靶 标 生 物 的 安 全 性, 降 低 生 产 成 本, 提 高 农 作 物 的 产 量 和 质 量 主 要 研 究 内 容 包 括 靶 标 生 物 学 特 性 对 药 效 的 影 响 环 境 条 件 对 药 效 的 影 响, 化 学 防 治 ( 施 用 农 药 ) 和 其 他 防 治 措 施 的 协 调 以 及 农 药 的 混 用 技 术 等 上 述 的 七 个 研 究 领 域 虽 然 有 不 同 的 研 究 内 容 和 不 同 的 研 究 方 法, 但 并 不 是 孤 立 存 在, 而 是 彼 此 交 叉 相 互 渗 透 的 例 如 农 药 应 用 技 术 的 研 究 就 不 能 不 涉 及 农 药 剂 型 及 施 药 方 法, 农 药 环 境 毒 理 研 究 必 然 涉 及 农 药 残 留 分 析 同 样, 农 药 毒 理 学 的 研 究 基 础 是 农 药 生 物 活 性 贯 穿 着 七 个 研 究 领 域 的 红 线 是 化 合 物 自 身 固 有 的 属 性 因 此, 本 教 材 农 药 学 中 涉 及 的 内 容 乃 是 各 研 究 领 域 的 知 识 和 技 能 的 基 础 13

第 二 章 杀 虫 剂 第 一 节 杀 虫 剂 发 展 历 史 与 现 状 杀 虫 剂 可 定 义 为 防 治 农 林 业 害 虫 及 病 媒 昆 虫 的 农 药 使 用 杀 虫 剂 防 治 害 虫 的 历 史 可 以 追 溯 到 古 希 腊 罗 马 时 代 公 元 前 1000 年, 古 希 腊 人 Homer 曾 提 到 硫 磺 可 作 为 熏 蒸 剂 杀 虫 古 罗 马 学 者 Pliny 长 老 曾 提 倡 用 砷 作 为 杀 虫 剂, 并 提 到 用 橄 榄 油 处 理 豆 科 植 物 的 种 子 可 以 防 治 害 虫 公 元 前 100 年, 罗 马 人 就 应 用 藜 芦 来 控 制 田 鼠 家 鼠 和 害 虫 公 元 900 年, 中 国 已 开 始 使 用 砷 制 剂 来 防 治 园 林 害 虫 1690 年, 烟 草 提 取 物 被 用 作 杀 虫 剂 使 用 ;1848 年, 鱼 藤 被 报 道 作 为 杀 虫 剂 使 用 ;1858 年, 除 虫 菊 在 美 国 被 首 次 用 来 防 治 害 虫 可 以 看 出, 早 期 使 用 的 杀 虫 剂 多 为 天 然 矿 物 和 一 些 植 物 对 于 杀 虫 剂 系 统 的 科 学 研 究 始 于 19 世 纪 中 叶 对 砷 化 合 物 的 研 究, 该 研 究 导 致 了 1867 年 巴 黎 绿 ( 一 种 不 纯 的 亚 砷 酸 铜 ) 的 应 用, 当 时 在 美 国 该 药 剂 用 于 控 制 科 罗 拉 多 甲 虫 的 蔓 延, 使 用 范 围 十 分 广 泛, 并 在 1900 年 成 为 世 界 上 第 一 个 立 法 的 杀 虫 剂 此 后, 一 直 到 20 世 纪 30 年 代 后 半 叶, 杀 虫 剂 在 植 物 保 护 领 域 的 应 用 仍 然 仅 限 于 无 机 化 合 物 和 植 物 性 产 品, 杀 虫 活 性 低, 单 位 面 积 用 量 大, 作 用 单 一, 被 称 为 低 效 杀 虫 剂 时 代 20 世 纪 30 年 代 后 的 一 段 时 期 至 第 二 次 世 界 大 战 末 期, 世 界 各 国 在 新 农 药 的 研 制 方 面 相 继 取 得 突 破 性 进 展, 开 创 了 现 代 有 机 合 成 农 药 的 新 纪 元 这 个 时 期, 威 力 巨 大 的 有 机 氯 类 杀 虫 剂 DDT 诞 生 于 瑞 士, 有 机 磷 酸 酯 类 杀 虫 剂 在 德 国 得 到 开 发 嗣 后, 氨 基 甲 酸 酯 类 及 一 些 含 杂 原 子 的 化 合 物 作 为 杀 虫 剂 使 用, 使 杀 虫 剂 的 发 展 进 入 高 效 杀 虫 剂 时 代 20 世 纪 70 年 代 后, 科 学 家 在 拟 除 虫 菊 酯 光 稳 定 性 方 面 的 研 究 取 得 重 大 突 破, 一 系 列 高 效 光 稳 定 拟 除 虫 菊 酯 类 杀 虫 剂 投 入 使 用, 把 有 机 合 成 杀 虫 剂 又 推 到 超 高 效 杀 虫 剂 时 代 20 世 纪 50~60 年 代, 由 于 大 量 的 化 学 合 成 农 药 推 向 市 场, 人 们 一 度 对 害 虫 化 学 防 治 的 前 景 持 乐 观 态 度 然 而, 随 着 使 用 化 学 农 药 后 一 些 副 作 用 的 出 现, 人 们 又 对 其 提 出 了 许 多 批 评 随 之, 研 究 和 开 发 对 环 境 友 好 农 药 的 呼 声 越 来 越 高 诚 然, 使 用 了 半 个 多 世 纪 的 化 学 杀 虫 剂 如 有 机 氯 类 有 机 磷 酸 酯 类 氨 基 甲 酸 酯 类 及 20 世 纪 70 年 代 后 大 量 应 用 的 拟 除 虫 菊 酯 及 其 他 杀 虫 剂, 在 卫 生 害 虫 及 农 业 害 虫 的 防 治 中 立 下 了 不 可 磨 灭 的 功 劳, 但 也 暴 露 出 化 学 杀 虫 剂 的 一 些 问 题, 如 许 多 有 机 氯 类 杀 虫 剂 在 环 境 中 的 高 残 留 性, 有 机 磷 酸 酯 类 及 氨 基 甲 酸 酯 类 部 分 品 种 对 高 等 动 物 的 高 毒 性 以 及 害 虫 对 拟 除 虫 菊 酯 类 易 产 生 抗 药 性 等 其 中, 绝 大 部 分 杀 虫 剂 对 有 益 生 物 的 高 杀 伤 性, 尤 其 是 人 们 所 不 满 意 的 尽 管 人 们 力 图 通 过 制 剂 加 工, 改 善 使 用 方 法 以 及 发 展 害 虫 综 合 治 理 体 系 去 解 决 这 些 问 题, 但 仍 然 有 许 多 不 能 令 人 满 意 的 地 方 这 些 杀 虫 剂 在 使 用 中 暴 露 出 来 的 问 题, 成 为 督 促 人 们 研 究 开 发 新 型 杀 虫 剂 的 动 力 经 过 不 懈 的 努 力, 杀 虫 剂 的 研 究 20 世 纪 末 开 发 取 得 重 大 进 展 如 对 传 统 的 有 机 磷 酸 酯 类 14

杀 虫 剂, 在 低 毒 化 及 对 付 害 虫 抗 药 性 方 面 作 了 许 多 非 常 有 效 的 工 作 不 对 称 型 磷 酸 酯 及 杂 环 有 机 磷 杀 虫 剂 的 开 发 成 功, 可 以 说 是 此 类 杀 虫 剂 发 展 史 上 的 重 大 事 件 如 已 商 品 化 的 丙 硫 磷 丙 溴 磷 毒 死 蜱 嘧 啶 氧 磷 和 哒 嗪 硫 磷 等 对 氨 基 甲 酸 酯 类 杀 虫 剂 的 低 毒 化 研 究 也 取 得 了 可 喜 的 成 果, 如 在 高 毒 品 种 克 百 威 和 灭 多 威 的 基 础 上, 开 发 出 了 丁 硫 克 百 威 硫 双 灭 多 威 丙 硫 克 百 威 和 棉 铃 威 等 这 些 化 合 物 既 保 留 了 其 母 体 化 合 物 对 害 虫 高 效 的 特 点, 又 降 低 了 对 哺 乳 动 物 的 毒 性 拟 除 虫 菊 酯 类 杀 虫 剂 在 20 世 纪 末 发 展 极 快, 除 了 在 其 化 学 结 构 中 引 入 氟 原 子 增 加 了 杀 螨 活 性 外, 还 积 极 在 开 发 诸 如 对 蜜 蜂 安 全 和 用 于 防 治 土 壤 地 下 害 虫 的 品 种, 如 1983 年 开 发 的 氟 胺 氰 菊 酯 对 蜜 蜂 安 全,1987 年 开 发 的 七 氟 菊 酯 则 是 第 一 个 适 用 于 地 下 害 虫 防 治 的 品 种 除 了 对 传 统 杀 虫 剂 品 种 的 改 造 以 外, 一 些 结 构 新 颖 的 杀 虫 剂 在 理 论 上 逐 渐 趋 于 成 熟 并 陆 续 用 于 生 产 实 践 这 些 新 颖 杀 虫 剂 各 具 特 点, 在 作 用 机 理 和 应 用 方 式 上 各 具 千 秋 如 氯 化 烟 酰 类 杀 虫 剂, 由 于 其 作 用 机 制 独 特 和 强 有 力 的 内 吸 杀 虫 作 用, 一 问 世 就 得 到 了 各 界 的 普 遍 赞 誉 ; 吡 啶 类 杀 虫 剂 如 吡 蚜 酮, 虽 然 对 其 作 用 机 制 还 不 是 很 清 楚, 但 使 用 该 剂 后 能 引 起 正 在 危 害 作 物 的 刺 吸 式 口 器 害 虫 即 刻 停 止 取 食, 起 到 对 害 虫 危 害 的 实 际 控 制 作 用 ; 吡 咯 类 杀 虫 剂 与 常 规 杀 虫 剂 不 同, 不 是 干 扰 昆 虫 的 神 经 系 统, 而 是 干 扰 其 呼 吸 作 用, 影 响 氧 化 磷 酸 化 过 程 而 使 昆 虫 中 毒 死 亡 苯 甲 酰 苯 脲 类 化 合 物 已 有 几 个 品 种 作 为 杀 虫 剂 使 用, 如 除 虫 脲 伏 虫 隆 和 氟 啶 脲 等, 是 杀 虫 剂 的 另 一 个 新 天 地 苯 甲 酰 苯 脲 类 化 合 物 能 影 响 昆 虫 几 丁 质 的 合 成 ( 尽 管 对 其 影 响 几 丁 质 酶 的 活 性 还 是 影 响 其 他 步 骤 仍 存 在 争 议 ), 这 为 人 们 研 究 开 发 新 的 对 环 境 友 好 的 杀 虫 剂 指 出 了 光 明 的 前 景 作 为 对 付 外 骨 骼 的 昆 虫, 此 类 几 丁 质 合 成 抑 制 剂 是 发 展 生 物 合 理 杀 虫 剂 的 重 要 思 路 与 其 同 理, 昆 虫 保 幼 激 素 及 其 类 似 物 以 及 蜕 皮 激 素 及 其 类 似 物 化 学 结 构 的 确 定 及 其 后 的 仿 生 合 成, 亦 成 为 另 一 类 作 用 机 制 独 特 对 环 境 友 好 的 新 颖 害 虫 控 制 剂 从 链 霉 菌 发 酵 液 中 分 离 得 到 的 阿 维 菌 素 是 一 个 十 六 元 环 内 酯 和 两 个 六 元 环 的 螺 酮 醇 缩 合 而 成 的 化 合 物, 它 们 对 家 畜 寄 生 虫 线 虫 昆 虫 和 螨 类 表 现 了 极 强 的 毒 杀 作 用 它 们 的 作 用 机 制 不 同 于 传 统 杀 虫 剂, 其 作 用 位 点 为 r- 氨 基 丁 酸 受 体, 干 扰 昆 虫 体 内 神 经 末 梢 的 信 息 传 递, 即 激 发 神 经 末 梢 放 出 抑 制 性 神 经 介 质 r- 氨 基 丁 酸 (GABA), 激 活 氯 离 子 通 道, 促 使 GABA 门 控 的 氯 离 子 通 道 延 长 开 放, 使 神 经 膜 处 于 抑 制 状 态, 从 而 阻 断 神 经 末 梢 与 效 应 器 的 联 系, 使 昆 虫 麻 痹 拒 食 死 亡 鉴 于 许 多 传 统 杀 虫 剂 在 使 用 中 存 在 选 择 性 差 的 缺 点, 新 颖 杀 虫 剂 对 非 靶 标 生 物 的 毒 性 也 同 样 引 起 人 们 的 关 注 新 颖 杀 虫 剂 较 之 传 统 的 广 谱 性 杀 虫 剂 在 对 环 境 安 全 性 如 对 脊 椎 动 物 和 有 益 昆 虫 的 影 响 方 面 进 步 了 许 多, 但 许 多 品 种 仍 然 达 不 到 生 物 合 理 农 药 (Biorational pesticides) 的 要 求 如 阿 维 菌 素 对 高 等 动 物 的 毒 性 可 以 说 降 到 了 最 低 点, 甚 至 可 以 将 它 们 饲 喂 牲 畜 以 驱 逐 其 体 内 的 寄 生 虫, 但 对 有 益 昆 虫 仍 然 存 在 较 高 的 毒 性 氯 化 烟 酰 类, 溴 虫 腈 和 杀 虫 隆 等 对 鸟 类 有 较 高 毒 性 ; 丁 醚 脲, 噻 嗪 酮, 苯 氧 威, 氟 环 脲, 烯 虫 酯 和 虫 酰 肼 等, 对 鱼 类 仍 然 是 不 安 全 的 相 对 于 上 述 品 种 而 言, 氟 啶 脲, 氟 铃 脲, 虱 螨 脲, 吡 蚜 酮 和 伏 虫 隆 对 脊 椎 动 物 是 相 当 安 全 的 生 物 合 理 杀 虫 剂 要 求 其 品 种 应 具 有 广 谱 活 性 但 又 不 伤 害 非 靶 标 生 物, 尽 管 诸 多 新 颖 杀 虫 剂 品 种 较 之 传 统 品 种 已 进 步 了 许 多, 但 仍 需 研 究 更 新 颖 的 化 学 结 构 更 合 理 的 加 工 剂 型 以 及 更 科 学 的 使 用 方 法 以 不 断 提 升 杀 虫 剂 的 内 在 价 值 本 章 将 在 按 化 合 物 来 源 分 类 的 基 础 上, 讨 论 各 类 杀 虫 剂 发 展 的 历 史 沿 革, 品 种 结 构 特 点 及 15

理 化 特 性, 并 简 要 叙 述 各 类 杀 虫 剂 的 作 用 方 式 作 用 机 理 与 主 要 防 治 对 象 第 二 节 有 机 氯 类 杀 虫 剂 一 概 述 有 机 氯 类 杀 虫 剂 (rganochlorines) 即 由 碳 元 素 氯 元 素 和 氢 元 素 组 成 的 化 合 物, 其 它 的 名 称 还 有 氯 化 烃 类 (Chlornated hydrocarbons) 等, 它 开 始 于 对 滴 滴 涕 的 认 识 滴 滴 涕 即 化 合 物 2,2- 双 ( 对 氯 苯 基 )-1,1,1- 三 氯 乙 烷 的 研 制 始 于 1874 年, 由 氯 醛 和 氯 苯 缩 合, 然 后 加 入 两 者 三 倍 重 量 的 硫 酸 搅 拌 混 合 使 其 融 化 但 它 的 杀 虫 特 性 直 到 65 年 后 (1939 年 ) 才 被 发 现 这 个 发 现 对 杀 虫 剂 的 历 史 具 有 深 刻 的 意 义, 标 志 着 有 机 合 成 杀 虫 剂 的 新 纪 元 开 始 了 CH C 3 滴 滴 涕 滴 滴 涕 在 第 二 次 世 界 大 战 期 间 被 大 量 生 产 和 应 用, 在 美 国 军 队 的 指 导 下 用 滴 滴 涕 成 功 地 控 制 了 斑 疹 伤 寒 的 流 行, 在 医 学 史 上 首 开 记 录 接 下 来 的 10 年, 用 它 成 功 地 控 制 了 流 行 于 东 南 亚 的 另 一 种 虫 传 疾 病 疟 疾 嗣 后, 滴 滴 涕 一 直 是 世 界 卫 生 组 织 用 来 防 治 疟 疾 的 主 要 工 具 滴 滴 涕 的 化 学 性 质 非 常 稳 定, 在 它 问 世 的 时 候 这 是 一 个 非 常 重 要 的 优 点, 也 是 其 价 廉 和 容 易 生 产 的 基 础 滴 滴 涕 对 哺 乳 动 物 低 毒 及 对 皮 肤 无 刺 激 作 用 ; 滴 滴 涕 有 非 常 宽 的 杀 虫 谱, 它 的 化 学 性 质 又 决 定 了 它 具 有 非 常 好 的 持 效 性 这 些 特 点 使 这 个 第 一 个 发 现 的 有 机 合 成 杀 虫 剂 很 容 易 获 得 安 全 担 保, 取 得 登 记 注 册 以 及 推 广 使 用 因 滴 滴 涕 的 发 明, 缪 勒 (Paul Müller) 博 士 于 1948 年 获 得 了 诺 贝 尔 医 学 奖 另 一 个 著 名 的 有 机 氯 类 杀 虫 剂 是 六 六 六 即 六 氯 环 己 烷, 早 期 的 英 文 曾 错 误 地 称 为 Benzenehexachloride, 缩 写 为 BHC, 后 来 使 用 Hexachlorocyclohexane (HCH) 这 个 化 合 物 于 1825 年 首 次 发 现, 但 如 同 滴 滴 涕 一 样, 直 到 1940 年 才 由 法 国 和 英 国 的 昆 虫 学 家 发 现 这 个 化 合 物 原 来 是 一 个 广 谱 的 杀 虫 剂 六 六 六 有 很 多 异 构 体, 人 们 将 含 丙 体 99% 以 上 的 纯 品 称 为 林 丹 (Lindan), 可 以 在 草 原 上 防 治 蝗 虫 使 用 六 六 六 (hexachlorocyclohexane) 后 来, 人 们 对 有 机 氯 化 合 物 给 予 了 高 度 重 视, 并 先 后 开 发 了 许 多 此 类 杀 虫 剂 有 机 氯 类 杀 虫 剂 在 很 长 一 段 时 间 用 于 害 虫 防 治 和 卫 生 防 疫 工 作, 为 人 类 的 身 体 健 康 和 粮 食 16

增 产 作 出 了 巨 大 贡 献 但 由 于 其 稳 定 的 化 学 结 构, 易 在 环 境 中 残 留, 对 人 类 居 住 的 环 境 与 自 身 健 康 造 成 了 威 胁 1973 年 1 月 1 日, 由 美 国 环 境 保 护 局 (EPA) 宣 布 禁 止 使 用 滴 滴 涕, 随 后, 各 国 也 先 后 作 出 了 类 似 的 规 定 上 个 世 纪 70 年 代 中 期 以 后, 各 国 纷 纷 开 展 了 有 机 氯 类 农 药 在 粮 食 产 品 及 环 境 中 残 留 的 研 究, 并 有 充 分 的 理 由 说 明 有 机 氯 化 合 物 在 环 境 中 具 有 顽 固 的 残 留 性, 此 后, 如 六 六 六 等 一 些 有 机 氯 杀 虫 剂 也 先 后 被 禁 止 使 用 正 如 1973 年 美 国 宣 布 禁 用 滴 滴 涕 时 同 时 认 识 到 的 : 滴 滴 涕 在 杀 虫 剂 的 发 展 中 具 有 无 可 比 拟 的 历 史 意 义, 它 在 人 类 健 康, 农 业 生 产 和 环 境 方 面 的 功 劳 永 记 人 们 的 心 中 其 它 有 机 氯 杀 虫 剂 也 是 我 们 不 应 该 忘 记 的 目 前, 除 硫 丹 林 丹 和 三 氯 杀 螨 醇 ( 一 种 杀 螨 剂 ) 等 少 数 有 机 氯 化 合 物 仍 在 应 用 外, 大 多 数 品 种 已 逐 渐 被 其 它 杀 虫 剂 所 取 代 二 有 机 氯 杀 虫 剂 的 类 别 与 特 点 ( 一 ) 以 苯 为 原 料 的 有 机 氯 杀 虫 剂 以 苯 为 原 料 的 有 机 氯 杀 虫 剂 虽 然 不 多, 但 在 此 类 杀 虫 剂 中 却 占 有 重 要 地 位, 其 中 两 个 最 重 要 的 品 种 就 是 滴 滴 涕 和 六 六 六 由 于 这 两 个 品 种 合 成 方 法 简 便, 在 世 界 各 地 发 展 很 快 且 使 用 范 围 广 范 这 两 个 品 种 化 学 性 质 稳 定, 在 水 中 溶 解 度 低, 脂 溶 性 强, 易 被 植 物 和 动 物 等 有 机 体 吸 附, 不 易 分 解, 在 环 境 中 残 留 时 间 长, 而 且 可 以 通 过 生 物 富 集 与 食 物 链 在 动 物 体 内 积 累, 对 环 境 和 人 类 健 康 造 成 威 胁, 已 停 止 使 用 ( 二 ) 不 以 苯 为 原 料 的 有 机 氯 杀 虫 剂 继 发 现 六 六 六 以 后, 先 后 出 现 了 一 些 具 有 高 效 杀 虫 毒 力 而 在 工 业 生 产 上 不 以 苯 为 原 料 的 有 机 氯 杀 虫 剂 如 毒 杀 芬 狄 氏 剂 艾 氏 剂 七 氯 灭 蚁 灵 和 硫 丹 等 这 些 杀 虫 剂 也 具 有 有 机 氯 杀 虫 剂 的 特 性, 即 化 学 性 质 稳 定, 在 水 中 溶 解 度 低, 脂 溶 性 强, 易 被 植 物 和 动 物 等 有 机 物 吸 附, 不 易 分 解, 在 环 境 中 残 留 时 间 长 上 世 纪 50 60 年 代 及 70 年 代 初, 我 国 生 产 的 有 机 氯 类 杀 虫 剂 品 种 主 要 为 以 苯 为 原 料 的 滴 滴 涕 和 六 六 六, 对 不 以 苯 为 原 料 的 有 机 氯 杀 虫 剂, 主 要 采 用 林 业 产 品 的 副 产 品 松 节 油 制 备 毒 杀 芬 现 在 主 要 生 产 品 种 为 硫 丹 C S 硫 丹 (endosulfan) 硫 丹 (endosulfan, 硕 丹, 赛 丹 ) 具 有 二 氧 化 硫 的 气 味, 水 溶 性 差, 可 溶 于 大 多 数 有 机 溶 剂 ; 对 日 光 稳 定, 在 碱 性 介 质 中 不 稳 定, 并 缓 慢 水 解 为 二 醇 和 二 氧 化 硫. 硫 丹 与 上 述 有 机 氯 类 杀 虫 剂 不 同, 能 在 有 机 体 内 迅 速 降 解, 已 通 过 分 离 得 到 其 代 谢 的 主 要 产 物 为 环 状 硫 酸 酯 和 环 状 二 醇, 没 有 积 累 的 危 险, 但 对 鱼 高 毒 ; 作 用 方 式 为 胃 毒 和 触 杀 ; 毒 性 中 等 三 有 机 氯 类 杀 虫 剂 的 作 用 机 制 有 机 氯 类 杀 虫 剂 属 于 神 经 毒 剂 滴 滴 涕 与 其 它 品 种 不 同, 主 要 作 用 于 昆 虫 神 经 系 统 的 轴 突 17

部 位, 影 响 钠 离 子 通 道 而 使 昆 虫 的 正 常 神 经 传 导 受 到 干 扰 或 破 坏 而 中 毒 六 六 六 及 环 戊 二 烯 类 则 主 要 作 用 于 中 枢 神 经 系 统 的 突 触 部 位, 使 突 触 前 膜 过 多 地 释 放 乙 酰 胆 碱, 引 起 神 经 系 统 不 正 常 的 兴 奋, 导 致 中 毒 昆 虫 痉 挛 麻 痹 等 征 象 而 引 起 死 亡 ; 此 外 有 研 究 报 道, 有 些 有 机 氯 杀 虫 剂 还 是 GABA 受 体 的 抑 制 剂 第 三 节 有 机 磷 类 杀 虫 剂 一 概 述 有 机 磷 化 合 物 作 为 农 药 使 用 迄 今 已 有 60 多 年 的 历 史 虽 然 早 在 19 世 纪 末 和 20 世 纪 初 就 广 泛 开 展 了 对 有 机 磷 化 学 的 研 究, 然 而 它 们 的 生 物 活 性 直 到 1932 年 才 被 Lange 和 Krueger 发 现 有 机 磷 化 合 物 重 要 的 实 用 阶 段 在 第 二 次 世 界 大 战 期 间 及 以 后 得 到 发 展 在 第 二 次 世 界 大 战 期 间, 英 国 人 Saunders 和 德 国 人 Schrader 领 导 的 研 究 组 在 合 成 有 机 磷 神 经 毒 剂 时, 发 现 若 干 化 合 物 对 昆 虫 具 有 优 良 的 毒 效 1941 年 Schrader 合 成 出 第 一 个 内 吸 性 有 机 磷 杀 虫 剂 八 甲 基 焦 磷 酸 酰 胺 (MPA) 和 四 乙 基 焦 磷 酸 酯 (TEPP), 后 者 于 1944 年 在 德 国 商 品 化 ( ) 2 ( ) 2 C PH HP 2 H 5 C 2 H 5 (CH ( ) P P 3 ) 2 2 C 2 H 5 C 2 H 5 MPA TEPP 在 Schrader 的 领 导 下, 于 1944 年 合 成 了 代 号 为 E605 的 化 合 物, 即 重 要 的 杀 虫 剂 对 硫 磷 E605 的 问 世 是 有 机 磷 化 合 物 作 为 杀 虫 剂 的 一 个 重 要 突 破, 也 是 农 药 研 究 史 上 的 重 大 成 就 此 后, 在 E605 结 构 上 稍 加 修 饰, 合 成 出 了 许 多 E605 类 似 物, 都 表 现 出 了 优 良 的 杀 虫 活 性, 有 些 品 种 降 低 了 对 哺 乳 动 物 的 毒 性, 如 氯 硫 磷 倍 硫 磷 和 杀 螟 硫 磷 等 C 2 H 5 C 2 H 5 S P 2 H 3 C H 3 C S P 2 E605(parathion) 氯 硫 磷 (chlorthion) H 3 C H 3 C S P S H 3 C H 3 C S P 2 倍 硫 磷 (fenthion) 杀 螟 硫 磷 (fenitrothion) 1950 年 美 国 氰 胺 公 司 合 成 出 对 哺 乳 动 物 低 毒 的 有 机 磷 杀 虫 剂 马 拉 硫 磷 ;1952 年,W Perkow 发 现 了 合 成 乙 烯 基 磷 酸 酯 的 反 应 (Perkow 反 应 ), 合 成 了 具 有 优 异 杀 虫 活 性 的 敌 敌 畏 和 18

速 灭 磷 等, 使 有 机 磷 杀 虫 剂 的 发 展 上 升 到 一 个 新 的 阶 段 H 3 C H 3 C S P S CH CHCC 2 H 5 CH 2 CC 2 H 5 H 3 C H 3 C P CHC 2 H 3 C H 3 C P C CHC 马 拉 硫 磷 (malathion) 敌 敌 畏 (dichloovos) 速 灭 磷 (mevinphos) 20 世 纪 50 年 代 是 有 机 磷 杀 虫 剂 蓬 勃 发 展 的 时 期 除 杀 虫 作 用 外, 还 发 现 了 有 机 磷 化 合 物 的 杀 菌 除 草 杀 线 虫 昆 虫 不 育 植 物 生 长 调 节 和 具 有 农 药 增 效 等 活 性, 对 农 药 的 构 成 和 发 展 具 有 重 要 价 值 二 有 机 磷 杀 虫 剂 的 化 学 结 构 与 类 型 磷 在 元 素 周 期 表 第 五 族 第 二 行, 它 和 氮 非 常 相 似 它 们 都 构 成 三 价 化 合 物 和 鎓 盐 最 大 的 差 别 是 磷 和 砷 锑 铋 一 样, 形 成 五 价 化 合 物 中 性 磷 原 子 电 子 结 构 是 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3, 这 意 味 着 磷 的 M 层 有 5 个 价 电 子,3s 轨 道 上 1 个 电 子 对,3p 轨 道 上 3 个 电 子 ; 电 子 从 3s 进 到 3p, 从 3p 进 到 3d, 活 化 能 量 比 较 小, 分 别 为 7.5 和 9 电 子 伏 ; 氮 原 子 虽 有 类 似 的 电 子 结 构, 但 相 应 地 从 2s 进 到 2p, 从 2p 进 到 3d 的 活 化 能 分 别 为 10.9 和 12 电 子 伏 因 此, 磷 化 合 物 中 d 轨 道 更 容 易 形 成 杂 化 轨 道 这 就 是 磷 能 形 成 五 价 或 更 高 价 化 合 物 的 原 因 有 机 磷 杀 虫 剂 中 的 磷 原 子 都 是 以 五 价 的 形 式 出 现 五 价 磷 化 合 物 可 以 按 照 磷 上 σ 键 数 目, 分 为 两 类 大 部 分 化 合 物 有 四 个 σ 键, 一 个 л 键, 少 数 化 合 物 有 五 个 σ 键 根 据 化 学 结 构, 有 机 磷 杀 虫 剂 可 以 分 为 如 下 几 类 : ( 一 ) 磷 酸 酯 这 一 类 的 通 式 是 二 烷 基 芳 基 磷 酸 酯 (I) 二 烷 基 乙 烯 基 磷 酸 酯 (II) 和 磷 酰 化 羟 肟 酸 或 肟 (III): R R P Ar R R P C C R R P (I) (II) (III) 这 一 类 的 代 表 品 种 分 别 有 对 氧 磷 速 灭 磷 和 驱 虫 磷 等 C 2 H 5 C 2 H 5 P H 3 C P C CHCCH 3 2 H 3 C C 2 H 5 C 2 H 5 P C C 对 氧 磷 (paraxon) 速 灭 磷 (mevinphos) 驱 虫 磷 (coroxon) ( 二 ) 硫 逐 磷 酸 酯 硫 逐 磷 酸 酯 一 般 比 磷 酸 酯 毒 性 低, 化 学 性 质 更 为 稳 定, 是 有 机 磷 杀 虫 剂 中 最 重 要 的 类 型 常 见 的 形 式 为 二 烷 基 芳 基 ( 包 括 芳 杂 环 基 ) 硫 逐 磷 酸 酯 (IV), 二 烷 基 β- 烷 硫 乙 基 硫 逐 磷 酸 酯 19

(V) 和 肟 的 酯 (VI): R S R S R S P P P R Ar R CH 2 CH 2 S R' R CR' R'' (IV) (V) (VI) 这 一 类 的 代 表 品 种 有 对 硫 磷 内 吸 磷 和 辛 硫 磷 等 C 2 H 5 S P C 2 H 5 S C 2 H 5 S C 2 H 5 P P C 2 C 2 H 5 CH 2 CH 2 SC 2 H 5 C 2 H 5 C 对 硫 磷 (parathion) 内 吸 磷 (demeton) 辛 硫 磷 (phoxim) ( 三 ) 二 硫 代 磷 酸 酯 自 从 1950 年 发 现 低 毒 的 马 拉 硫 磷 以 来, 二 硫 代 磷 酸 酯 类 杀 虫 剂 发 展 很 快 这 一 类 和 磷 酸 酯 及 硫 逐 磷 酸 酯 不 同 的 是 芳 基 已 经 不 是 很 重 要, 许 多 品 种 在 S- 烷 基 的 α- 或 β- 碳 原 子 上 有 一 个 杂 原 子, 构 成 羧 酸 酯 (VII), 酰 胺 酯 (VIII), 硫 醚 或 亚 砜 (IX X), 胺 基 酯 (XI) 和 杂 环 酯 (XII) 多 数 二 硫 代 磷 酸 酯 类 杀 虫 剂 属 于 硫 逐 硫 赶 型 的, 少 数 为 二 硫 赶 型 的 ; 多 数 烷 氧 基 团 是 对 称 的, 少 数 是 不 对 称 的 近 年 来, 三 元 不 对 称 有 机 磷 酸 酯 品 种 发 展 很 快, 被 认 为 是 高 毒 有 机 磷 品 种 改 造 的 一 个 途 径 R S R S P R S () P P R SCHR'CR'' R SCH 2 CR'R'' R SCH 2 CH 2 SR' (VII) (VIII) (IX) R R P S () SCH 2 SR' R R P S SCH 2 CH 2 HR' R R P S SCH 2 (X) (XI) (XII) 这 一 类 的 代 表 品 种 有 : 马 拉 硫 磷, 乐 果, 灭 蚜 松, 甲 拌 磷, 特 丁 磷, 和 亚 胺 硫 磷 等 H 3 C H 3 C P S SCH 2 CH H 3 C H 3 C P S SCH 2 H 2 H 2 C 2 H 5 C 2 H 5 P S SCH 2 SC 2 H 5 乐 果 (dimethoate) 灭 蚜 松 (menazon) 甲 拌 磷 (phorate) C 2 H 5 C 2 H 5 P S SCH 2 SCH( ) 2 H 3 C H 3 C P S SCH 2 20

特 丁 磷 (terbufos) 亚 胺 硫 磷 (phosmet) ( 四 ) 硫 赶 磷 酸 酯 硫 赶 磷 酸 酯 是 相 应 的 二 硫 代 磷 酸 酯 的 激 活 形 成, 也 是 一 些 容 易 异 构 化 的 硫 逐 磷 酸 酯 此 类 化 合 物 的 通 式 如 下 : R P R R P P R SCH 2 CY R SCH 2 CH 2 YR' R SCH 2 A (R) 3 -np(-s-r')n (XIII) (XIV) (XV) (XVI) 注 :Y 是 烷 氧 基 或 烷 胺 基 ;A 是 芳 基 或 芳 杂 环 基 ;R 是 烷 基 或 芳 基 ;n 是 数 字 1-3 其 中,XIII 和 XIV 类 型 的 化 合 物 已 有 许 多 被 开 发 为 杀 虫 剂 这 类 化 合 物 有 氧 乐 果, 胺 吸 磷, 因 毒 磷 和 丙 溴 磷 等 H 3 C P H 3 C SCH 2 CH 氧 乐 果 (omethoate) C 2 H 5 P C 2 H 5 SCH 2 CH 2 (C 2 H 5 ) 2 胺 吸 磷 (amiton) H 3 C H 3 C P SCH 2 C 2 H 5 C 3 H 7 S P Br 因 毒 磷 (endothion) 丙 溴 磷 (profenofos) ( 五 ) 磷 酰 胺 酸 衍 生 物 在 磷 酰 胺 酸 衍 生 物 中, 发 现 许 多 品 种 具 有 杀 虫 活 性, 其 通 式 如 下 : R P (S) R P (S) A R'R'' RS R'R'' (XVII) (XVIII) R P (S) R'R P (S) R'R RR' R'R' RR' (XIX) (XX) 除 杀 虫 活 性 外, 许 多 磷 酰 胺 酸 衍 生 物 还 具 有 杀 螨 肠 胃 驱 虫 杀 线 虫 杀 菌 除 草 杀 鼠 和 21

不 育 活 性 主 要 代 表 品 种 有 甲 胺 磷 和 乙 酰 甲 胺 磷 等 H 3 C HC P H 2 H 3 C P S S 甲 胺 磷 (methamidophos) 乙 酰 甲 胺 磷 (acephate) ( 六 ) 磷 酰 氟 衍 生 物 这 类 有 机 磷 化 合 物 在 早 期 曾 被 用 作 杀 虫 剂, 主 要 代 表 品 种 为 甲 氟 磷 : [( ) 2 ] 2 P-F 甲 氟 磷 (dimefox) ( 七 ) 焦 磷 酸 衍 生 物 1944 年 发 现 四 乙 基 焦 磷 酸 酯, 是 第 一 个 有 机 磷 杀 虫 剂, 自 那 时 起 人 们 曾 对 焦 磷 酸 酯 的 杀 虫 活 性 进 行 了 许 多 研 究 但 由 于 该 类 化 合 物 的 毒 性 太 高, 现 已 不 再 应 用 [( ) 2 ] 2 P--P[( ) 2 ] 2 八 甲 磷 (schradan) ( 八 ) 膦 酸 酯 类 自 从 1952 年 发 现 了 第 一 个 膦 酸 酯 杀 虫 剂 苯 硫 磷,1954 年 发 现 了 另 一 类 型 的 膦 酸 酯 杀 虫 剂 敌 百 虫 之 后, 人 们 就 继 续 努 力 在 有 P-C 键 的 膦 酸 酯 化 合 物 中 寻 找 新 的 农 药 目 前 已 经 发 现 一 些 具 有 杀 虫 杀 菌 和 植 物 生 长 调 节 作 用 的 化 合 物 这 类 化 合 物 的 通 式 如 下 : (R) 2 P H A (S) C CX 3 P R' R A R R'' P (S) A (XXI) (XXII) (XXIII) (XXIV) R'' R P (S) SR'' 其 中 R 为 烷 基,R 为 H 或 烷 基,R 为 烷 基 或 芳 基,X 为 卤 素 主 要 代 表 品 种 有 敌 百 虫 ( ) 2 P-CC 3 H 敌 百 虫 (trichlofon) ( 九 ) 次 膦 酸 酯 类 次 膦 酸 酯 有 两 个 P-C 键, 人 们 曾 努 力 在 这 个 领 域 内 发 现 新 农 药, 但 目 前 只 发 现 一 个 有 杀 虫 22

活 性 的 品 种 氯 壤 膦 : S (C 2 H 5 ) 2 P 氯 壤 膦 (?) 三 有 机 磷 杀 虫 剂 的 理 化 性 质 有 机 磷 杀 虫 剂 的 纯 品 多 为 无 色 结 晶 或 液 体, 工 业 品 多 为 颜 色 较 深 的 液 体 ; 不 同 品 种 各 有 其 特 殊 气 味, 也 有 部 分 品 种 无 气 味 或 气 味 较 轻 ; 比 重 一 般 都 大 于 1; 折 光 率 熔 点 和 沸 点 比 较 高 ; 正 常 温 度 下 的 蒸 汽 压 和 挥 发 度 因 品 种 而 异, 大 多 比 较 低 ; 大 多 数 品 种 在 水 中 的 溶 解 度 低, 而 能 溶 于 大 多 数 有 机 溶 剂 其 化 学 反 应 性 质 有 如 下 几 个 主 要 方 面 ( 一 ) 水 解 反 应 有 机 磷 化 合 物 的 水 解 有 几 种 方 式, 这 和 酯 的 类 型 溶 剂 ph 范 围 以 及 加 入 的 催 化 物 质 有 关 定 性 地 搞 清 楚 此 类 化 合 物 的 反 应 活 性 与 结 构 的 关 系 有 利 于 按 照 实 际 应 用 特 性 合 成 适 用 的 产 品, 如 有 的 品 种 要 在 较 强 的 碱 性 环 境 使 用, 而 有 些 品 种 则 要 求 应 用 于 酸 性 环 境 为 了 生 产 无 公 害 农 产 品, 需 要 控 制 该 类 化 合 物 在 动 植 物 体 内 的 降 解 速 度 ( 残 留 允 许 量 安 全 间 隔 期 以 及 毒 力 效 应 的 发 挥 等 ) 有 机 磷 农 药 一 经 水 解 就 失 去 活 性, 水 解 是 该 类 农 药 至 关 重 要 的 性 质 有 机 磷 农 药 (A) 与 水 碱 或 酸 之 间 的 反 应 遵 守 二 级 反 应 动 力 学 规 律 : A+B C+D ( 反 应 产 物 ) 反 应 速 率 公 式 如 下 : dx/dt=k2(a-x)(b-x) 式 中 a 与 b 为 反 应 物 A 与 B 的 初 始 浓 度,x 为 经 过 时 间 t 后 浓 度 下 降 的 量, 如 一 个 反 应 物 B 大 量 过 剩, 或 其 浓 度 保 持 不 变 时, 反 应 变 成 假 一 级 反 应, 则 上 述 公 式 可 简 化 为 : dx/dt=k1(a-x) 反 应 速 率 除 用 水 解 速 度 常 数 K1 或 K2 表 示 外, 还 经 常 采 用 酯 的 半 衰 期 (t50) 来 表 示, 它 的 意 思 是 50% 磷 酸 酯 被 水 解 所 需 要 的 时 间, 其 公 式 如 下 : t 50=1/K1Ln2=0.693/K 1 水 解 速 率 决 定 于 化 学 结 构 与 反 应 条 件, 同 一 类 型 结 构 在 相 同 反 应 条 件 下, 取 代 基 不 同 也 会 明 显 影 响 水 解 速 率 在 水 溶 液 中, 大 多 数 有 机 磷 农 药 在 ph 1~5 间 最 稳 定 在 此 范 围 内, 溶 液 的 ph 值 变 化 对 水 解 速 率 影 响 不 大 有 机 磷 农 药 在 碱 性 溶 液 中 极 不 稳 定, 当 ph 值 达 到 7~8 时, 水 解 速 率 明 显 加 大 由 于 在 碱 性 条 件 下, 水 解 反 应 主 要 是 受 羟 基 离 子 催 化,pH 值 每 增 加 1 个 数 值, 水 解 速 率 几 乎 增 加 10 倍 因 碱 性 水 解 是 由 羟 基 负 离 子 亲 核 进 攻 引 起 的, 所 以 反 应 的 难 易 程 度 取 决 于 磷 原 子 上 的 电 子 云 23

密 度, 而 电 子 云 密 度 又 受 磷 原 子 取 代 基 的 影 响 因 此, 在 磷 原 子 上 有 吸 电 基 时, 磷 酸 酯 水 解 性 增 大, 有 拒 电 基 时 则 水 解 性 降 低 ( 二 ) 磷 酰 化 反 应 有 机 磷 农 药 分 子 中 的 磷 原 子 受 到 亲 核 试 剂 进 攻, 与 磷 相 连 的 酸 性 较 强 的 基 团 离 去, 致 使 亲 核 试 剂 被 磷 酰 化 : R R P X B R R R X + R P B 亲 核 试 剂 进 攻 磷 原 子 的 能 力 按 下 列 顺 序 递 减 :F - > H - > Ph - > PhS - > - > Br - > I - > S 2 3-, 很 显 然, 硬 碱 容 易 攻 击 磷 原 子 有 机 磷 农 药 与 胆 碱 酯 酶 的 作 用, 与 醇 发 生 的 酯 交 换, 与 胺 类 进 行 的 胺 解 反 应, 都 属 于 磷 酰 化 反 应 ( 三 ) 烷 基 化 反 应 当 亲 核 试 剂 进 攻 磷 酸 酯 α 位 碳 原 子 时 磷 酸 根 负 离 子 离 去, 亲 核 试 剂 被 磷 酸 酯 烷 基 化 : (R) 2 P R + B R B + (R) 2 P 有 机 磷 的 烷 基 化 反 应 在 化 学 降 解 中 和 生 化 过 程 中 都 极 为 重 要, 有 些 品 种 的 生 物 活 性 与 烷 基 化 直 接 相 关 有 机 磷 杀 虫 剂 的 烷 基 化 能 力 受 两 个 主 要 因 素 制 约, 一 是 亲 核 试 剂, 二 是 α 位 碳 原 子 的 正 电 性 一 般 而 言, 亲 核 试 剂 是 软 碱, 就 容 易 进 攻 α 位 碳 原 子 ;α 位 碳 原 子 正 电 荷 越 高, 就 越 容 易 进 行 烷 基 化 ( 四 ) 氧 化 反 应 在 有 机 磷 杀 虫 剂 中, 有 三 个 部 位 易 被 氧 化, 即 硫 酮 的 硫 硫 醚 的 硫 及 氨 基 一 经 氧 化 反 应, 有 机 磷 杀 虫 剂 的 活 性 就 提 高 ; 在 生 物 体 内 有 关 酶 ( 如 单 加 氧 酶 ) 的 作 用 下, 有 机 磷 杀 虫 剂 也 发 生 氧 化 反 应, 这 种 生 物 氧 化 是 一 种 激 活 反 应, 使 原 杀 虫 剂 的 生 物 活 性 提 高 硫 酮 的 硫 可 以 在 氧 化 剂 ( 如 硝 酸 四 氧 化 二 碳 等 ) 或 某 些 生 物 酶 ( 如 单 加 氧 酶 ) 的 作 用 下 氧 化 脱 硫, 形 成 磷 氧 双 键 : S P [] P 硫 醚 的 硫 易 被 氧 化, 先 形 成 亚 砜, 进 而 氧 化 成 为 砜 S [] S [] S ( 五 ) 光 化 学 反 应 24

日 光 具 有 足 够 的 能 量 使 有 机 农 药 引 起 光 化 学 反 应, 这 个 反 应 可 以 使 农 药 产 生 异 构 化 光 ( 水 ) 解 氧 化 脱 氯 和 光 敏 化 如 在 紫 外 光 照 射 下, 硫 酮 代 磷 酸 酯 能 发 生 异 构 化 成 为 硫 醇 代 磷 酸 酯 或 发 生 硫 酮 硫 醇 异 构 化 : C 2 H 5 C 2 H 5 S P 2 hv C 2 H 5 S C 2 H 5 P 2 对 硫 磷 光 化 学 异 构 化 S C (C 2 H 5 ) 2 P C hv C (C 2 H 5 ) 2 PS C 辛 硫 磷 光 化 学 异 构 化 S hv S (C 2 H 5 ) 2 P H 2 + (C 2 H 5 ) 2 PH H 毒 死 蜱 的 光 ( 水 ) 解 作 用 这 种 光 ( 水 ) 解 作 用 在 有 水 或 湿 气 存 在 的 情 况 下 发 生 有 机 磷 农 药 芳 香 环 上 的 氯 原 子 可 以 在 光 化 反 应 中 脱 去 : C 2 H 5 P hv C 2 H 5 P hv C 2 H 5 P ( 六 ) 热 分 解 反 应 一 般 有 机 磷 杀 虫 剂 都 不 能 耐 受 高 温, 加 热 可 引 起 分 解 反 应 四 有 机 磷 杀 虫 剂 的 毒 性 有 机 磷 类 杀 虫 剂 种 类 繁 多 毒 性 变 化 较 大, 在 给 人 类 生 产 和 生 活 带 来 利 益 的 同 时, 也 直 接 或 25

间 接 地 短 期 或 长 期 地 对 人 类 环 境 造 成 威 胁, 对 生 命 造 成 危 害 ( 一 ) 急 性 毒 性 相 当 一 部 分 有 机 磷 类 杀 虫 剂 对 人 畜 高 毒, 但 大 多 数 品 种 在 人 畜 体 内 能 转 化 成 无 毒 的 磷 酸 化 合 物 同 类 型 的 有 机 磷 杀 虫 剂 品 种 如 磷 酰 胺 酸 衍 生 物 甲 胺 磷 和 乙 酰 甲 胺 磷 结 构 稍 有 变 化, 急 性 毒 性 却 变 化 很 大 如 甲 胺 磷 急 性 经 口 LD50 约 30 mg/kg, 为 高 毒 品 种, 但 经 乙 酰 化 后 的 乙 酰 甲 胺 磷 急 性 经 口 LD50 却 为 823 mg/kg, 属 低 毒 品 种 有 机 磷 杀 虫 剂 对 哺 乳 动 物 的 作 用 机 理 与 对 害 虫 没 有 本 质 上 的 差 别, 这 类 杀 虫 剂 对 包 括 昆 虫 和 人 在 内 的 所 有 以 胆 碱 酯 酶 为 神 经 传 导 介 质 的 生 物 都 具 有 杀 伤 作 用 ( 二 ) 慢 性 毒 性 有 机 磷 杀 虫 剂 化 学 性 质 不 稳 定, 在 自 然 界 极 易 分 解, 残 留 时 间 较 短, 所 以 慢 性 毒 性 的 风 险 较 小 但 也 有 个 别 品 种 如 除 线 磷 (dichlofenthion) 在 生 物 体 内 存 留 时 间 较 长, 一 次 中 毒 后, 乙 酰 胆 碱 酯 酶 活 性 被 抑 制 时 间 在 两 个 月 以 上, 中 毒 后 54~75d 患 者 脂 肪 内 或 血 液 内 尚 能 检 出 完 整 的 有 机 磷 残 留 慢 性 毒 性 问 题 在 国 内 外 一 直 争 论 不 休, 主 要 原 因 是 很 多 农 药 厂 工 人, 接 触 农 药 品 种 很 杂 且 经 常 更 换, 缺 乏 详 细 记 录, 对 工 作 健 康 与 接 触 情 况 未 建 立 档 案, 因 而 对 慢 性 中 毒 缺 乏 科 学 资 料 ; 另 一 方 面, 由 于 长 期 接 触 有 机 磷 的 工 人, 除 了 血 中 胆 碱 酯 酶 活 性 明 显 降 低 外, 其 它 表 现 不 明 显, 或 仅 有 一 些 非 特 异 症 状 如 头 痛 头 昏 乏 力 失 眠 恶 梦 肌 束 震 颤 恶 心 呕 吐 心 慌 气 短 等 此 外, 对 有 机 磷 中 含 有 的 杂 质 或 无 效 成 分 在 长 期 的 接 触 过 程 中 所 起 的 作 用 研 究 甚 少 在 实 际 应 用 过 程 中 的 潜 在 毒 性 如 迟 发 性 神 经 毒 性 等 也 引 起 了 人 们 极 大 的 关 注 能 引 起 迟 发 性 神 经 毒 性 的 有 机 磷 品 种 有 氟 磷 酸 酯 类 三 苯 基 磷 酸 酯 类 和 胺 基 酯 类, 其 中 以 甲 胺 磷 为 最 多, 依 次 为 乐 果 氧 乐 果 敌 敌 畏 稻 瘟 净 杀 螟 松 马 拉 硫 磷 甲 基 对 硫 磷 和 敌 百 虫 等 ( 三 ) 残 留 毒 性 大 多 数 有 机 磷 杀 虫 剂 在 结 构 上 比 较 简 单, 在 环 境 中 被 分 解 后 可 以 转 化 为 植 物 的 营 养 物 质 氨 磷 酸 以 及 硫 醇 类 小 分 子, 与 生 态 可 以 和 谐 共 存 五 有 机 磷 杀 虫 剂 的 作 用 方 式 毒 理 和 应 用 有 机 磷 杀 虫 剂 具 有 触 杀 胃 毒 熏 蒸 和 内 吸 等 多 种 作 用 方 式, 根 据 品 种 不 同, 有 些 品 种 多 种 作 用 方 式 兼 而 有 之, 如 马 拉 硫 磷 具 有 触 杀 胃 毒 和 内 吸 作 用, 还 有 比 较 好 的 熏 蒸 作 用 ; 而 有 些 品 种 作 用 方 式 比 较 单 一, 如 敌 百 虫, 仅 以 胃 毒 作 用 为 主 有 机 磷 杀 虫 剂 对 节 肢 动 物 和 哺 乳 动 物 的 作 用 是 相 似 的, 都 是 干 扰 神 经 系 统, 抑 制 神 经 传 递 过 程 中 的 重 要 传 递 介 质 分 解 酶 胆 碱 酯 酶, 其 结 果 是 有 机 磷 酸 酯 将 乙 酰 胆 碱 酯 酶 酯 动 部 位 的 丝 氨 酸 羟 基 乙 酰 化 使 酶 失 活 其 具 体 作 用 步 骤 可 用 下 式 表 示 : AChE + (R) 2 P X K d AChE (R) 2 PX K p A ChE P(R) 2 + X - 复 合 体 K i H 2 K h AChE + (R) 2 P H 26

有 机 磷 杀 虫 剂 品 种 众 多, 化 学 性 质 差 异 较 大, 被 广 泛 用 于 农 作 物 害 虫 的 防 治 在 应 用 中 要 注 意 中 毒 事 件 的 发 生 长 期 单 一 使 用 某 一 个 结 构 相 似 的 有 机 磷 品 种, 容 易 导 致 害 虫 对 该 类 品 种 产 生 抗 药 性, 在 使 用 中 要 注 意 与 其 它 杀 虫 剂 轮 换 使 用 第 四 节 氨 基 甲 酸 酯 类 杀 虫 剂 一 概 述 很 久 前, 人 们 曾 发 现 在 西 非 生 长 的 一 种 蔓 生 豆 科 植 物 毒 扁 豆 (Physostigma benenosum) 种 子 一 种 咖 啡 色 的 小 豆 中, 存 在 有 一 种 剧 毒 物 质 17 18 世 纪, 尼 日 利 亚 爱 菲 克 斯 族 人 的 统 治 者 就 采 用 毒 扁 豆 爱 菲 克 斯 人 的 名 称, 命 名 为 eserine 1864 年 从 该 生 物 碱 中 分 离 得 到 毒 扁 豆 碱 (physostigmine) 1925 年 确 定 了 毒 扁 豆 碱 的 化 学 结 构 ;1935 年 完 成 了 毒 扁 豆 碱 的 人 工 合 成 毒 扁 豆 碱 是 首 次 发 现 的 天 然 存 在 的 氨 基 甲 酸 酯 类 化 合 物 H 3 C CH 毒 扁 豆 碱 (physostigmine) 1931 年 杜 邦 (Du Pond) 公 司 研 究 了 具 有 杀 虫 活 性 的 二 硫 代 氨 基 甲 酸 衍 生 物, 发 现 双 ( 四 乙 基 硫 代 氨 基 甲 酰 ) 二 硫 物 对 蚜 虫 和 螨 类 具 有 触 杀 活 性, 福 美 双 具 有 拒 食 活 性, 代 森 钠 具 有 杀 螨 活 性 这 是 研 究 氨 基 甲 酸 酯 类 化 合 物 杀 虫 活 性 的 开 始 但 上 述 化 合 物 最 终 未 能 成 为 杀 虫 剂, 而 由 于 它 们 卓 越 的 杀 菌 活 性, 很 快 就 作 为 杀 菌 剂 进 入 了 农 药 市 场 H 3 C C S S C H 3 C S S 福 美 双 (thiram) H 2 C S H C S a H 2 C C S a H S 代 森 钠 (nabam) 20 世 纪 40 年 代 中 后 期, 第 一 个 真 正 的 氨 基 甲 酸 酯 类 杀 虫 剂 地 麦 威 在 瑞 士 的 嘉 基 (Geigy) 公 司 合 成 并 于 1951 年 进 行 商 业 登 记 随 后, 一 些 早 期 的 氨 基 甲 酸 酯 类 杀 虫 剂 被 陆 续 开 发 出 来 27

H 3 C H 3 C C CH3 H 3 C H 3 C H 3 C C C CH3 H 3 C CH( ) 2 C( ) 2 地 麦 威 (dimetan) 敌 蝇 威 (dimetilan) 异 索 威 (isolan) 1953 年,Union Carbide 公 司 合 成 了 西 维 因 并 于 1957 年 正 式 公 布 生 产, 后 来 成 为 市 场 上 产 量 最 大 的 农 药 品 种 之 一 CH 西 维 因 (carbaryl) 1954 年,Metcalf 和 Fukuto 等 合 成 了 一 系 列 脂 溶 性 不 带 电 荷 的 毒 扁 豆 碱 类 似 物, 成 为 研 究 此 类 化 合 物 结 构 与 活 性 关 系 的 典 范 后 来, 这 些 化 合 物 中 的 害 扑 威 异 丙 威 二 甲 威 速 灭 威 被 开 发 成 为 杀 虫 剂 自 此, 确 定 了 - 甲 基 氨 基 甲 酸 芳 基 酯 在 杀 虫 剂 中 的 地 位, 也 为 后 来 大 量 的 新 的 氨 基 甲 酸 酯 杀 虫 剂 奠 定 了 基 础 CH 害 扑 威 (hopcide) CH 速 灭 威 (metolcarp) 嗣 后,Union Carbide 公 司 的 化 学 家 们 又 将 肟 基 引 入, 从 而 导 致 具 有 触 杀 和 内 吸 活 性 的 高 效 杀 虫 杀 螨 和 杀 线 虫 剂 的 出 现, 如 涕 灭 威 和 杀 线 威 等 H 3 CS C C CH (H 3 C) 2 C C CH H S 涕 灭 威 (aldicarp) 杀 线 威 (oxamyl) 氨 基 甲 酸 酯 类 杀 虫 剂 以 其 作 用 迅 速, 选 择 性 高, 有 些 品 种 还 具 有 强 内 吸 性 以 及 没 有 残 留 毒 性 等 优 点, 到 20 世 纪 70 年 代 已 发 展 成 为 杀 虫 剂 中 的 一 个 重 要 方 面 ; 但 某 些 品 种 的 高 毒 性 也 制 约 了 其 使 用 范 围 二 氨 基 甲 酸 酯 杀 虫 剂 的 化 学 结 构 与 类 型 所 有 氨 基 甲 酸 酯 杀 虫 剂 均 可 视 为 氨 基 甲 酸 的 衍 生 物 氨 基 甲 酸 是 极 不 稳 定 的, 它 会 自 动 分 解 为 二 氧 化 碳 和 氨 然 而, 氨 基 甲 酸 盐 和 酯 却 相 当 稳 定 28

H CH 2 C 2 + H 3 作 为 杀 虫 剂 的 氨 基 甲 酸 酯 结 构 上 的 变 化 主 要 在 酯 基 上, 一 般 要 求 酯 基 的 对 应 羟 基 化 合 物 具 有 弱 酸 性, 如 烯 醇 酚 和 羟 肟 等 ; 结 构 的 另 一 个 可 变 部 分 是 氮 原 子 上 的 取 代 基 氮 原 子 上 的 氢 可 以 被 一 个 甲 基 取 代 或 被 两 个 甲 基 取 代 或 被 一 个 甲 基 和 一 个 酰 基 取 代 根 据 取 代 基 的 变 化, 可 以 将 氨 基 甲 酸 酯 类 杀 虫 剂 划 分 为 四 种 类 型 ( 一 ),- 二 甲 基 氨 基 甲 酸 酯 这 类 化 合 物 都 是 杂 环 或 碳 环 的 二 甲 氨 基 甲 酸 衍 生 物, 在 酯 基 中 都 含 有 烯 醇 结 构 单 元, 氮 原 子 上 的 两 个 氢 均 被 甲 基 取 代 这 类 品 种 有 地 麦 威 吡 唑 威 异 索 威 敌 蝇 威 和 抗 蚜 威 等 H 3 C ( ) 2 H 3 C (H 3 C) 2 C 抗 蚜 威 (pirimicarp) ( 二 )- 甲 基 氨 基 甲 酸 芳 香 酯 这 类 氨 基 甲 酸 酯 杀 虫 剂 是 市 场 上 品 种 最 多 的 一 类, 氮 原 子 上 一 个 氢 被 甲 基 取 代, 芳 基 可 以 是 对 邻 和 间 位 取 代 的 苯 基 萘 基 和 杂 环 苯 并 基 等 如 西 维 因 仲 丁 威 灭 害 威 残 杀 威 除 害 威 速 灭 威 害 扑 威 叶 蝉 散 和 克 百 威 等 CH CH CH( ) 2 叶 蝉 散 (isoprocarp) 克 百 威 (carbofuran) ( 三 )- 甲 基 氨 基 甲 酸 肟 酯 这 类 化 合 物 是 于 1966 年 由 Payne 及 其 合 作 者 报 道 的 由 于 肟 酯 基 的 引 入 而 使 此 类 化 合 物 变 得 高 效 高 毒 在 这 类 化 合 物 中, 烷 硫 基 是 酯 基 中 的 重 要 单 元 主 要 品 种 有 涕 灭 威 灭 多 威 棉 果 威 杀 线 威 和 抗 虫 威 等 H 3 C H 3 C C CH 灭 多 威 (methomyl) ( 四 )- 酰 基 ( 或 羟 硫 基 )- 甲 基 氨 基 甲 酸 酯 这 是 一 类 新 化 合 物, 主 要 是 在 第 二 三 类 化 合 物 基 础 上 进 行 改 进 并 使 之 低 毒 化 的 品 种 在 29

结 构 上, 氮 原 子 上 余 下 的 一 个 氢 原 子 被 酰 基 磷 酰 基 羟 硫 基 羟 亚 硫 酰 基 等 基 团 取 代, 造 成 在 昆 虫 和 哺 乳 动 物 中 不 同 的 代 谢 降 解 途 径, 以 提 高 其 选 择 性 这 类 化 合 物 合 成 难 度 较 高, 商 品 化 的 品 种 还 不 多 这 类 品 种 有 呋 线 威 棉 铃 威 和 磷 亚 威 等 H 2 C S C C S CH 2 CH 2 CCH 2 棉 铃 威 (alanycarb) 三 氨 基 甲 酸 酯 类 杀 虫 剂 的 理 化 性 质 氨 基 甲 酸 酯 杀 虫 剂 纯 品 大 多 为 白 色 结 晶, 有 微 弱 气 味, 有 一 定 的 熔 点, 蒸 汽 压 通 常 较 低, 不 易 挥 发 大 多 数 品 种 在 水 中 的 溶 解 度 低, 而 能 溶 于 大 多 数 有 机 溶 剂 其 主 要 化 学 反 应 性 质 如 下 : ( 一 ) 水 解 反 应 氨 基 甲 酸 酯 杀 虫 剂 在 碱 性 介 质 中 容 易 发 生 水 解 反 应, 使 酯 键 断 裂, 释 放 出 胺 及 二 氧 化 碳 : R C R' + H 2 H- R' RH + CH H 3 C R' R= ; H H 3 C H +C 2 氨 基 甲 酸 酯 杀 虫 剂 对 水 解 反 应 的 敏 感 性 与 其 结 构 密 切 相 关 表 2-1 表 2-2 列 出 了 不 同 取 代 基 团 的 氨 基 甲 酸 酯 杀 虫 剂 水 解 反 应 的 二 级 速 率 常 数 表 2-1 如 下 结 构 式 的 水 解 速 率 常 数 ( 巴 比 妥 缓 冲 液 0.1mol/L,pH9.5,37.5 ) CH (X= H) X X K 水 解 mol -1 min -1-1 X K 水 解 mol-1 min 2-2 3.4 10 6 2-CH3 2.6 10 2 4-2 3.5 10 5 2-i-C3H7 5.5 10 2-2.0 10 3 2-t-C3H7 2.8 10 3-1.7 10 3 3-(CH3)2 2.0 10 4-1.0 10 3 3-t-C4H9 0.4 10 3-CH3 3.0 10 2 表 2-2 如 下 结 构 式 的 水 解 速 率 常 数 (a. 巴 比 妥 缓 冲 液 0.1mol/L,pH9.5,37.5 ;b. 磷 酸 钠 缓 冲 液 0.05mol/L,pH7.8,22 ) 30

C R 1 R 2 (R 1 = H, R 2 = ) R 1 R 2 K 水 解 mol -1 min -1 (a) R 1 R 2 K 水 解 mol -1 min -1 (b) H C6H5 5.8 10 3 Me Me 3.9 10-3 H CH2C6H5 8.2 10 2 Et Et 6.2 10-5 H C2H5 5.0 10 2 H CH3 2.5 10 2 从 表 2-1 和 表 2-2 可 以 看 出, 苯 环 上 吸 电 子 基 团 的 存 在 对 水 解 有 利 这 是 由 于 吸 电 子 基 团 能 使 酯 羰 基 上 电 荷 密 度 降 低, 从 而 有 利 于 羟 基 的 亲 核 进 攻 当 芳 基 酯 换 成 烷 基 酯 后, 由 于 后 者 的 给 电 子 性, 导 致 水 解 稳 定 性 增 加 在 - 取 代 化 合 物 中, 水 解 稳 定 性 的 大 小 顺 序 为 :- 甲 基 > - 乙 基 > - 苄 基 > - 苯 基,- 甲 基 取 代 物 最 稳 定 除 结 构 因 素 外, 反 应 条 件 如 温 度 ph 值 等 均 能 影 响 碱 性 水 解 反 应 的 速 度 氨 基 甲 酸 酯 杀 虫 剂 在 酸 性 溶 液 中 分 解 速 度 很 慢 ( 二 ) 热 分 解 反 应 氨 基 甲 酸 酯 受 热 至 一 定 温 度 会 发 生 热 分 解 反 应, 放 出 具 有 特 殊 臭 味 的 异 氰 酸 甲 酯 这 是 所 有 - 甲 基 氨 基 甲 酸 芳 酯 受 热 时 都 会 发 生 的 反 应, 反 应 中 产 生 相 应 的 酚 Ar CH ArH + C 四 氨 基 甲 酸 酯 杀 虫 剂 的 毒 性 氨 基 甲 酸 酯 类 杀 虫 剂 毒 性 相 差 较 大 目 前 对 低 毒 类 品 种 保 留 应 用, 对 高 毒 类 品 种 限 制 使 用 或 将 其 改 造 成 为 低 毒 化 品 种 ( 一 ) 高 毒 类 品 种 ( 大 白 鼠 急 性 经 口 LD50< 50 mg/kg 体 重 ): 丁 醛 肟 威, 己 酮 肟 威, 戊 氰 威, 克 百 威, 草 肟 威, 氰 乙 肟 威, 灭 多 威, 乙 肟 威, 异 索 威, 除 线 威, 敌 蝇 威, 胺 甲 异 丙 威 和 涕 灭 威 ( 二 ) 中 毒 类 品 种 ( 大 白 鼠 急 性 经 口 50 mg/kg < LD 50< 500 mg/kg 体 重 ): 乙 硫 甲 威, 二 恶 威, 丁 苯 威, 丁 硫 克 百 威, 丁 酮 威, 双 丙 威, 甲 硫 威, 灭 害 威, 丙 硫 克 百 威, 地 麦 威, 异 丙 威 吡 唑 威, 残 杀 威, 速 灭 威, 唑 蚜 威, 硫 双 灭 多 威 和 棉 铃 威 等 ( 三 ) 低 毒 类 品 种 ( 大 白 鼠 急 性 经 口 LD50>500 mg/kg 体 重 ): 乙 苯 威, 二 甲 威, 西 维 因, 苯 硫 威, 特 丁 威, 害 扑 威, 蜱 虱 威, 双 氧 威 和 磷 硫 灭 多 威 等 五 氨 基 甲 酸 酯 类 杀 虫 剂 的 作 用 方 式 毒 理 和 应 用 同 有 机 磷 杀 虫 剂 相 似, 氨 基 甲 酸 酯 类 杀 虫 剂 具 有 触 杀 胃 毒 熏 蒸 和 内 吸 等 多 种 作 用 方 式 根 据 品 种 不 同, 有 些 品 种 多 种 作 用 方 式 兼 而 有 之, 而 有 些 品 种 作 用 方 式 比 较 单 一 从 结 构 来 讲, - 甲 基 氨 基 甲 酸 肟 酯 类 一 般 具 有 很 好 的 内 吸 活 性,- 甲 基 氨 基 甲 酸 芳 香 酯 中 的 个 别 品 种 如 克 百 31

威 也 具 有 较 好 的 内 吸 作 用, 其 它 结 构 的 品 种 基 本 无 内 吸 作 用, 以 触 杀 和 胃 毒 作 用 为 主 氨 基 甲 酸 酯 类 杀 虫 剂 对 节 肢 动 物 和 哺 乳 动 物 的 作 用 是 相 似 的, 都 是 干 扰 神 经 系 统, 抑 制 神 经 传 递 过 程 中 的 重 要 传 递 介 质 分 解 酶 胆 碱 酯 酶, 其 结 果 是 氨 基 甲 酸 酯 类 杀 虫 剂 将 乙 酰 胆 碱 酯 酶 酯 动 部 位 的 丝 氨 酸 羟 基 酰 化 使 酶 失 活 其 具 体 作 用 步 骤 可 用 下 式 表 示 : HAChE + XCH K +1 K -1 HAChE XCH K 2 乙 酰 胆 碱 酯 酶 氨 基 甲 酸 酯 杀 虫 剂 酶 和 药 剂 复 合 体 HX + AChECH K 3 HAChE + HCH + HX 脱 离 基 团 氨 基 甲 酰 化 酶 酶 甲 基 氨 基 甲 酸 脱 离 基 团 氨 基 甲 酸 酯 杀 虫 剂 品 种 众 多, 化 学 性 质 差 异 较 大, 被 广 泛 用 于 农 作 物 害 虫 的 防 治 在 应 用 中 要 注 意 中 毒 事 件 的 发 生 长 期 单 一 使 用 某 一 个 结 构 相 似 的 品 种, 容 易 导 致 害 虫 对 该 类 品 种 产 生 抗 药 性, 在 使 用 中 要 注 意 与 其 它 杀 虫 剂 轮 换 使 用 第 五 节 除 虫 菊 酯 类 杀 虫 剂 一 概 述 除 虫 菊 素 (pyrethrin) 是 菊 科 植 物 如 白 花 除 虫 菊 (Chrysanthemum cinerariaefolium) 和 红 花 除 虫 菊 (C. coseum) 等 花 中 的 杀 虫 有 效 成 分 对 其 化 学 结 构 的 研 究 始 于 1908 年,1909 年 日 本 药 物 学 家 Fujitani 报 道 除 虫 菊 素 的 有 效 成 分 为 酯 结 构 1923 年, 另 一 个 日 本 科 学 家 山 本 证 实 构 成 除 虫 菊 素 的 酸 具 有 三 碳 环 结 构 ( 环 丙 烷 ) 1924 年, 瑞 士 化 学 家 Stanudinger 和 Ruzicka 首 次 报 道 了 除 虫 菊 素 I II 的 结 构, 后 经 多 人 修 正, 直 到 1947 年 才 最 终 确 定 其 结 构 目 前 天 然 除 虫 菊 花 中 的 有 效 成 分 已 明 确 的 共 6 种, 均 为 酯 类 化 合 物 其 酸 部 分 称 为 菊 酸, 有 两 种, 即 菊 酸 I 和 菊 酸 II: H 3 C R C CH C CH CH CH 菊 酸 I 菊 酸 II R=CH3 R=CCH3 其 醇 部 分 为 环 状 酮 醇, 有 三 种, 即 除 虫 菊 酮 醇 瓜 叶 除 虫 菊 酮 醇 和 茉 莉 除 虫 菊 酮 醇 32

R H R=CH2CHCHCHCH2 除 虫 菊 酮 醇 ; R=CH2CHCHCH3 瓜 叶 除 虫 菊 酮 醇 ; R=CH 2CHCHCH 2 茉 莉 除 虫 菊 酮 醇 这 两 种 菊 酸 和 三 个 酮 醇 组 成 了 6 种 除 虫 菊 酯, 通 称 为 天 然 除 虫 菊 素, 其 中 以 除 虫 菊 素 I 和 II 含 量 最 多, 杀 虫 活 性 最 高 R 1 H 3 C C C CH CH CH * * C * H 3 C R 2 除 虫 菊 素 化 学 结 构 表 2-3 天 然 除 虫 菊 素 的 化 学 结 构 和 组 成 组 份 R 1 R 2 分 子 式 分 子 量 含 量 (%) 除 虫 菊 素 I -CH3 -CH2CH=CHCH=CH2 C21H283 328.43 35 除 虫 菊 素 II -C -CH 2CH=CHCH=CH 2 C 22H 28 5 372.44 32 瓜 叶 除 虫 菊 素 I -CH3 -CH2CH=CHCH3 C20H283 316.42 10 瓜 叶 除 虫 菊 素 II -CCH3 -CH2CH=CHCH3 C21H285 360.43 14 茉 莉 除 虫 菊 素 I -CH3 -CH2CH=CHC2H5 C21H303 330.45 5 茉 莉 除 虫 菊 素 II -C -CH 2CH=CHC 2H 5 C 22H 28 5 374.46 4 由 于 除 虫 菊 素 的 菊 酸 含 有 三 元 环, 有 顺 反 两 种 异 构 体, 因 此 菊 酸 形 成 的 酯 也 有 顺 式 和 反 式 两 种 异 构 体 : H H H CH R 1 C CH CH R 1 C CH H R 1 -CH 和 CH C 处 于 三 元 环 平 面 同 一 侧, 称 为 顺 式 R 1 -CH 和 CH C 处 于 三 元 环 的 上 下 两 侧, 称 为 反 式 菊 酸 分 子 中 连 接 -CH 的 碳 原 子 C1 及 连 接 烯 基 的 碳 原 子 C3 是 手 性 碳, 而 含 手 性 碳 的 化 合 33

物 又 有 R S 两 种 空 间 构 型, 因 此 菊 酸 I 存 在 下 面 四 种 异 构 体 C CH H H CH C H HC CH H C H HC H CH C CH H CH H (+)1R:3R 反 式 菊 酸 I (-)1S:3S 反 式 菊 酸 I (+)1R:3S 顺 式 菊 酸 I (-)1S:3S 顺 式 菊 酸 I 菊 醇 部 分 C4 也 是 手 性 碳, 也 有 R 和 S 构 型, 分 别 和 菊 酸 I 的 4 个 异 构 体 组 成 了 除 虫 菊 素 I 的 8 个 异 构 体 但 天 然 除 虫 菊 素 I 只 有 (+)1R:3R 反 式 菊 酸 和 (+)S 顺 式 菊 醇 生 成 的 酯 天 然 除 虫 菊 素 是 一 类 比 较 理 想 的 杀 虫 剂 : 杀 虫 毒 力 较 高, 杀 虫 谱 广, 对 哺 乳 动 物 低 毒, 不 污 染 环 境, 没 有 慢 性 毒 性 等 不 良 效 应, 也 不 会 产 生 累 积 中 毒 天 然 除 虫 菊 素 的 主 要 问 题 是 光 不 稳 定 天 然 除 虫 菊 素 的 分 子 结 构 中 存 在 两 个 光 不 稳 定 中 心, 一 个 是 菊 酸 的 乙 烯 侧 链 上 的 偕 二 甲 基, 另 一 个 是 醇 部 分 的 戊 烯 酮 环 及 侧 链 上 的 双 键 在 光 照 条 件 下, 这 两 个 部 位 很 快 被 氧 化 而 失 去 杀 虫 活 性 因 此, 天 然 除 虫 菊 酯 不 能 在 田 间 使 用, 只 能 用 于 室 内 防 治 卫 生 害 虫 在 人 们 不 懈 地 探 索 下, 成 功 实 现 了 人 工 合 成 除 虫 菊 酯 ( 拟 除 虫 菊 酯 ), 并 逐 渐 解 决 了 其 存 在 的 种 种 不 足, 发 展 为 一 类 优 良 的 拟 除 虫 菊 酯 类 杀 虫 剂 二 第 一 代 拟 除 虫 菊 酯 杀 虫 剂 第 一 代 拟 除 虫 菊 酯 杀 虫 剂 是 在 天 然 除 虫 菊 酯 化 学 结 构 的 基 础 上 发 展 起 来 的, 大 体 经 历 了 20 多 年 的 时 间 (1948~1971) 第 一 个 人 工 合 成 的 拟 除 虫 菊 酯 是 丙 烯 菊 酯 (allethrin), 由 Schechter 和 Laforge 于 1947 年 合 成 并 于 1949 年 商 品 化 它 以 除 虫 菊 素 I 为 原 型, 用 丙 烯 基 代 替 环 戊 烯 醇 侧 链 的 戊 二 烯 基 ( 即 在 醇 环 侧 链 除 去 一 个 双 键 ), 使 光 稳 定 性 稍 许 有 些 改 善 H 3 C H 3 C C C C H CH 2 CH CH 2 H 3 C 丙 稀 菊 酯 (allethrin) 丙 烯 菊 酯 有 8 个 立 体 异 构 体, 其 中 (+)1R:3R- 反 式 -(+)S 杀 虫 活 性 最 高,(-)1S:3R- 反 式 -(-)R 杀 虫 活 性 最 低 ( 表 2-4), 表 明 丙 稀 菊 酯 与 天 然 除 虫 菊 素 的 高 效 异 构 体 具 有 相 同 的 立 体 构 型, 虽 然 其 杀 虫 活 性 与 天 然 除 虫 菊 酯 相 比 并 没 有 很 大 程 度 的 提 高, 但 该 化 合 物 保 持 了 天 然 除 虫 菊 素 的 优 点 由 于 丙 稀 菊 酯 对 光 的 不 稳 定 性, 其 使 用 与 天 然 除 虫 菊 素 一 样 受 到 了 限 制 改 进 化 学 结 构 以 克 服 光 不 稳 定 性 的 缺 点 并 进 一 步 提 高 其 毒 力, 是 农 药 化 学 家 们 努 力 追 求 的 一 个 目 标 在 丙 烯 菊 酯 的 基 础 上, 改 变 醇 部 分 的 化 学 结 构 以 发 现 新 的 除 虫 菊 酯 品 种 曾 进 行 了 大 量 的 工 作, 这 个 期 间 也 出 现 了 不 少 高 效 品 种, 但 直 到 20 世 纪 70 年 代 初, 在 光 稳 定 性 的 改 造 方 面 始 终 未 获 得 较 大 突 破 第 一 代 拟 除 虫 菊 酯 主 要 代 表 品 种 如 表 2-5 所 示 : 34

表 2-4 丙 烯 菊 酯 八 种 异 构 体 的 绝 对 构 型 及 对 家 蝇 的 相 对 毒 力 绝 对 构 型 * LD50 μg/ 每 头 家 蝇 相 对 毒 力 (+)1R:3R- 反 式 -(+)S 0.24 100 (+)1R:3S- 顺 式 -(+)S 0.41 58.5 (+)1R:3R- 反 式 -(-)R 1.31 18.3 (+)1R:3R- 顺 式 -(-)R 1.71 14.0 (-)1S:3R- 顺 式 -(+)S 3.30 7.3 (-)1S:3S- 反 式 -(+)S 4.96 4.84 (-)1S:3R- 顺 式 -(-)R 7.02 3.42 (-)1S:3S- 反 式 -(-)R 45.2 0.53 * (+)1R: 3R- 反 式 -(+)S 表 示 C1 C3 分 别 为 R 构 型 的 右 旋 酸 与 S 构 型 右 旋 醇 形 成 的 酯 表 2-5 第 一 代 拟 除 虫 菊 酯 主 要 代 表 品 种 药 剂 名 称 英 文 名 化 学 结 构 大 鼠 口 服 (LD 50) 主 要 制 剂 及 用 途 报 道 年 份 ( 年 ) 苄 菊 酯 dimethrin H 3 C C CH C H 3 C H 3 C CH 2 H 3 C 40 000 mg/kg 颗 粒 剂 杀 孑 孓 牛 蝇 1959 乳 油 可 苄 呋 菊 酯 remethrin H 3 C C CH C H 3 C H 3 C CH 2 CH 2 >2500 mg/kg 湿 性 粉 剂 气 雾 剂 杀 卫 生 园 艺 1965 及 农 业 害 虫 胺 菊 酯 tetramethrin H 3 C H 3 C C C H C H 3 C CH 2 >5000 mg/kg 粉 剂 液 剂 气 雾 剂 杀 卫 1965 生 害 虫 35

苯 醚 菊 酯 phenothrin H 3 C C CH C H 3 C H 3 C CH 2 >10000 mg/kg 乳 油 气 雾 剂 混 剂 杀 卫 生 害 虫 1968 仓 贮 害 虫 氰 苯 醚 菊 酯 cyphenothrin H 3 C C CH C H 3 C H 3 C C CH - 乳 油 气 雾 剂 杀 卫 生 及 园 艺 害 虫 1971 在 这 些 早 期 开 发 的 拟 除 虫 菊 酯 品 种 中, 苯 醚 菊 酯 的 杀 虫 活 性 并 不 是 很 强 大, 但 由 于 以 比 较 稳 定 的 苯 环 结 构 ( 苯 氧 基 苄 醇 ) 代 替 了 除 虫 菊 酮 醇 部 分 的 不 饱 和 结 构, 使 光 稳 定 性 有 了 改 进 日 本 住 友 公 司 又 在 此 基 础 上 在 分 子 中 引 入 了 氰 基, 使 化 合 物 的 毒 力 大 大 提 高 后 来 的 研 究 结 果 表 明, 这 一 醇 部 分 的 改 造 具 有 重 大 意 义, 因 为 这 一 改 造, 既 改 善 了 化 合 物 的 稳 定 性, 又 使 毒 力 大 大 提 高, 这 个 醇 也 成 为 了 此 后 发 展 起 来 的 一 系 列 光 稳 定 性 拟 除 虫 菊 酯 的 基 本 组 成 部 分 三 第 二 代 光 稳 定 性 拟 除 虫 菊 酯 杀 虫 剂 在 菊 酯 类 化 合 物 化 学 结 构 的 改 造 中, 由 于 对 醇 部 分 的 改 造 而 提 高 了 稳 定 性, 但 对 于 菊 酸 部 分 的 改 造, 成 就 一 直 不 大 直 至 1973 年,Mataui 在 合 成 的 菊 酯 化 合 物 中 引 入 苯 氧 基 苄 醇 合 成 了 甲 氰 菊 酯, 情 况 才 有 了 改 变 Mataui 合 成 的 这 个 化 合 物 对 一 些 昆 虫, 特 别 是 对 螨 类 和 粉 虱 等 都 有 较 好 的 效 果, 缺 点 是 对 卵 无 效 且 口 服 毒 性 较 高 C H 3 C C CH H 3 C H 3 C 甲 氰 菊 酯 (fenpropathrin) 1972 年, 英 国 洛 桑 试 验 站 (Rothamsted Research) 的 Elliott 博 士 用 氯 代 菊 酸 与 苯 氧 基 苄 醇 成 功 合 成 了 氯 菊 酯 (permethrin), 并 于 1977 年 商 品 化 这 是 第 一 个 光 稳 定 性 的 农 用 拟 除 虫 菊 酯, 解 决 了 天 然 除 虫 菊 素 和 第 一 代 拟 除 虫 菊 酯 分 子 中 的 两 个 光 不 稳 定 中 心 ( 菊 酸 侧 链 的 偕 二 甲 基 和 醇 部 分 的 不 饱 和 结 构 ) 的 问 题, 这 是 一 次 意 义 重 大 的 突 破 C C C CH 2 H H 3 C 氯 菊 酯 (permethrin) Elliott 的 研 究 工 作 证 实, 以 二 氯 菊 酸 配 合 其 它 醇 合 成 的 菊 酯 化 合 物 的 毒 力 都 有 较 大 程 度 36

的 提 高, 但 对 光 的 稳 定 性 必 须 与 相 对 稳 定 的 苯 氧 基 苄 醇 配 合 才 有 所 改 善 随 后,Elliott 在 以 上 结 构 中 引 入 氰 基, 相 继 合 成 了 氯 氰 菊 酯 和 溴 氰 菊 酯 C C H C C CH H 3 C 氯 氰 菊 酯 (cypermethrin) 和 高 效 氯 氰 菊 酯 (beta-cypermethrin) Br Br C C H C C CH H 3 C 溴 氰 菊 酯 (deltamethrin) 此 后, 日 本 人 板 谷 将 有 机 氯 杀 虫 剂 DDT 的 有 效 结 构 嵌 入 菊 酸 中, 住 友 公 司 的 大 野 等 又 将 氰 基 引 入, 开 发 合 成 了 分 子 结 构 中 不 具 环 丙 烷 的 氰 戊 菊 酯, 从 而 打 破 了 菊 酯 类 杀 虫 剂 必 须 具 有 三 碳 环 结 构 的 传 统 观 点, 使 合 成 工 艺 大 大 简 化 这 又 是 一 次 意 义 重 大 的 突 破 自 此, 第 二 代 光 稳 定 性 农 用 拟 除 虫 菊 酯 杀 虫 剂 得 到 了 空 前 的 发 展 C C CH H 3 C 氰 戊 菊 酯 (fenvalerate) 四 光 稳 定 性 拟 除 虫 菊 酯 杀 虫 剂 的 发 展 由 氯 菊 酯 及 其 后 来 许 多 第 二 代 光 稳 定 性 农 用 拟 除 虫 菊 酯 类 杀 虫 剂 的 研 究 开 发 成 功, 促 进 了 该 类 化 合 物 研 究 的 进 展 这 些 化 合 物 所 存 在 的 种 种 不 足 如 对 鱼 毒 性 较 高, 对 螨 类 和 土 壤 害 虫 效 果 较 差 以 及 缺 乏 内 吸 性 等, 成 了 农 药 化 学 家 们 面 临 的 新 课 题 目 前, 这 些 问 题 已 经 有 了 突 破 性 进 展 : 1 在 结 构 中 导 入 氟 原 子 含 氟 化 合 物 作 为 农 药 使 用 历 史 悠 久, 但 早 期 的 含 氟 无 机 化 合 物 因 毒 性 太 高 而 使 其 开 发 受 到 限 制 在 有 机 合 成 农 药 分 子 的 适 当 部 位 用 氟 取 代 氢, 由 于 氟 原 子 的 特 殊 性 质, 其 理 化 性 质 变 化 较 小, 但 生 物 活 性 改 变 较 大, 同 时 具 有 选 择 性 好 活 性 高 用 量 少 或 者 毒 性 降 低 的 特 点, 已 经 受 到 农 药 研 究 ( 包 括 医 药 研 究 ) 领 域 的 高 度 重 视 在 菊 酯 分 子 中 引 入 氟 原 子, 不 仅 保 持 或 提 高 了 原 化 合 物 的 杀 虫 活 性, 而 且 表 现 出 很 好 的 杀 螨 活 性, 但 对 鱼 和 蜜 蜂 的 毒 性 并 未 降 低 通 过 在 结 构 中 导 入 氟 原 子 开 发 成 功 的 菊 酯 类 杀 虫 杀 螨 剂 有 联 苯 菊 酯 氟 氯 氰 菊 酯 氯 氟 氰 菊 酯 和 七 氟 菊 酯 等 七 氟 菊 酯 因 其 蒸 汽 压 高 (0.7 10-4 m -2 ) 而 适 合 土 壤 中 地 下 害 虫 的 防 治 37

F 3 C C C H C CH 2 H 3 C 联 苯 菊 酯 (bifenthrin) C C H C C CH H 3 C 氟 氯 氰 菊 酯 (cyfluthrin) F F 3 C C C H C C CH H 3 C 氯 氟 氰 菊 酯 (cyhalothrin) F 3 C C C H C CH 2 F F H 3 C F F 七 氟 菊 酯 (tefluthrin) 2 在 结 构 中 导 入 硅 原 子 除 了 氟 原 子 外, 在 新 的 农 药 结 构 中 引 入 硅 和 锡 原 子 均 有 不 少 成 功 的 例 子 如 由 大 日 本 除 虫 菊 株 式 会 社 20 世 纪 80 年 代 以 硅 原 子 取 代 菊 酯 结 构 中 的 碳 原 子, 开 发 出 了 含 硅 的 拟 除 虫 菊 酯 氟 硅 菊 酯 虽 然 此 类 取 代 品 种 在 对 害 虫 活 性 方 面 并 没 有 较 大 的 突 破, 但 对 哺 乳 动 物 和 鱼 类 毒 性 降 低 ( 大 白 鼠 急 性 经 口 LD 50 >5000 mg/kg), 而 且 对 白 蚁 具 有 良 好 的 驱 避 作 用, 在 发 展 拟 除 虫 菊 酯 的 结 构 上 增 添 了 一 个 新 的 领 域 C 2 H 5 Si (CH 2 ) 3 氟 硅 菊 酯 (silafluofen) F 3 改 变 酯 的 结 构 如 醚 菊 酯, 其 结 构 中 已 无 菊 酸 部 分, 但 因 其 空 间 结 构 与 菊 酯 化 合 物 有 相 似 之 处 且 有 拟 除 虫 菊 酯 化 合 物 类 似 的 生 物 活 性, 仍 将 其 以 菊 酯 称 谓 醚 菊 酯 对 蜜 蜂 毒 性 大 大 降 低 且 对 稻 田 的 捕 食 性 蜘 蛛 相 对 安 全 这 一 结 构 的 改 进, 打 破 了 通 常 认 为 拟 除 虫 菊 酯 类 杀 虫 剂 具 有 高 活 性 必 须 是 酯 结 构 的 说 法, 可 能 又 是 一 个 新 领 域 38

C 2 H 5 C CH 2 CH 2 醚 菊 酯 (etofenprox) 五 拟 除 虫 菊 酯 杀 虫 剂 的 异 构 体 与 生 物 活 性 拟 除 虫 菊 酯 类 化 合 物 的 生 物 活 性, 包 括 杀 虫 活 性 和 对 哺 乳 动 物 的 毒 性, 均 依 赖 于 菊 酸 和 醇 组 成 的 结 构 及 其 立 体 化 学 特 性, 特 别 是 不 同 的 光 学 异 构 体 活 性 差 异 很 大 鉴 于 这 一 特 性, 在 一 个 光 稳 定 性 的 农 用 拟 除 虫 菊 酯 合 成 以 后, 化 学 家 们 还 要 对 其 进 行 高 效 异 构 体 的 拆 分 工 作 如 氯 氰 菊 酯 分 子 结 构 中 具 有 三 个 不 对 称 碳 原 子, 即 有 8 个 光 学 异 构 体 1986 年, 匈 牙 利 人 Hidasi 等 报 道, 从 8 个 异 构 体 中 拆 分 出 1R- 顺 式 酸 -S 醇 酯 /1S- 顺 式 酸 -R- 醇 酯 (1:1) 和 1R- 反 式 酸 -S 醇 酯 /1S- 反 式 酸 -R- 醇 酯 (1:1) 的 混 合 物 ( 即 高 效 顺 - 反 氯 氰 菊 酯 ), 其 药 效 比 氯 氰 菊 酯 高 约 1 倍 同 样, 在 溴 氰 菊 酯 的 8 个 异 构 体 中, 单 一 右 旋 顺 式 异 构 体 (1R,3R 菊 酸 与 S-α- 氰 醇 合 成 的 酯 ) 杀 虫 活 性 最 高 而 S,S- 氰 戊 菊 酯 ( 高 效 氰 戊 菊 酯, 来 福 灵 ) 则 为 氰 戊 菊 酯 的 高 效 异 构 体 六 拟 除 虫 菊 酯 杀 虫 剂 的 作 用 方 式 毒 理 和 应 用 拟 除 虫 菊 酯 杀 虫 剂 对 昆 虫 和 螨 类 ( 少 数 品 种 ) 有 较 高 的 生 物 活 性, 该 类 化 合 物 以 触 杀 和 胃 毒 发 挥 作 用, 不 具 有 内 吸 性 和 熏 蒸 作 用 ; 如 同 有 机 氯 杀 虫 剂 DDT 一 样, 菊 酯 类 化 合 物 为 负 温 度 系 数 药 剂 该 类 化 合 物 作 用 于 昆 虫 的 外 周 和 中 枢 神 经 系 统, 通 过 刺 激 神 经 细 胞 引 起 重 复 放 电 (discharge) 而 导 致 昆 虫 麻 痹 如 上 的 影 响 发 生 在 神 经 索 上, 其 刺 激 程 度 远 远 大 于 DDT 其 准 确 的 作 用 位 点 还 不 清 楚, 大 概 最 初 的 毒 性 作 用 表 现 在 对 神 经 轴 突 的 闭 锁 作 用 (blocking action), 因 为 这 个 解 释 刚 好 与 其 负 温 度 系 数 现 象 相 吻 合 ; 另 外, 此 类 化 合 物 有 极 好 的 击 倒 活 性 (knockdown), 表 明 菊 酯 类 化 合 物 能 很 快 地 麻 痹 昆 虫 的 肌 肉, 可 以 推 断 是 作 用 于 中 枢 神 经 系 统 除 虫 菊 酯 引 起 的 中 毒 症 状 可 分 为 兴 奋 期 与 抑 制 期 ( 或 麻 痹 期 ) 两 个 阶 段 在 兴 奋 期, 昆 虫 表 现 活 跃, 爬 动 频 繁 ; 到 抑 制 期, 活 动 减 少, 进 入 麻 痹 状 态, 直 至 死 亡 在 兴 奋 期, 可 以 检 测 到 动 作 电 位 大 大 增 加, 有 重 复 后 放 现 象 ; 兴 奋 期 长 短 与 药 剂 浓 度 相 关, 浓 度 越 高, 兴 奋 期 越 短, 进 入 抑 制 期 越 快 在 麻 痹 之 后 用 生 理 盐 水 洗 去 药 剂, 不 能 或 极 少 能 使 昆 虫 恢 复, 这 一 现 象 说 明 除 虫 菊 酯 的 作 用 乃 物 理 作 用, 不 具 有 可 逆 性 除 虫 菊 酯 的 作 用 机 制 是 多 方 面 的, 包 括 对 外 周 神 经 系 统 中 枢 神 经 系 统 和 其 它 组 织 器 官 ( 主 要 是 肌 肉 ) 的 作 用 拟 除 虫 菊 酯 类 杀 虫 剂 对 昆 虫 具 有 广 谱 杀 伤 作 用, 其 中 有 些 品 种 对 螨 类 也 具 有 很 好 的 防 治 效 果 该 类 药 剂 作 用 迅 速, 对 光 热 稳 定, 对 高 等 动 物 一 般 具 有 中 等 毒 性 ( 个 别 品 种 低 毒 ), 对 植 物 安 全 该 类 化 合 物 的 不 足 之 处 是 大 部 分 有 害 生 物 对 其 易 产 生 抗 药 性 39

第 六 节 沙 蚕 毒 素 类 与 甲 脒 类 杀 虫 剂 一 沙 蚕 毒 素 类 杀 虫 剂 ( 一 ) 概 述 沙 蚕 即 异 足 索 蚕 (Lumbriconereis heteropoda), 是 生 活 在 海 滩 泥 沙 中 的 一 种 环 节 蠕 虫 很 久 以 前, 人 们 发 现 家 蝇 因 吮 食 其 尸 体 而 中 毒 死 亡 ; 蚊 虫 蝗 和 蚂 蚁 等 动 物 在 沙 蚕 死 尸 上 爬 行 或 取 食 都 会 引 起 中 毒 或 麻 痹 瘫 痪 ; 住 在 海 边 的 日 本 人 用 沙 蚕 作 诱 铒 钓 鱼 以 上 种 种 现 象 表 明 沙 蚕 体 内 存 在 有 对 某 些 动 物 有 毒 的 物 质 1934 年, 日 本 学 者 新 田 清 三 郎 (itta) 从 沙 蚕 中 首 次 分 离 得 到 这 种 毒 物, 称 其 为 沙 蚕 毒 素 (ereis toxin) 1962 年 确 定 其 化 学 结 构 如 下 : CH 2 S H 3 C CH H 3 C CH 2 S 沙 蚕 毒 素 (nereis toxin) 1964 年 发 现 这 种 毒 素 对 水 稻 螟 虫 具 有 特 殊 的 毒 杀 作 用 1965 年,Hagiwara 等 人 工 合 成 了 沙 蚕 毒 素 嗣 后, 日 本 武 田 药 品 工 业 株 式 会 社 成 功 开 发 了 第 一 个 沙 蚕 毒 素 类 杀 虫 剂 杀 螟 丹, 这 是 人 类 历 史 上 第 一 次 成 功 利 用 动 物 毒 素 进 行 仿 生 合 成 的 生 物 源 杀 虫 剂 H 3 C H 3 C CH 2 SCH 2 CH CH 2 SCH 2 杀 螟 丹 (cartap) 1974 年, 我 国 贵 州 省 化 工 研 究 所 和 遵 义 碱 厂 合 作, 首 次 发 现 了 杀 虫 双 对 水 稻 螟 虫 的 防 治 效 果, 并 成 功 将 其 开 发 为 商 品 1975 年, 瑞 士 山 都 士 公 司 开 发 出 杀 虫 环 Jacobsen 等 于 1983 年 报 道 了 源 于 藻 类 生 物 的 1,3- 二 巯 基 -2- 甲 硫 基 丙 烷 的 衍 生 物 二 硫 戊 环 和 三 硫 己 环 的 类 似 物 有 与 沙 蚕 毒 素 相 似 的 杀 虫 作 用 1987 年,Baillie 等 根 据 沙 蚕 毒 素 的 结 构 与 活 性, 合 成 了 一 系 列 与 该 毒 素 作 用 机 制 相 同 的 化 合 物 我 国 的 化 学 家 们 也 先 后 合 成 了 4 个 该 类 杀 虫 剂 目 前, 已 经 商 品 化 的 杀 虫 剂 如 杀 螟 丹 杀 虫 双 杀 虫 单 杀 虫 环 杀 虫 蟥 和 杀 虫 钉 等, 统 称 为 沙 蚕 毒 素 类 杀 虫 剂 这 些 杀 虫 剂 自 20 世 纪 60 年 代 后 在 农 业 害 虫 防 治 中 发 挥 着 重 要 作 用 CH 2 SS 3 a H H 3 C 2 C S H 3 C CH CH CH S H 3 C H 3 C CH CH 2 SS 3 a H 2 C S 杀 虫 双 (bisultap) 杀 虫 环 (thiocyclam-hydrogenoxal) H 3 C H 3 C H 2 C CH H 2 C 杀 虫 钉 (trithialan) S S S S S S 多 噻 烷 ( 二 ) 沙 蚕 毒 素 类 杀 虫 剂 的 化 学 结 构 与 类 型 S S CH ( ) 2 CH CH 此 类 化 合 物 均 为 沙 蚕 毒 素 的 仿 生 合 成 品 种, 它 们 都 具 备 其 母 体 化 合 物 的 基 本 特 点, 即 在 化 学 40

结 构 中 具 有 双 硫 键 正 是 由 于 这 个 双 硫 键 的 存 在, 使 该 类 化 合 物 具 有 杀 虫 作 用 从 结 构 类 型 上, 此 类 仿 生 合 成 化 合 物 主 要 有 两 种 类 型, 一 为 链 状 结 构 的 化 合 物, 如 杀 螟 丹 杀 虫 双 等 ; 一 为 环 状 结 构 化 合 物, 如 杀 虫 环 多 噻 烷 等 ( 三 ) 沙 蚕 毒 素 类 杀 虫 剂 的 毒 理 沙 蚕 毒 素 类 杀 虫 剂 进 入 昆 虫 体 内, 首 先 转 化 为 沙 蚕 毒 素, 以 沙 蚕 毒 素 的 形 式 结 合 于 神 经 系 统 突 触 部 位 的 乙 酰 胆 碱 受 体, 阻 断 或 部 分 阻 断 神 经 系 统 的 电 位 传 导 而 发 挥 毒 杀 作 用 沙 蚕 毒 素 类 杀 虫 剂 能 够 抑 制 α- 金 环 蛇 毒 素 (bungarotoxin) 与 烟 碱 型 乙 酰 胆 碱 受 体 (nachr) 的 结 合 α- 金 环 蛇 毒 素 是 烟 碱 型 乙 酰 胆 碱 受 体 的 专 一 性 抑 制 剂, 在 受 体 上 的 结 合 位 点 与 乙 酰 胆 碱 相 同, 沙 蚕 毒 素 类 杀 虫 剂 与 烟 碱 型 配 体 竞 争 乙 酰 胆 碱 受 体 上 的 激 动 剂 位 点, 通 过 竞 争 性 的 占 据 乙 酰 胆 碱 受 体 上 的 激 动 剂 位 点, 从 而 抑 制 神 经 兴 奋 的 传 递 不 过, 沙 蚕 毒 素 类 杀 虫 剂 的 这 种 抑 制 作 用 是 可 逆 的 沙 蚕 毒 素 类 杀 虫 剂 对 作 用 对 象 的 作 用 较 迟 缓, 且 中 毒 的 昆 虫 有 复 苏 现 象 ( 四 ) 沙 蚕 毒 素 类 杀 虫 剂 的 毒 性 沙 蚕 毒 素 类 杀 虫 剂 属 于 中 低 毒 品 种, 由 于 所 有 此 类 杀 虫 剂 进 入 动 物 体 内 后 都 要 转 化 为 有 毒 性 作 用 的 沙 蚕 毒 素, 各 品 种 间 毒 性 的 差 异 主 要 取 决 于 转 化 的 速 度 ( 五 ) 沙 蚕 毒 素 类 杀 虫 剂 的 作 用 方 式 和 应 用 沙 蚕 毒 素 类 杀 虫 剂 具 有 较 好 的 水 溶 性, 故 该 类 杀 虫 剂 的 某 些 品 种 常 常 被 加 工 成 价 廉 和 使 用 方 便 的 水 剂 ; 该 类 杀 虫 剂 容 易 被 植 物 吸 收, 对 昆 虫 具 有 触 杀 和 胃 毒 作 用 目 前, 沙 蚕 毒 素 类 杀 虫 剂 仅 有 7 个 产 品, 即 杀 螟 丹 杀 虫 环 杀 虫 磺 杀 虫 双 杀 虫 单 杀 虫 钉 和 多 噻 烷, 后 四 个 品 种 为 我 国 所 开 发 此 类 杀 虫 剂 具 有 广 谱 的 杀 虫 活 性, 对 叶 螨 也 有 较 好 的 效 果, 目 前 多 用 于 防 治 水 稻 螟 虫 二 甲 脒 类 杀 虫 剂 甲 脒 类 杀 虫 剂 商 品 化 品 种 主 要 有 杀 虫 脒 和 双 甲 脒 由 于 前 者 的 慢 性 毒 性 即 对 哺 乳 动 物 的 致 癌 作 用 已 被 禁 止 使 用, 目 前 仍 在 广 泛 使 用 的 为 双 甲 脒 H 3 C CHCH 双 甲 脒 (amitraz) 双 甲 脒 的 原 药 为 白 色 或 浅 黄 色 固 体, 常 温 下 在 水 中 溶 解 度 很 小, 可 溶 于 二 甲 苯 丙 酮 和 甲 苯 等 多 种 有 机 溶 剂 ; 紫 外 光 影 响 较 小 ; 大 白 鼠 经 口 LD50 为 600~800mg/kg, 急 性 经 皮 LD50>1600 mg/kg, 为 低 毒 品 种 双 甲 脒 具 有 虫 螨 兼 治 的 作 用, 现 在 市 场 上 多 用 其 来 防 治 植 食 性 叶 螨 双 甲 脒 具 有 多 种 作 用 方 式, 主 要 是 具 有 触 杀 拒 食 驱 避 与 胃 毒 作 用, 也 有 一 定 的 熏 蒸 和 内 吸 作 用 ; 对 叶 螨 各 个 发 育 阶 段 的 虫 态 都 有 效, 但 对 越 冬 的 卵 效 果 较 差 41

甲 脒 类 杀 虫 剂 对 农 药 发 展 的 突 出 贡 献 在 于 其 昆 虫 毒 理 学 意 义, 其 独 特 的 作 用 机 制 曾 引 起 研 究 人 员 的 高 度 关 注 对 杀 虫 脒 的 作 用 曾 提 出 过 10 多 种 可 能 的 机 制, 后 来 有 了 比 较 明 确 的 认 识, 即 该 杀 虫 剂 的 作 用 机 制 一 是 对 轴 突 膜 局 部 的 麻 醉 作 用, 二 是 对 章 鱼 胺 受 体 的 激 活 作 用 此 外, 双 甲 脒 还 抑 制 单 胺 氧 化 酶 的 活 性 这 种 独 特 的 作 用 机 制 对 抗 药 性 害 虫 的 治 理 具 有 重 要 意 义 第 七 节 新 烟 碱 类 杀 虫 剂 一 概 述 氯 化 烟 酰 (chloronicotinyl) 这 个 名 词 指 硝 基 甲 撑 硝 基 胍 及 其 开 链 类 似 物, 植 物 性 杀 虫 剂 烟 碱 属 于 此 类 化 合 物 1972 年, 壳 牌 公 司 发 明 了 一 类 新 化 合 物, 分 子 中 含 有 硝 基 亚 甲 基 杂 环 结 构, 这 类 化 合 物 作 用 于 烟 碱 型 乙 酰 胆 碱 受 体 1978 年, 在 苏 黎 世 的 国 际 纯 粹 与 应 用 化 学 联 合 会 (IUPAC) 会 议 上,Soloway 等 人 提 出 了 具 有 杀 虫 作 用 的 氯 化 烟 酰 类 化 合 物 硝 噻 嗪 (nithiazin) 1979 年,Solowar 等 又 提 出 过 一 种 此 类 化 合 物, 但 未 报 道 其 生 物 活 性 此 后, 日 本 拜 耳 农 业 化 学 (ihon BayerAgrochem) 的 化 学 家 们 对 此 类 化 合 物 的 杀 虫 潜 能 表 现 了 极 大 的 兴 趣 1984 年, 日 本 特 殊 农 药 制 造 公 司 合 成 了 硝 基 胍 T33893 作 为 杀 虫 剂,1985 年 进 行 了 登 记 并 推 荐 通 用 名 为 咪 蚜 胺 (imidacloprid), 现 中 文 通 用 名 为 吡 虫 啉 吡 虫 啉 是 第 一 个 作 用 于 烟 碱 型 乙 酰 胆 碱 受 体 的 氯 化 烟 酰 类 化 合 物, 现 已 在 世 界 上 许 多 个 国 家 进 行 了 登 记 由 于 吡 虫 啉 具 有 植 物 性 代 谢 产 物 烟 碱 的 基 本 结 构, 也 由 于 其 对 昆 虫 的 作 用 靶 标 与 烟 碱 相 同, 都 是 作 用 于 乙 酰 胆 碱 受 体, 也 可 能 此 类 化 合 物 的 合 成 来 源 于 烟 碱 结 构 模 板 的 灵 感,1993 年, 由 Tamizawa 和 Yamamoto 建 议, 将 此 类 杀 虫 剂 称 为 新 烟 碱 类 杀 虫 剂 (eonicotinoid) 2 2 H S 硝 噻 嗪 (nithiazin) 吡 虫 啉 (imidacloprid) H 自 1985 年 首 次 发 表 了 吡 虫 啉 作 为 杀 虫 剂 专 利 以 后, 引 发 了 许 多 其 它 公 司 对 6- 氯 吡 啶 -3- 甲 基 作 为 硝 甲 基 杂 环 的 取 代 基 以 开 发 系 列 化 合 物 的 研 究 汽 巴 (1996 年 后 更 名 为 诺 华 先 正 达 ) 日 本 武 田 日 本 曹 达 Agro Kanesho 日 本 三 井 化 学 公 司 等 均 很 快 进 入 了 这 个 研 究 领 域 嗣 后, 于 1995 年 日 本 武 田 公 司 报 道 了 烯 啶 虫 胺 (nitenpyram), 紧 接 着, 日 本 曹 达 公 司 的 啶 虫 脒 (acetamiprid) 也 于 1996 年 推 向 市 场 吡 虫 啉 烯 啶 虫 胺 和 啶 虫 脒 被 认 为 代 表 了 第 一 代 新 烟 碱 类 杀 虫 剂, 它 们 的 共 同 特 点 是 在 结 构 中 均 含 有 6- 氯 吡 啶 -3- 甲 基 部 分 的 杂 环 基 团 42

2 C 2 H 5 H H 3 C 烯 啶 虫 胺 (nitenpyram) 啶 虫 脒 (acetamiprid) C 1998 年, 诺 华 公 司 开 发 成 功 了 噻 虫 嗪 (thiamethoxam), 拜 耳 公 司 开 发 成 功 了 噻 虫 啉 (thiacloprid) 和 噻 虫 胺 (clothianidin), 三 井 化 学 公 司 开 发 成 功 了 呋 虫 胺 (dinotefuran) 噻 虫 嗪 和 噻 虫 胺 属 于 噻 烟 碱 类 化 合 物, 被 认 为 是 第 二 代 新 烟 碱 类 杀 虫 剂 的 代 表 S 2 C S 噻 虫 嗪 (thiamethoxam) 噻 虫 啉 (thiacloprid) S 噻 虫 胺 (clothianidin) H 2 H 呋 虫 胺 (dinotefuran) H 2 H 至 此, 新 烟 碱 类 已 成 为 发 展 最 快 的 化 学 杀 虫 剂 这 些 杀 虫 剂 由 于 高 效, 用 量 低 和 良 好 的 内 吸 传 导 作 用, 从 而 在 生 产 上 得 到 迅 速 推 广 二 新 烟 碱 类 杀 虫 剂 的 化 学 结 构 与 生 物 活 性 新 烟 碱 类 杀 虫 剂 具 有 极 高 的 杀 虫 活 性, 从 已 公 布 的 数 据 看, 具 有 最 好 杀 虫 活 性 的 该 类 杀 虫 剂 是 为 以 硝 基 脒 部 分 为 活 性 基 和 6- 氯 -3- 吡 啶 为 杂 环 基 的 化 合 物 新 烟 碱 类 杀 虫 剂 ( 以 吡 虫 啉 为 代 表 ) 杀 虫 活 性 有 两 个 显 著 特 点 ( 一 ) 内 吸 杀 虫 活 性 土 壤 中 如 果 含 有 2.5~5mg/L 的 吡 虫 啉, 就 可 以 有 效 地 防 治 金 针 虫 (Agriotes sp.) 黄 瓜 条 叶 甲 (Diabrotica balteata ) 和 葱 蝇 (Hylemyia antigua) 等 土 壤 害 虫 然 而, 吡 虫 啉 在 土 壤 中 的 使 用 不 仅 仅 如 此, 而 更 重 要 的 则 在 于 它 的 内 吸 活 性, 并 由 此 经 过 土 壤 或 种 子 处 理, 而 达 到 对 危 害 作 物 地 上 部 分 的 多 种 害 虫 的 防 治 如 吡 虫 啉 在 土 壤 中 的 浓 度 仅 为 0.15mg/L 时, 就 可 以 对 作 物 地 上 部 的 害 虫 如 桃 蚜 和 蚕 豆 蚜 表 现 极 好 的 防 治 效 果 虽 然 吡 虫 啉 有 较 高 的 水 溶 性, 但 使 用 同 位 素 标 记 的 该 化 合 物 作 渗 漏 测 定, 结 果 表 明 没 有 遇 到 淋 析 问 题 实 际 上 吡 虫 啉 在 土 壤 中 的 稳 定 性 一 般 是 比 较 高 的, 其 半 衰 期 为 150d 但 土 壤 使 用 43

吡 虫 啉 后, 停 留 在 土 壤 表 层 的 量 却 急 剧 减 少, 这 种 生 物 抽 提 现 象 是 由 于 该 化 合 物 的 内 吸 作 用 所 致 这 就 意 味 着 在 最 后 代 谢 之 前, 吡 虫 啉 在 植 物 根 部 要 有 一 定 的 残 留 期, 继 而 被 根 所 吸 收 而 保 护 作 物 吡 虫 啉 的 残 留 活 性 对 于 土 壤 或 种 子 处 理 是 至 关 重 要 的 吡 虫 啉 在 不 同 作 物 中 的 输 导 表 现 差 异 性 该 化 合 物 属 于 典 型 的 木 质 部 输 导 品 种, 在 禾 本 科 等 作 物 中 具 有 明 显 的 顶 端 优 势 且 在 老 叶 片 和 幼 嫩 叶 片 间 形 成 浓 度 梯 度 吡 虫 啉 可 以 被 棉 花 幼 株 吸 收 且 大 部 集 中 在 子 叶 中, 而 其 余 则 以 其 未 变 化 的 母 体 化 合 物 蓄 积 在 种 衣 或 种 子 周 围 的 土 壤 中 吡 虫 啉 在 棉 花 真 叶 中 被 分 布 到 不 同 的 小 区 而 不 象 在 小 麦 中 具 有 的 顶 端 优 势, 这 是 由 于 棉 花 中 腺 体 的 作 用 所 致 这 些 腺 体 的 存 在 限 制 了 吡 虫 啉 的 广 泛 输 导 和 大 面 积 分 布 这 也 可 能 是 棉 蚜 较 其 他 蚜 虫 难 以 防 治 的 一 个 原 因, 因 为 取 食 时 不 刺 吸 腺 体 的 蚜 虫 可 能 免 于 接 触 到 吡 虫 啉 ( 二 ) 亚 致 死 剂 量 效 应 在 致 死 剂 量 下, 由 于 吡 虫 啉 对 烟 碱 型 乙 酰 胆 碱 受 体 的 干 扰, 中 毒 昆 虫 表 现 为 典 型 的 神 经 中 毒 症 状, 即 行 动 失 控 发 抖 麻 痹 直 至 死 亡 在 亚 致 死 浓 度 下, 取 食 含 有 吡 虫 啉 汁 液 的 蚜 虫, 则 表 现 从 叶 片 上 逃 逸 或 掉 落, 并 由 分 析 蜜 露 的 排 放 量, 得 知 亚 致 死 浓 度 的 吡 虫 啉 对 蚜 虫 有 拒 食 作 用, 即 小 于 10μg/L 浓 度 的 吡 虫 啉 可 以 引 起 取 食 蚜 虫 惊 蹶 排 放 蜜 露 减 少, 最 终 饥 饿 而 死 用 黑 异 爪 犀 金 龟 (Heteronychus arator) 伪 切 根 虫 (Somaticus sp.) 野 棉 象 甲 (Anthonomus grandis) 和 烟 芽 夜 蛾 (Heliothis virescens) 进 行 试 验, 也 证 明 了 吡 虫 啉 的 亚 致 死 剂 量 对 这 些 昆 虫 表 现 拒 食 作 用 三 新 烟 碱 类 杀 虫 剂 的 毒 理 选 择 性 和 生 态 效 应 用 美 洲 蜚 蠊 (Periplaneta americana) 的 神 经 节 试 验 表 明, 吡 虫 啉 能 取 代 同 位 素 标 记 的 α- 金 环 蛇 毒 素 (α-bungarotoxin), 而 该 毒 素 是 烟 碱 型 乙 酰 胆 碱 受 体 (nachr) 上 的 一 个 特 殊 配 体 此 结 果 表 明, 吡 虫 啉 是 对 乙 酰 胆 碱 受 体 产 生 影 响 而 表 现 对 昆 虫 的 毒 效 对 美 洲 蜚 蠊 运 动 神 经 电 生 理 学 研 究 结 果 表 明, 用 吡 虫 啉 处 理 试 虫 后, 其 胆 碱 能 运 动 神 经 膜 表 现 去 极 化, 类 似 于 乙 酰 胆 碱 处 理 结 果 此 外, 用 厩 蝇 (Stomoxys calcitrans) 的 中 枢 神 经 系 统 (CS) 研 究 表 明, 用 吡 虫 啉 处 理 试 虫 后, 实 际 上 几 乎 完 全 抑 制 了 突 触 后 烟 碱 型 乙 酰 胆 碱 受 体 的 活 性, 而 且 这 个 闭 锁 过 程 是 不 可 逆 的 用 蜜 蜂 (Apis mellifera) 头 家 蝇 和 桃 蚜 作 试 材 的 研 究, 也 都 证 明 了 吡 虫 啉 与 烟 碱 型 乙 酰 胆 碱 受 体 的 高 度 亲 和 性 鉴 于 脊 椎 动 物 与 昆 虫 的 烟 碱 型 乙 酰 胆 碱 受 体 在 结 构 上 相 似 但 又 不 完 全 相 同 这 一 点, 研 究 表 明 吡 虫 啉 对 大 鼠 肌 肉 的 乙 酰 胆 碱 受 体 也 表 现 抑 制 作 用, 但 作 用 程 度 比 对 昆 虫 弱 1000 倍, 这 也 是 吡 虫 啉 对 害 虫 高 效 而 对 高 等 动 物 低 毒 的 原 因 如 吡 虫 啉 对 桃 蚜 的 点 滴 LD50 为 0.062mg 有 效 成 份 /kg 体 重, 而 对 大 鼠 的 经 口 LD 50 则 为 450mg 有 效 成 份 /kg 体 重 如 上 述, 吡 虫 啉 除 在 脊 椎 动 物 和 昆 虫 间 具 有 选 择 性 外, 在 昆 虫 间 的 生 物 活 性 也 有 很 大 区 别 我 们 已 经 知 道, 吡 虫 啉 对 绝 大 多 数 的 刺 吸 式 口 器 害 虫 效 果 很 好, 而 只 对 极 少 数 咀 嚼 式 口 器 害 虫 有 效 吡 虫 啉 在 使 用 剂 量 下 对 非 把 标 生 物 相 对 安 全 吡 虫 啉 即 使 在 极 高 的 施 用 剂 量 下 (2000 克 AI/ha) 对 土 壤 微 生 物 也 无 影 响 ; 超 过 田 间 施 用 量 4 倍 时, 可 以 使 土 壤 中 蚯 蚓 密 度 下 降, 但 到 秋 季 又 可 恢 复 到 正 常 水 平 ; 在 实 验 室 用 吡 虫 啉 对 甜 菜 种 子 进 行 包 衣 处 理, 对 赤 子 爱 胜 蚓 (Eisenia 44

fetida) 没 有 影 响, 但 处 理 过 的 种 子 对 鸟 类 急 性 毒 性 较 高, 且 对 其 繁 殖 有 中 等 程 度 的 影 响 ( 亚 急 性 毒 性 ); 另 有 报 导, 吡 虫 啉 对 鸟 类 有 拒 食 影 响, 这 一 点 是 不 可 忽 略 的, 即 应 避 免 鸟 类 取 食 吡 虫 啉 处 理 过 的 种 子 另 外, 吡 虫 啉 对 水 藻 和 鱼 类 安 全 ; 田 间 喷 雾 施 用 对 倍 足 亚 纲 和 蜘 蛛 安 全 ; 对 寄 生 阶 段 的 有 益 昆 虫 安 全, 而 对 捕 食 昆 虫 如 七 星 瓢 虫 (Coccinella septempunctata) 主 要 表 现 在 食 物 的 缺 乏, 虽 然 啉 虫 啉 对 其 有 击 倒 活 性, 但 恢 复 很 快 吡 虫 啉 对 蜜 蜂 有 毒, 应 避 免 在 植 物 开 花 期 使 用 四 新 烟 碱 类 杀 虫 剂 的 应 用 新 烟 碱 类 杀 虫 剂 主 要 代 表 品 种 有 吡 虫 啉 (imidacloprid, 咪 蚜 胺 ), 啶 虫 脒 (acetamiprid, 莫 比 朗, 吡 虫 清 ) 和 噻 虫 嗪 (thiamethoxam, 阿 克 泰 ) 等 这 些 品 种 都 具 有 一 定 的 水 溶 性, 具 有 内 吸, 触 杀 和 胃 毒 作 用, 为 中 等 毒 性 品 种 主 要 用 来 防 治 刺 吸 式 口 器 害 虫 如 蚜 虫 飞 虱 粉 虱 和 叶 蝉 等 第 八 节 吡 咯 吡 唑 吡 啶 类 杀 虫 剂 一 吡 咯 类 杀 虫 剂 ( 一 ) 概 述 人 们 在 探 索 发 现 具 有 杀 虫 作 用 化 合 物 的 进 程 中, 自 然 界 中 存 在 的 天 然 产 物 具 有 不 可 磨 灭 的 功 劳, 如 拟 除 虫 菊 酯 类 杀 虫 剂 是 在 天 然 除 虫 菊 素 的 研 究 基 础 上 发 展 起 来 的 ; 氨 基 甲 酸 酯 类 杀 虫 剂 的 问 世 则 得 益 于 植 物 源 生 物 碱 毒 扁 豆 碱 的 研 究 ; 沙 蚕 毒 素 类 杀 虫 剂 则 直 接 来 自 于 对 沙 蚕 毒 素 结 构 的 仿 生 合 成 此 外, 一 些 微 生 物 的 发 酵 产 物 也 同 样 为 杀 虫 剂 的 发 现 作 出 了 重 大 贡 献, 吡 咯 类 化 合 物 就 是 一 例 20 世 纪 60 年 代 中 期,Arima 首 次 发 现 了 Pseudononnas pyrrocinia 产 生 的 吡 咯 类 化 合 物 pyrrolnitrn 的 杀 菌 活 性, 并 以 此 为 先 导 开 发 出 了 芳 基 吡 咯 类 杀 菌 剂 ;1987 年 美 国 氰 胺 公 司 (Cyanamid s) 药 物 研 究 所 从 采 自 俄 克 拉 何 马 土 壤 中 的 链 霉 菌 (Streptomyces fumanus) 的 代 谢 产 物 中 分 离 出 二 噁 吡 咯 霉 素 (dioxapyrrolomycin) 并 报 道 了 其 杀 虫 活 性 二 噁 吡 咯 霉 素 对 为 数 众 多 的 昆 虫 和 蜱 螨 目 的 蜘 蛛 表 现 中 等 程 度 的 生 物 活 性, 但 对 哺 乳 动 物 的 毒 性 却 非 常 高 ( 小 鼠 口 服 LD50=14 mg/kg) 这 些 研 究 结 果 激 发 了 人 们 对 其 化 学 结 构 改 造 的 兴 趣 2 H 二 噁 吡 咯 霉 素 (dioxapyrrolomycin) 经 过 许 多 科 学 家 的 研 究 得 知, 吡 咯 类 化 合 物 的 亲 脂 性 和 酸 性 这 两 个 物 化 参 数 与 此 类 化 合 物 的 活 性 及 选 择 性 有 重 要 关 系 于 是, 人 们 以 二 噁 吡 咯 霉 素 结 构 为 基 本 骨 架, 改 变 或 增 减 不 同 的 取 代 45

基 团 并 进 行 活 性 筛 选 研 究, 经 过 不 懈 地 努 力, 美 国 氰 胺 公 司 开 发 出 一 个 全 新 的 杀 虫 杀 螨 剂 虫 螨 腈 这 个 化 合 物 对 烟 芽 夜 蛾 幼 虫 的 效 果 与 氯 氰 菊 酯 相 当, 比 其 他 常 规 药 剂 高 出 4~16 倍, 为 广 谱 性 杀 虫 杀 螨 剂 C Br CF 3 CH 2 C 2 H 5 虫 螨 腈 (chlorfenapyr) ( 二 ) 吡 咯 类 杀 虫 剂 的 化 学 结 构 与 杀 虫 活 性 美 国 氰 胺 公 司 的 David G.Kuhu 等 人 对 二 噁 吡 咯 霉 素 类 化 合 物 产 生 了 进 行 了 大 量 合 成 和 活 性 筛 选, 终 于 发 现 了 2- 芳 基 吡 咯 类 是 一 类 全 新 结 构 的 新 颖 杀 虫 剂, 其 骨 架 结 构 上 各 取 代 基 与 杀 虫 活 性 的 关 系 如 下 : 表 2-6 3 位 上 亲 电 子 基 的 变 化 与 杀 虫 活 性 Br EWG Br H 编 号 亲 电 子 基 团 (EWG) 防 治 率 (%,100ppm) 烟 芽 夜 蛾 棉 红 蜘 蛛 马 铃 薯 叶 蝉 1 2 3 4 5 C 2 C CF 3S CF3S2 100 0 0 100 0 0 0 0 0 0 70 0 100 100 100 表 2-7 4,5- 二 取 代 -2- 芳 基 吡 咯 类 结 构 与 杀 虫 活 性 X EWG Y H 编 号 1 2 3 化 合 物 EWG X Y C Br Br C C Br CF3 防 治 率 (%,100mg/L) 烟 芽 夜 蛾 棉 红 蜘 蛛 马 铃 薯 叶 蝉 100 0 0 100 0 0 100 100 100 46

4 5 6 CF 3S 2 Br Br CF3S2 CF 3S 2 Br CF 3 100 100 100 100 100 100 100 100 50 表 2-8 2- 芳 基 吡 咯 化 合 物 的 不 同 取 代 基 与 杀 虫 活 性 Br C F 3 C H X 编 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 化 合 物 X 4- H 4-F 4Br 4-CF3 4-4- 4-H 4-2 3-2- 防 治 率 (%,100mg/L) 烟 芽 夜 蛾 棉 红 蜘 蛛 马 铃 薯 叶 蝉 100 100 100 100 0 0 100 0 90 100 0 100 100 100 100 70 0 0 0 60 0 0 0 0 80 90 0 100 0 100 100 0 100 表 2-9 各 种 芳 基 吡 咯 腈 类 异 构 体 的 杀 虫 活 性 比 较 R 2 R 1 R 3 H X 编 号 1 2 3 4 化 合 物 R1 R2 R3 C Br CF3 C CF 3 Br CF 3 Br C Br CF 3 C 死 亡 率 (%,, mg/l) 粘 虫 (3 龄 幼 虫 ) 烟 芽 夜 蛾 (3 龄 幼 虫 ) 100 100 100 0 0 0 100 0 47

5 CF 3 C Br 0 0 表 2-10 - 取 代 吡 咯 类 化 合 物 结 构 与 杀 虫 活 性 Br EWR F 3 C R 编 号 化 合 物 防 效 (%, mg/l) EWG R 烟 芽 夜 蛾 棉 红 蜘 蛛 马 铃 薯 叶 蝉 1 C H 100 100 100 2 C 100 0 100 3 C CH3CH2CH3 100 100 100 4 CF 3S 2 H 100 100 50 5 CF 3S 2 CH 2 90 40 0 ( 三 ) 吡 咯 类 杀 虫 剂 的 毒 理 二 噁 吡 咯 霉 素 及 其 经 化 学 改 造 仿 生 合 成 的 吡 咯 类 杀 虫 剂, 为 昆 虫 体 内 线 粒 体 氧 化 磷 酸 化 的 解 偶 联 剂, 药 剂 通 过 对 此 氧 化 磷 酸 化 过 程 的 阻 断 作 用, 使 ADP 无 法 转 换 为 ATP 化 合 物 对 氧 化 磷 酸 化 作 用 的 抑 制 与 下 列 理 化 参 数 有 关 :(1) 化 合 物 必 须 具 有 亲 脂 性, 才 能 亲 和 和 穿 透 线 粒 体 膜 ;(2) 化 合 物 分 子 即 可 作 为 质 子 酸, 又 可 作 为 质 子 碱, 以 破 坏 膜 内 外 的 质 子 梯 度, 阻 断 ADP 转 化 为 ATP 吡 咯 类 杀 虫 剂 符 合 这 些 条 件 吡 咯 类 的 虫 螨 腈 亲 脂 性 强, 但 酸 性 不 够 (ph=4.6), 该 化 合 物 进 入 昆 虫 体 内 后 进 行 氧 化, 即 将 吡 咯 环 的 取 代 基 -CH2C2H5 氧 化 为 H, 使 其 酸 性 增 强 而 发 挥 作 用, 这 个 氧 化 作 用 在 食 草 动 物 体 内 都 可 以 进 行, 如 在 烟 芽 夜 蛾 (Heliothis virescens) 体 内 用 同 位 素 标 记 的 虫 螨 腈 进 行 处 理, 处 理 2 天 后, 虫 体 内 的 氧 化 产 物 AC303,268 就 达 到 71%, 而 未 代 谢 的 虫 螨 腈 仅 为 13% C Br CF 3 R 式 中 :R=-CH2C2H5 为 虫 螨 腈 (AC303,630),R=H 为 虫 螨 腈 的 氧 化 产 物 AC303,268 ( 四 ) 吡 咯 类 杀 虫 剂 的 主 要 品 种 作 用 方 式 及 其 应 用 目 前, 吡 咯 类 杀 虫 剂 的 主 要 代 表 品 种 为 虫 螨 腈 (chlorfenapyr, 溴 虫 腈, 除 尽 ), 为 低 毒 品 种 作 用 方 式 : 触 杀, 胃 毒 虫 螨 腈 可 作 为 广 谱 性 杀 虫 杀 螨 剂 使 用 用 烟 芽 夜 蛾 不 同 龄 期 的 幼 虫 为 试 材 用 浸 叶 饲 喂 法 48

进 行 生 测, 结 果 表 明,3 龄 幼 虫 的 用 药 量 仅 为 1 龄 幼 虫 的 2.6 倍, 其 相 差 倍 数 大 大 低 于 有 机 磷 酸 酯 类 的 丙 溴 磷 和 氨 基 甲 酸 酯 类 的 灭 多 威, 二 者 对 该 两 个 龄 期 幼 虫 的 用 药 量 倍 数 差 均 在 12 倍 左 右 几 种 药 剂 对 不 同 龄 期 的 烟 芽 夜 蛾 幼 虫 表 现 出 的 不 同 毒 力 这 一 结 果, 指 出 了 一 个 重 要 的 问 题, 即 大 龄 幼 虫 由 于 氧 化 代 谢 作 用 增 强, 其 对 外 来 化 合 物 的 解 毒 能 力 也 随 之 提 高, 因 在 昆 虫 体 内 多 功 能 氧 化 酶 和 谷 胱 甘 肽 -S- 转 移 酶 是 两 大 重 要 解 毒 酶 系, 而 其 解 毒 机 理 即 氧 化 水 解 过 程, 但 这 一 过 程 对 吡 咯 类 化 合 物 虫 螨 腈 来 讲, 却 是 加 快 其 氧 化 代 谢 成 毒 力 更 高 的 代 谢 产 物 AC303,268 的 过 程 二 吡 唑 类 杀 虫 剂 ( 一 ) 概 述 从 新 烟 碱 类 吡 咯 类 等 新 颖 杀 虫 剂 结 构 可 以 看 出, 杂 环 化 合 物 的 结 构 变 化 多, 开 发 的 潜 力 较 大, 一 直 是 农 药 开 发 的 重 点 此 外, 由 于 氟 原 子 具 有 模 拟 效 应, 电 子 效 应, 阻 碍 效 应 和 渗 透 效 应 等 特 殊 性 质, 在 农 药 分 子 中 引 入 氟 原 子, 其 理 化 性 质 变 化 较 小, 但 可 使 农 药 增 添 新 活 性, 且 对 环 境 影 响 小 1989 年, 法 国 罗 纳 普 朗 克 公 司 成 功 地 将 吡 唑 杂 环 与 氟 元 素 结 合, 开 发 出 了 第 一 个 吡 唑 类 杀 虫 剂 氟 虫 腈 H 2 S CF 3 C 氟 虫 腈 (fipronil) 此 后, 罗 纳 普 朗 克 公 司 又 开 发 出 了 Rpa-098231 和 其 它 一 些 氟 虫 腈 类 似 物 2005 年 6 月 1 日, 我 国 大 连 瑞 泽 农 药 股 份 公 司 获 得 - 苯 基 吡 唑 衍 生 物 杀 虫 剂 专 利, 成 功 开 发 了 另 一 个 吡 唑 类 杀 虫 剂 丁 烯 氟 虫 腈 F 3 C C S CF 3 HCH 2 C CH 2 丁 烯 氟 虫 腈 (butane-fipronil) 吡 唑 类 化 合 物 还 有 主 要 用 于 杀 螨 的 唑 螨 酯 和 吡 螨 胺 等, 将 在 杀 螨 剂 一 章 中 讲 述 ( 二 ) 吡 唑 类 杀 虫 剂 的 化 学 结 构 与 杀 虫 活 性 在 氟 虫 腈 的 结 构 中,- 取 代 芳 基 具 有 杀 虫 活 性,-S()CF 3 具 有 增 强 杀 虫 剂 在 靶 标 的 脂 溶 性 及 其 它 效 应, 故 进 行 结 构 修 饰 时, 一 般 不 再 改 变 这 两 个 基 团 在 这 个 思 路 的 指 导 下, 已 有 许 多 氟 虫 腈 的 衍 生 物 被 合 成 出 来 49

( 三 ) 吡 唑 类 杀 虫 剂 的 毒 性 与 毒 理 吡 唑 类 杀 虫 剂 为 中 等 毒 性 品 种, 如 氟 虫 腈 大 鼠 急 性 经 口 LD 50 100mg/kg, 经 皮 LD 50 >2000 mg/kg 此 外, 丁 烯 氟 虫 腈 对 鱼 的 毒 性 低 于 氟 虫 腈 氟 虫 腈 通 过 γ- 氨 基 丁 酸 调 节 的 氯 通 道 干 扰 氯 离 子 的 通 路, 破 坏 正 常 中 枢 神 经 系 统 的 活 性 并 在 足 够 剂 量 下 引 起 个 体 死 亡 由 于 这 种 独 特 的 作 用 机 制, 使 氟 虫 腈 具 有 与 其 它 杀 虫 剂 不 同 的 特 点, 即 与 其 它 类 杀 虫 剂 间 不 存 在 交 互 抗 药 性, 具 有 长 效 性, 高 活 性 与 环 境 友 好 性 并 有 促 进 植 物 生 长 的 功 能 ( 四 ) 吡 唑 类 杀 虫 剂 的 主 要 品 种 作 用 方 式 及 其 应 用 目 前, 吡 唑 类 杀 虫 剂 的 主 要 代 表 品 种 为 氟 虫 腈 (fipronil, 锐 劲 特 ) 和 丁 烯 氟 虫 腈 作 用 方 式 为 触 杀, 胃 毒, 内 吸 氟 虫 腈 对 多 种 害 虫 具 有 优 异 防 治 效 果, 对 半 翅 目 鳞 翅 目 缨 翅 目 鞘 翅 目 等 害 虫 以 及 对 环 戊 二 烯 类, 拟 除 虫 菊 酯 类 及 氨 基 甲 酸 酯 类 产 生 抗 性 的 害 虫 都 具 有 高 度 的 敏 感 性 三 吡 啶 类 杀 虫 剂 ( 一 ) 概 述 吡 蚜 酮 (pymetrozine, 吡 嗪 酮 ) 是 吡 啶 类 杀 虫 剂 的 一 个 代 表, 是 由 汽 巴 - 嘉 基 (Ciba- Geigy) 公 司 研 究 开 发 并 市 场 化 的, 是 全 新 的 一 类 杀 虫 剂, 对 危 害 多 种 作 物 如 蔬 菜 花 卉 棉 花 啤 酒 花 果 树 等 的 刺 吸 式 口 器 害 虫 表 现 出 优 异 的 防 治 效 果, 已 引 起 全 球 的 高 度 重 视 并 得 到 迅 猛 发 展 吡 蚜 酮 对 高 等 动 物 低 毒, 对 鸟 类 鱼 及 其 它 非 靶 标 生 物 安 全, 在 昆 虫 间 具 有 高 度 的 选 择 性, 故 该 化 合 物 是 农 业 害 虫 综 合 治 理 中 的 一 个 优 秀 品 种 H 3 C CH H 吡 蚜 酮 (pymetrozine) ( 二 ) 吡 蚜 酮 的 毒 性 毒 理 与 应 用 吡 蚜 酮 作 为 杀 虫 剂 出 现, 不 但 代 表 了 一 类 全 新 的 化 合 物, 而 且 在 作 用 方 式 上 也 是 独 树 一 帜 的 吡 蚜 酮 可 用 于 防 治 大 部 分 同 翅 目 害 虫, 尤 其 是 蚜 科 粉 虱 科 叶 蝉 科 及 飞 虱 科 害 虫, 适 用 于 蔬 菜 水 稻 棉 花 果 树 及 多 种 大 田 作 物 在 毒 理 学 上, 吡 蚜 酮 不 具 有 击 倒 效 果, 对 昆 虫 也 没 有 直 接 毒 性, 但 昆 虫 一 接 触 到 该 化 合 物, 立 刻 停 止 取 食, 而 且 停 食 不 是 由 于 拒 食 作 用 所 引 起 的, 并 且 是 不 可 逆 的 此 作 用 方 式 被 称 为 口 针 穿 透 阻 塞 (blockage of stylet penetration) 对 这 种 阻 塞 机 制 尚 未 确 定, 但 它 可 以 指 导 人 们 去 更 好 地 使 用 这 一 化 合 物 用 吡 蚜 酮 处 理 后 的 昆 虫 最 初 死 亡 率 是 很 低 的, 实 际 上, 被 处 理 昆 虫 在 因 饥 饿 致 死 前 仍 可 存 活 数 日, 且 死 亡 率 高 低 与 气 候 条 件 有 关 实 验 室 试 验 表 明, 在 处 理 后 3h 内, 蚜 虫 的 取 食 活 动 几 乎 可 降 低 90% 左 右, 处 理 后 48h, 死 亡 率 可 接 近 100% 50

第 九 节 苯 甲 酰 苯 脲 类 和 嗪 类 杀 虫 剂 一 概 述 几 丁 质 是 组 成 昆 虫 表 皮 的 主 要 成 份, 它 在 昆 虫 的 外 骨 骼 中 起 着 至 关 重 要 的 作 用 昆 虫 表 皮 的 若 干 重 要 物 理 性 质 如 弹 性 韧 度 等, 多 半 是 由 于 几 丁 质 的 存 在 而 表 现 出 来 的 在 几 丁 质 合 成 过 程 中, 需 要 有 20- 羟 基 蜕 皮 激 素 的 参 与, 合 成 开 始 于 昆 虫 体 内 保 幼 激 素 滴 度 下 降 之 时 显 而 易 见, 发 展 几 丁 质 合 成 抑 制 剂 成 为 发 展 新 颖 杀 虫 剂 的 一 个 重 要 领 域 自 Wellinga 等 (1973) 在 筛 选 除 草 剂 敌 草 腈 的 过 程 中, 偶 然 发 现 了 能 抑 制 昆 虫 几 丁 质 合 成 的 苯 甲 酰 苯 脲 类 化 合 物, 合 成 了 第 一 个 具 有 杀 虫 作 用 的 毒 虫 脲 ( 代 号 Du-1911) 后, 这 类 杀 虫 剂 商 品 化 的 品 种 不 断 出 现, 并 很 快 在 农 林 害 虫 防 治 中 得 到 广 泛 应 用 噻 二 嗪 类 的 噻 嗪 酮 (Buprofezin) 是 由 日 本 农 药 株 式 会 社 (ihon ohyaku) 于 1981 年 研 发 的, 它 是 第 一 个 防 治 刺 吸 式 口 器 害 虫 如 白 粉 虱 和 介 壳 虫 的 几 丁 质 合 成 抑 制 剂 ; 三 嗪 胺 类 的 灭 蝇 胺 也 是 嗪 类 杀 虫 剂 的 一 个 很 好 的 代 表, 为 一 类 新 颖 的 昆 虫 生 长 调 节 剂 C HC H 毒 虫 脲 这 两 类 杀 虫 剂 杀 虫 活 性 高, 对 哺 乳 动 物 毒 性 低, 对 天 敌 昆 虫 影 响 小 以 及 对 环 境 无 污 染 之 虞, 是 一 类 环 境 友 好 农 药, 我 国 称 此 类 杀 虫 剂 为 灭 幼 脲 类 杀 虫 剂 苯 甲 酰 苯 脲 类 化 合 物 一 般 由 脲 桥 相 连 的 两 个 取 代 苯 环 组 成, 苯 环 取 代 基 通 常 是 卤 素 ( 常 见 的 是 氯 和 氟 ) 甲 基 甲 氧 基 三 氟 甲 基 或 五 氟 乙 氧 基 等 按 其 化 学 结 构 又 可 将 苯 甲 酰 苯 脲 类 杀 虫 剂 分 为 苯 甲 酰 基 取 代 苯 基 脲 类 苯 甲 酰 基 吡 啶 氧 基 苯 基 脲 类 苯 甲 酰 基 烷 ( 烯 ) 氧 基 苯 基 脲 类 苯 甲 酰 基 氧 基 苯 基 脲 类 苯 甲 酰 基 取 代 氨 基 苯 脲 类 苯 甲 酰 基 杂 环 ( 或 取 代 杂 环 ) 苯 脲 类 和 苯 甲 酰 基 苯 基 脲 类 似 物 硫 脲 异 硫 脲 类 衍 生 物 七 大 类, 其 化 学 结 构 通 式 分 别 如 下 : X 1 X C HC H R 苯 甲 酰 基 取 代 苯 基 脲 类 51

X 1 X C HC R 1 R 2 H R R 3 R 4 苯 甲 酰 基 吡 啶 氧 基 苯 基 脲 类 X C HC H R 1 R R 2 苯 甲 酰 基 烷 ( 烯 ) 氧 基 苯 基 脲 类 X 1 C HC H R 1 Rn X R 苯 甲 酰 基 氧 基 苯 基 脲 类 X 1 X C HC H 苯 甲 酰 基 取 代 氨 基 苯 脲 类 R 1 R R 2 R 3 X 1 X C HC H R 苯 甲 酰 基 杂 环 基 脲 类 R 1 R 1 SR 2 Rn HCSR 2 R 3 CHR 3 Rn R 或 R 苯 甲 酰 基 苯 基 脲 类 类 似 物 硫 脲 或 异 硫 脲 衍 生 物 52

二 苯 甲 酰 苯 脲 类 杀 虫 剂 的 代 谢 降 解 和 安 全 性 ( 一 ) 代 谢 与 降 解 : 苯 甲 酰 苯 脲 类 杀 虫 剂 在 光 作 用 下 很 容 易 被 分 解, 但 在 土 壤 水 动 物 植 物 中 有 适 度 的 稳 定 性 在 动 物 体 内 会 很 快 以 原 结 构 形 式 被 排 泄, 没 有 生 物 富 集 问 题 少 量 该 类 化 合 物 被 生 物 降 解 后, 常 以 大 分 子 结 合 物 形 式 排 出 1 光 解 作 用 : 苯 甲 酰 苯 脲 类 杀 虫 剂 在 光 照 特 别 是 紫 外 光 照 下 很 易 被 分 解, 主 要 光 解 产 物 为 2,6- 二 氟 苯 甲 酰 胺,2,6- 二 氟 苯 甲 酸, 异 氰 酸 对 氯 苯 酯,4- 氯 苯 甲 脲,- 苯 氨 基 甲 酸 甲 酯,4- 氯 苯 胺 和 苯 胺 等 如 除 虫 脲 的 光 解 : F F C HC H F F C H H C F F C H 2 H 3 CC H H 3 CC H H 2 H 2 图 3 除 虫 脲 光 解 途 径 2 在 土 壤 中 的 降 解 : 苯 甲 酰 苯 脲 类 化 合 物 在 土 壤 中 的 降 解 主 要 是 微 生 物 的 分 解 作 用, 主 要 是 微 生 物 对 分 子 脲 桥 处 的 分 解, 其 产 物 为 4- 氯 苯 基 脲 及 2,6- 二 氟 苯 甲 酸, 在 降 解 产 物 中 占 70% 二 氟 苯 甲 酸 再 进 一 步 降 解 为 二 氟 苯 及 二 氧 化 碳, 而 4- 氯 苯 基 脲 将 在 土 壤 中 成 为 结 合 态 物 灭 幼 脲 在 土 壤 中 另 一 个 代 谢 途 径 是 形 成 4- 氯 苯 胺 和 2,6- 二 氟 苯 甲 酰 胺, 占 整 个 代 谢 物 总 量 的 20% 3 在 动 物 体 内 的 代 谢 : 苯 甲 酰 苯 脲 类 化 合 物 在 动 物 体 内 的 代 谢 主 要 是 在 微 粒 体 多 功 能 氧 化 酶 (MF) 催 化 下 的 羟 基 化, 占 全 部 代 谢 产 物 的 80% 这 些 羟 基 化 过 程 可 以 发 生 在 氯 苯 环 上, 也 可 以 发 生 在 二 氟 苯 环 上, 然 后, 这 些 羟 基 化 产 物 与 动 物 体 内 的 氨 基 酸 葡 萄 糖 醛 酸 或 谷 胱 甘 肽 鳌 合 生 成 水 溶 性 大 分 子 产 物 随 粪 便 排 出 体 外 除 此 之 外, 另 有 20% 代 谢 产 物 是 通 过 脲 基 桥 断 裂, 生 成 2,6- 二 氟 苯 甲 酸 和 4- 氯 苯 基 脲 ( 二 ) 安 全 性 : 因 为 苯 甲 酰 苯 脲 类 化 合 物 的 作 用 对 象 是 几 丁 质 合 成 过 程, 故 它 对 不 含 几 丁 质 成 份 的 脊 椎 动 物 是 安 全 的 另 外, 苯 甲 酰 苯 脲 类 杀 虫 剂 对 脊 椎 动 物 无 明 显 蓄 积 毒 性, 对 兔 皮 肤 无 刺 激 性, 无 三 致 作 用 ( 致 癌 致 畸 致 突 变 ) 三 苯 甲 酰 苯 脲 类 与 嗪 类 杀 虫 剂 的 毒 性 与 毒 理 53

苯 甲 酰 苯 脲 类 和 噻 二 嗪 类 杀 虫 剂 为 低 毒 品 种 ; 对 有 益 生 物 如 鸟 鱼 虾 青 蛙 蜜 蜂 瓢 虫 步 甲 蜘 蛛 草 蛉 赤 眼 蜂 蚂 蚁 寄 生 蜂 等 无 不 良 影 响, 对 害 虫 药 效 缓 慢 苯 甲 酰 苯 脲 类 和 噻 二 嗪 类 杀 虫 剂 属 于 昆 虫 生 长 调 节 剂 它 既 不 是 神 经 毒 剂, 也 不 是 呼 吸 毒 剂, 而 主 要 是 抑 制 昆 虫 表 皮 的 几 丁 质 合 成 被 此 类 化 合 物 处 理 后 的 昆 虫, 由 于 不 能 蜕 皮 或 不 能 化 蛹 而 引 起 死 亡 对 有 一 些 昆 虫, 此 类 化 合 物 还 可 以 干 扰 昆 虫 体 内 DA 合 成 而 导 致 绝 育, 即 具 有 不 育 作 用 用 苯 甲 酰 苯 脲 类 和 噻 二 嗪 类 杀 虫 剂 处 理 过 的 昆 虫, 中 毒 症 状 大 体 相 似, 首 先 是 虫 体 活 动 减 少, 继 而 身 体 逐 渐 缩 小 及 体 表 出 现 黑 斑 或 整 个 虫 体 变 黑 色, 至 蜕 皮 时 出 现 下 列 症 状 :1 中 毒 昆 虫 不 能 蜕 皮 立 即 死 亡 ;2 蜕 皮 进 行 一 半 而 死 亡 ;3 老 熟 幼 虫 不 能 蜕 皮 化 蛹 或 呈 半 幼 虫 半 蛹 畸 形 状 态, 或 虽 能 蜕 皮 化 蛹 但 为 不 正 常 畸 形 蛹 ; 或 虽 能 正 常 化 蛹, 则 羽 化 后 成 为 畸 形 成 虫 关 于 苯 甲 酰 苯 脲 类 和 噻 二 嗪 类 杀 虫 剂 对 几 丁 质 抑 制 的 毒 理 学, 早 期 的 研 究 结 果 有 如 下 几 个 方 面 :1 用 灭 幼 脲 处 理 的 昆 虫, 几 丁 质 酶 活 性 提 高 (Ishaaya & Casida,1974);2 影 响 蜕 皮 激 素 代 谢, 再 影 响 几 丁 质 合 成 (Yu & Terriere,1977) 和 3 灭 幼 脲 能 激 活 蛋 白 分 解, 而 这 些 蛋 白 可 以 作 为 几 丁 质 合 成 酶 的 酶 源, 从 而 间 接 抑 制 几 丁 质 的 合 成 (Leighton 等,1981) 对 以 上 这 些 假 设, Cohen(1993) 作 了 进 一 步 总 结 : 首 先, 灭 幼 脲 迅 速 抑 制 几 丁 质 酶 的 活 性 只 是 第 二 步 的 结 果, 是 经 过 了 较 长 的 激 素 系 统 干 扰 或 几 丁 质 酶 水 平 增 加 的 结 果 另 外, 尚 未 有 证 据 说 明 苯 甲 酰 苯 脲 类 化 合 物 对 激 素 有 抑 制 作 用 对 于 由 于 激 活 蛋 白 分 解 而 抑 制 了 几 丁 质 酶 的 酶 源 理 论 也 是 站 不 住 脚 的, 因 为 酶 活 动 从 无 间 断 过 几 丁 质 酶 抑 制 剂 作 用 机 制 难 以 阐 明, 是 因 为 细 胞 内 的 生 化 作 用 太 复 杂 的 缘 故, 如 几 丁 质 合 成 过 程 即 是 与 激 素 反 应 耦 合 在 一 起 的 噻 嗪 酮 的 化 学 结 构 虽 然 不 同 于 苯 甲 酰 苯 脲 类 化 合 物, 但 也 是 作 用 于 几 丁 质 合 成, 其 症 状 出 现 在 蜕 皮 和 羽 化 期, 使 中 毒 昆 虫 不 得 蜕 皮 而 死 灭 蝇 胺 被 认 为 是 直 接 或 间 接 影 响 昆 虫 蜕 皮 酶 的 代 谢 作 用, 干 扰 昆 虫 的 蜕 皮 而 导 致 死 亡 四 苯 甲 酰 苯 脲 类 与 嗪 类 杀 虫 剂 的 主 要 品 种 作 用 方 式 及 应 用 苯 甲 酰 苯 脲 类 杀 虫 剂 的 品 种 很 多, 如 除 虫 脲 (diflubenzuron, 灭 幼 脲 I 号,Dimilin), 氟 啶 脲 (chlorfluazuon, 定 虫 隆, 抑 太 保 ), 氟 铃 脲 (hexafluron, 盖 虫 散 ) 和 氟 虫 脲 (flufenoxuron, 卡 死 克 ) 等 F F C HC H 除 虫 脲 (diflubenzuron) F C HC H CF 3 F 氟 啶 脲 (chlorfluazuon) 54

F F C HC H 氟 铃 脲 (hexafluron) CF 3 CHF 2 F C HC H F CF 3 F 氟 虫 脲 (flufenoxuron) 这 些 品 种 对 昆 虫 的 作 用 方 式 为 触 杀 和 胃 毒, 对 鳞 翅 目 鞘 翅 目 双 翅 目 多 种 害 虫 有 效, 特 别 是 对 幼 虫 和 卵 效 果 好, 但 对 蚜 虫 叶 蝉 飞 虱 无 效 此 外, 氟 虫 脲 兼 具 杀 螨 作 用 噻 二 嗪 类 杀 虫 剂 的 主 要 代 表 品 种 为 噻 嗪 酮 (buprofezin, 优 乐 得, 扑 虱 灵 ), 作 用 方 式 为 触 杀 和 胃 毒 ; 对 幼 虫 和 若 虫 有 效, 对 成 虫 没 有 直 接 杀 伤 力, 但 可 缩 短 其 寿 命, 减 少 产 卵 量, 并 且 产 出 的 多 是 不 育 卵, 幼 虫 即 使 孵 化 也 很 快 死 亡 ; 对 半 翅 目 的 飞 虱 叶 蝉 粉 虱 及 介 壳 虫 类 害 虫 有 良 好 防 治 效 果 CH( ) 2 C( ) 3 S 噻 嗪 酮 (buprofezin) 三 嗪 胺 类 的 代 表 品 种 为 灭 蝇 胺, 作 用 方 式 为 内 吸, 触 杀, 胃 毒 ; 该 化 合 物 的 主 要 特 点 是 具 强 内 吸 传 导 作 用, 使 双 翅 目 幼 虫 和 蛹 在 形 态 上 发 生 畸 变, 成 虫 羽 化 受 抑 制 H 2 H CH CH 2 CH 2 H 2 灭 蝇 胺 (cyromazine) 第 十 节 邻 苯 二 甲 酰 胺 类 和 邻 甲 酰 氨 基 苯 甲 酰 胺 类 杀 虫 剂 一 概 述 邻 苯 二 甲 酰 胺 类 (phthalic diamides) 和 邻 甲 酰 氨 基 苯 甲 酰 胺 类 (anthranilamide) 杀 虫 剂 是 一 类 作 用 机 制 独 特 的 新 颖 杀 虫 剂, 此 类 杀 虫 剂 能 强 烈 激 活 鱼 尼 丁 受 体 (ryanodine receptor), 干 扰 55

肌 肉 收 缩 活 动, 其 中 对 昆 虫 受 体 的 干 扰 程 度 大 于 或 等 于 对 哺 乳 动 物 干 扰 程 度 500 倍 大 风 子 科 (Flacourtiaceae) 的 植 物 尼 亚 那 (Ryania speciosa) 是 一 种 优 良 的 植 物 杀 虫 剂, 其 干 粉 具 有 很 高 的 杀 虫 活 性 同 属 植 物 R. tomentosa R.acuminata R.sagotiana 和 R.subuliflora 都 表 现 有 杀 虫 活 性 尼 亚 那 的 主 要 杀 虫 有 效 成 分 是 鱼 尼 丁 (ryanodine) 和 9,21- 双 脱 氢 鱼 尼 丁 (9,21- didehydroryanodine) 鱼 尼 丁 单 剂 及 其 与 除 虫 菊 酯 或 鱼 藤 酮 的 复 配 剂 曾 作 为 杀 虫 剂 出 售, 但 后 来 因 其 对 哺 乳 动 物 的 毒 性 太 高 而 自 动 取 消 了 登 记 ( 美 国 ) 后 来, 人 们 试 图 通 过 结 构 改 造 而 降 低 其 对 哺 乳 动 物 的 毒 性, 但 成 效 甚 微 H H C H 3 H H H C CH H 3 鱼 尼 丁 (ryanodine) 1998 年, 日 本 农 药 公 司 在 原 有 研 究 的 基 础 上, 开 发 成 功 了 邻 苯 二 甲 酰 胺 类 杀 虫 剂 氟 虫 酰 胺 (flubendiamide), 其 对 鳞 翅 目 害 虫 如 棉 铃 虫 具 有 优 异 的 活 性, 对 哺 乳 动 物 安 全 氟 虫 酰 胺 是 第 一 个 作 用 于 鱼 尼 丁 受 体 的 新 型 合 成 杀 虫 剂 F 3 C F H CF 3 I H H 3 C S 2 氟 虫 酰 胺 (flubendiamide) 嗣 后, 杜 邦 (DuPont) 公 司 以 氟 虫 酰 胺 为 先 导 化 合 物, 与 先 正 达 公 司 共 同 研 究, 将 酰 胺 位 置 转 变, 得 到 另 一 新 先 导 化 合 物 邻 甲 酰 氨 基 苯 甲 酰 胺 随 后, 将 一 系 列 杂 环 如 吡 啶 嘧 啶 噻 唑 吡 唑 苯 基 吡 唑 等 引 入 羧 酸 部 分, 通 过 构 效 关 系 研 究, 于 2000 年 开 发 出 来 氯 虫 酰 胺 (chlorantraniliprole) 该 化 合 物 不 仅 和 氟 虫 酰 胺 结 构 相 似, 而 且 具 有 相 同 的 作 用 机 制, 都 对 哺 乳 动 物 安 全 在 很 低 的 浓 度 下 仍 具 有 杀 虫 活 性, 如 对 小 菜 蛾 幼 虫 的 LC50 为 0.01mg/L 自 此, 邻 苯 二 甲 酰 胺 类 和 邻 甲 酰 氨 基 苯 甲 酰 胺 类 杀 虫 剂 走 向 了 市 场 56

Br H H 氯 虫 酰 胺 (chlorantraniliprole) 二 主 要 理 化 性 质 与 生 物 活 性 对 于 邻 苯 二 甲 酰 胺 类 化 合 物, 苯 环 部 分, 芳 香 胺 部 分 和 脂 肪 胺 部 分 的 不 同 取 代 都 能 影 响 其 生 物 活 性 早 期 的 邻 甲 酰 氨 基 苯 甲 酰 胺 类 化 合 物 以 2- 甲 基 芳 基 或 2- 甲 基 芳 香 杂 环 肼 为 基 本 特 征, 对 鳞 翅 目 害 虫 表 现 中 等 活 性, 如 下 表 中 的 DP-001,DP-002 和 DP-003 对 草 地 粘 虫 (Spodoptera frugiperda) 和 美 洲 烟 夜 蛾 (Heliothis virescens) 幼 虫 的 LD50 为 40~80mg/L 在 R1 位 置 用 甲 基 和 吡 啶 基 取 代 是 该 类 化 合 物 提 高 活 性 的 基 础 ; 芳 基 杂 环 和 嘧 啶 环 取 代 也 显 示 相 似 活 性 ; 用 苯 基 取 代 吡 唑 环 上 的 甲 基 可 以 显 著 提 高 活 性 如 对 以 上 两 种 害 虫 的 LD50, 用 上 述 取 代 基 置 换, 其 LD50 即 可 降 至 20 mg/l 以 下 表 2-11 取 代 基 变 化 与 生 物 活 性 关 系 R 1 H H R 2 X R 3 Y R 4 R 1 H H R 2 CF 3 Me R 1 H H R 2 CF 3 R 3 R 1 H H R 2 X CF 3 Y R 3 Compound Formula R 1 R 2 R 3 R 4 X Y S.frugiperda LD 50 (ppm) H.virescens LD 50 (ppm) Ca 2+ Mobilization Threshold (μm) DP-001 Ⅰ CH3 ic3h7 H CF3 C C 51.60 >500 8.50 DP-002 Ⅰ CH3 ic3h7 i C3H7 CF3 45.20 51.40 26.60 DP-003 Ⅰ CH3 ic3h7 C2H6 CF3 C 51.30 77.50 35.50 DP-004 Ⅰ ic3h7 CH3 CF3 C - 57.40 48.00 DP-005 Ⅱ CH3 ic3h7 - - - - 48.80 130.10 99.80 DP-006 Ⅲ ic3h7 H - - - 2.90 17.00 2.30 DP-007 Ⅲ ic3h7 Br - - - - 5.60 0.32 DP-008 Ⅲ ic3h7 - - - 0.44 3.50 0.30 57

DP-009 Ⅳ ic 3H 7 - - 18.40 8.90 DP-010 Ⅳ ic 3H 7 F - C C 0.52 2.30 0.46 DP-011 Ⅳ C 3H 7 - C 0.26 0.80 0.38 DP-012 Ⅳ ic 3H 7 - C 0.12 0.40 0.27 Cypermethrin Commercial standard 5.30 13.48 - Indoxacarb Commercial standard 0.33 0.60 - 邻 甲 酰 氨 基 苯 甲 酰 胺 类 杀 虫 剂, 结 构 类 型 多 种 多 样, 尤 以 羧 酸 部 分 对 生 物 活 性 影 响 较 大 如 上 述, 在 引 进 的 各 种 杂 环 中 如 吡 啶 嘧 啶 噻 唑 吡 唑 苯 基 吡 唑 等, 以 吡 啶 并 吡 唑 类 活 性 最 优 根 据 吡 唑 环 上 的 不 同 取 代, 又 有 三 氟 甲 基 取 代 物, 卤 素 取 代 物 和 其 它 集 团 取 代 物 等 三 作 用 方 式 毒 理 与 应 用 邻 苯 二 甲 酰 胺 类 和 邻 甲 酰 氨 基 苯 甲 酰 胺 类 杀 虫 剂 属 于 神 经 毒 剂, 作 用 于 鱼 尼 丁 受 体, 为 鱼 尼 丁 受 体 的 激 活 剂 基 本 作 用 过 程 为 : 化 合 物 作 用 于 鱼 尼 丁 受 体 Ca 2+ 释 放 通 道 (ryanodine receptor Ca 2+ release channel, RyR2), 使 RyR2 产 生 变 构 以 改 变 正 常 的 细 胞 环 境 ; 在 改 变 动 作 电 位 和 调 节 细 胞 质 Ca 2+ 浓 度 过 程 中 加 强 对 神 经 的 刺 激, 致 使 正 常 的 Ca 2+ 释 放 紊 乱 ; 异 常 的 Ca 2+ 释 放 导 致 神 经 传 导 中 异 常 的 电 位 变 化 使 昆 虫 中 毒 死 亡 邻 苯 二 甲 酰 胺 类 和 邻 甲 酰 氨 基 苯 甲 酰 胺 类 杀 虫 剂 为 广 谱 性 杀 虫 剂 目 前 报 道 主 要 用 于 防 治 鳞 翅 目 害 虫 的 幼 虫, 如 斜 纹 夜 蛾 小 菜 蛾 棉 铃 虫 烟 芽 夜 蛾 灰 翅 夜 蛾 草 地 贪 蛾 甘 蓝 夜 蛾 苹 果 夜 蛾 和 水 稻 二 化 螟 等, 用 于 棉 花 蔬 菜 果 园 和 水 稻 等 作 物 的 保 护 第 十 一 节 保 幼 激 素 与 蜕 皮 激 素 类 杀 虫 剂 一 保 幼 激 素 类 杀 虫 剂 ( 一 ) 概 述 天 然 昆 虫 保 幼 激 素 (juvenile hormone,jh) 由 昆 虫 咽 侧 体 所 分 泌, 对 昆 虫 的 生 长 变 态 和 滞 育 等 生 理 现 象 具 有 重 要 调 控 作 用 保 幼 激 素 类 杀 虫 剂 就 是 在 对 天 然 保 幼 激 素 研 究 的 基 础 上 发 展 起 来 的, 属 于 环 境 友 好 农 药, 人 们 往 往 将 其 与 蜕 皮 激 素 类 化 合 物 及 几 丁 质 合 成 抑 制 剂 统 称 为 昆 虫 生 长 调 节 剂 (Insect Growth Regulators) 自 Roller 等 (1967) 分 离 鉴 定 了 第 一 个 保 幼 激 素 (JH1) 以 来, 迄 今 已 发 现 四 种 天 然 保 幼 激 素, 其 基 本 结 构 如 下 : R R' C 2 H 3 C R R R H 58

JH C2H5 C2H5 C2H5 JH Ⅰ C2H5 C2H5 CH3 JH Ⅱ C2H5 CH3 CH3 JH Ⅲ CH3 CH3 CH3 至 今 已 人 工 合 成 了 数 以 千 计 的 保 幼 激 素 类 似 物 (juvenile hormone analog,jha), 早 期 品 种 有 较 高 活 性 的 如 : Methoprene (ZR-515) Kinoprene (ZR-777) Altozar(ZR-512) A13-36206 Dofenapy JH-286 H 2 C C 2 H 5 59

GA-34301 哒 嗪 酮 是 另 一 类 具 保 幼 激 素 活 性 的 化 合 物 : CH 2 哒 嗪 酮 ( 二 ) 保 幼 激 素 类 杀 虫 剂 作 用 特 点 和 毒 理 保 幼 激 素 类 杀 虫 剂 (JH 和 JHA) 具 有 活 性 高 选 择 性 强 对 非 靶 标 生 物 及 环 境 安 全 等 突 出 优 点, 但 其 缺 点 也 很 明 显 :(1)JHA 只 在 昆 虫 发 育 的 特 定 敏 感 阶 段 起 作 用, 即 在 末 龄 幼 虫 期 及 蛹 期 起 作 用, 实 际 上 田 间 种 群 个 体 不 可 能 发 育 非 常 一 致 ;(2) 保 幼 激 素 和 保 幼 激 素 类 杀 虫 剂 对 昆 虫 的 主 要 作 用 是 阻 止 昆 虫 发 育 抑 制 变 态 发 生, 故 作 用 比 较 缓 慢 保 幼 激 素 类 杀 虫 剂 的 昆 虫 毒 理 学 意 义 主 要 表 现 在 对 昆 虫 形 态 发 生 生 殖 作 用 的 调 节, 对 卵 黄 发 生 多 型 现 象 和 社 会 昆 虫 的 分 级 发 育 等 方 面 的 干 扰 保 幼 激 素 类 杀 虫 剂 的 化 合 物 分 子 直 接 作 用 于 被 作 用 对 象 的 目 标 基 因, 不 需 要 通 过 细 胞 内 第 二 信 使 的 传 递 ( 三 ) 保 幼 激 素 类 杀 虫 剂 的 主 要 品 种 作 用 方 式 及 其 应 用 由 于 天 然 昆 虫 保 幼 激 素 性 质 很 不 稳 定, 极 易 受 日 光 和 温 度 的 破 坏 而 失 去 生 物 活 性, 而 且 合 成 困 难, 因 此 利 用 其 防 治 害 虫 几 乎 是 不 可 能 的 在 人 工 仿 生 合 成 保 幼 激 素 类 似 物 领 域 已 经 取 得 了 许 多 成 果, 现 在 合 成 的 品 种 已 经 数 以 千 计 人 工 合 成 的 保 幼 激 素 类 杀 虫 剂 尽 管 在 化 学 结 构 上 已 经 不 可 能 同 天 然 保 幼 激 素 同 日 而 语, 但 它 们 都 保 留 了 天 然 保 幼 激 素 的 作 用 特 点 20 世 纪 70 年 代 筛 选 出 了 一 批 烷 基 烯 羧 酸 酯 类 化 合 物, 这 些 化 合 物 比 天 然 昆 虫 保 幼 激 素 具 有 更 高 的 活 性, 具 有 明 显 的 选 择 性, 对 害 虫 天 敌 也 比 较 安 全, 对 高 等 动 物 毒 性 极 低 1973 年 合 成 了 第 一 个 商 品 化 的 保 幼 激 素 类 似 物 烯 虫 酯 (methoprene, 可 保 特 ), 该 化 合 物 具 有 触 杀 和 胃 毒 作 用, 对 蚊 蝇 的 幼 虫 有 较 强 的 杀 灭 作 用 ; 烯 虫 乙 酯 对 鳞 翅 目 半 翅 目 和 某 些 鞘 翅 目 同 翅 目 害 虫 有 效 ; 烯 虫 炔 酯 对 蚜 虫 和 小 粉 蚧 有 效 20 世 纪 80 年 代 开 发 的 二 苯 醚 类 化 合 物, 比 烷 基 烯 羧 酸 酯 类 化 合 物 更 具 稳 定 性 和 持 久 性, 应 用 更 为 广 泛 其 后 合 成 的 保 幼 激 素 类 似 物 更 是 引 人 注 目, 商 品 化 的 有 吡 丙 醚 (pyriproxyfen, 蚊 蝇 醚 ) 双 氧 威 和 苯 虫 醚 等 吡 丙 醚 为 低 毒 品 种, 具 有 胃 毒, 触 杀 及 内 吸 ; 吡 丙 醚 不 仅 具 有 强 烈 的 杀 卵 活 性, 而 且 还 影 响 昆 虫 蜕 变 和 繁 殖 CCH( ) 2 烯 虫 酯 (methoprene) 60

CHCH 2 吡 丙 醚 (pyriproxyfen) 二 蜕 皮 激 素 类 杀 虫 剂 ( 一 ) 概 述 1954 年,Butenande 等 首 次 报 道 从 家 蚕 蛹 中 分 离 得 到 了 蜕 皮 激 素, 后 经 Karlson(1965) 鉴 定 为 α- 蜕 皮 激 素 嗣 后,β- 蜕 皮 激 素 也 由 蚕 蛹 和 烟 草 天 蛾 中 分 离 得 到 至 今 已 经 从 昆 虫 体 内 分 离 得 到 15 种 蜕 皮 激 素 类 似 物, 另 外, 尚 有 来 自 植 物 的 各 种 各 样 的 蜕 皮 激 素 类 似 物, 共 计 100 余 种 H H H H H H H β- 蜕 皮 激 素 蜕 皮 激 素 或 称 变 态 激 素 (ecdysone 或 moulting honmone,mh) 是 由 昆 虫 前 胸 腺 分 泌 的 一 类 昆 虫 内 激 素, 它 和 昆 虫 的 另 一 类 内 激 素 即 保 幼 激 素 协 同 作 用, 共 同 控 制 昆 虫 的 生 长 与 变 态 天 然 昆 虫 蜕 皮 激 素 是 一 类 甾 族 化 合 物, 结 构 复 杂, 难 以 人 工 合 成 其 提 取 物 由 于 极 性 基 团 多, 难 以 从 昆 虫 表 皮 进 入 体 内, 而 且 昆 虫 体 内 存 在 有 大 量 的 钝 化 酶, 因 此, 蜕 皮 激 素 本 身 难 以 作 为 害 虫 控 制 剂 使 用 1967 年,Williams 等 提 出 了 用 昆 虫 激 素 类 似 物 作 为 杀 虫 剂 的 设 想 此 途 径 如 果 成 功, 当 有 如 下 优 点 :1 具 有 干 扰 昆 虫 内 分 泌 系 统 使 昆 虫 难 以 完 全 蜕 皮 而 死 亡 的 独 特 作 用 机 制 ;2 对 害 虫 天 敌 和 非 靶 标 生 物 无 毒 或 低 毒 ;3 对 那 些 对 神 经 系 统 及 电 子 传 递 系 统 类 药 剂 产 生 抗 性 的 害 虫 有 效 1985 年, 美 国 罗 门 哈 斯 公 司 合 成 了 第 一 个 非 甾 醇 结 构 的 酰 肼 类 蜕 皮 激 素 类 似 物 抑 食 肼 (RH5849), 其 后, 又 相 继 推 出 了 虫 酰 肼 (tebufenozide) 氯 虫 酰 肼 (halofenozide) 和 甲 氧 虫 酰 肼 (methoxyfenozide ); 日 本 的 ippon kayaku 公 司 和 Sankyo 公 司 合 作 推 出 了 环 虫 酰 肼 (chromafenozide); 我 国 南 方 农 药 创 制 中 心 江 苏 基 地 自 主 研 发 推 出 了 JS118 等 蜕 皮 激 素 类 高 活 性 品 种 C( ) 3 CH C 抑 食 肼 C( ) 3 C 2 H 5 CH C 虫 酰 肼 (tebufenozide) 61

C( ) 3 CH C 氯 虫 酰 肼 (halofenozide) H 3 C C( ) 3 CH C 甲 氧 虫 酰 肼 (methoxyfenozide) C( ) 3 CH C 环 虫 酰 肼 (chromafenozide) H 3 C JS118 CH C( ) 3 C 虽 然 上 述 化 合 物 在 结 构 上 已 经 与 天 然 蜕 皮 激 素 具 有 较 大 差 异, 但 却 具 有 天 然 蜕 皮 激 素 的 活 性 特 点 此 类 化 合 物 的 成 功 合 成, 对 从 蜕 皮 激 素 化 合 物 中 筛 选 新 型 害 虫 控 制 剂 产 生 了 巨 大 的 推 动 作 用, 也 从 此 形 成 了 一 类 作 用 新 颖 的 蜕 皮 激 素 类 杀 虫 剂 ( 二 ) 蜕 皮 激 素 类 杀 虫 剂 作 用 特 点 和 毒 理 1988 年 Wing 等 首 先 报 道 了 抑 食 肼 能 诱 导 烟 草 天 蛾 (Manduca sexta) 幼 虫 提 前 蜕 皮 他 的 作 法 是 将 幼 虫 用 细 绳 扎 住, 分 为 前 后 两 部 分, 在 头 部 施 以 抑 食 肼 处 理, 结 果 发 现 头 部 发 生 表 皮 蜕 离 ( 蜕 皮 ) 且 取 食 活 动 停 止, 而 整 体 却 依 然 是 一 个 完 整 的 幼 虫 不 久, 这 个 结 果 在 其 受 试 的 其 他 鳞 翅 目 昆 虫 上 也 得 到 了 证 实, 其 中 包 括 印 度 谷 螟 (Plodia interpunctella), 欧 洲 玉 米 螟 (strinia nubilalis), 亚 热 带 粘 虫 (Spodoptera eridania), 斜 纹 夜 蛾 (Spodoptara litura), 大 菜 粉 蝶 (Pieris brassicae), 甘 蓝 夜 蛾 (Mamestra brassicae), 草 地 粘 虫 (Spodoptera frugiperda), 苹 果 蠹 蛾 (Cydia pomonella), 云 杉 卷 叶 蛾 (Choristoneura fumiferana), 莎 草 粘 虫 (Spodoptera exempta), 甜 菜 夜 蛾 (Spodoptera exigua), 二 化 螟 (Chilo suppressalis) 和 大 蜡 螟 (Galleria mellonella) 试 验 结 果 表 明, 抑 食 肼 可 以 在 昆 虫 生 长 发 育 中, 作 为 变 态 过 程 的 生 理 诱 导 剂 在 作 用 过 程 中, 并 非 由 于 该 化 合 物 的 存 在 使 内 源 蜕 皮 激 素 含 量 提 高, 而 是 直 接 作 用 于 靶 标 组 织, 从 而 诱 导 其 产 生 更 多 的 蜕 皮 激 素, 这 种 早 熟 的 变 态, 可 以 由 非 甾 族 化 合 物 抑 食 肼 或 虫 酰 肼 刺 激 而 产 生, 这 种 变 态 通 常 是 不 彻 底 的, 因 而 也 是 致 命 的 用 上 述 化 合 物 处 理 昆 虫 后 6h, 即 形 成 皮 层 剥 离, 且 新 上 表 皮 的 分 泌 过 程 也 随 之 开 始 这 个 过 程 与 正 常 蜕 皮 过 程 没 有 什 么 区 别 然 而, 在 正 常 情 况 下, 因 为 大 量 内 表 皮 层 的 存 在, 分 泌 上 表 皮 层 的 过 程 是 中 断 的 实 际 上 由 于 昆 虫 体 内 另 一 类 内 激 素 即 保 幼 激 素 的 大 量 存 在, 变 态 过 程 是 不 可 能 发 生 的 只 有 在 体 内 蜕 皮 激 素 突 增 的 情 况 下, 昆 虫 才 可 能 分 泌 上 表 皮 并 开 始 进 入 变 态 蜕 皮 状 态 ( 三 ) 蜕 皮 激 素 类 杀 虫 剂 的 主 要 品 种 作 用 方 式 及 其 应 用 目 前, 蜕 皮 激 素 类 杀 虫 剂 的 主 要 代 表 品 种 有 抑 食 肼 (RH-5849, 虫 死 净 ), 虫 酰 肼 (tebufenozide, 米 满 ) 和 虫 酰 肼 系 列 产 品 如 氯 虫 酰 肼 和 甲 氧 虫 酰 肼 等 ( 结 构 式 如 前 ) 这 些 品 种 对 哺 乳 动 物 低 毒 ; 具 有 胃 毒 和 触 杀 作 用, 其 中 抑 食 肼 还 具 有 内 吸 作 用 抑 食 肼 杀 虫 谱 较 广, 速 效 性 差 ; 虫 酰 肼 类 化 合 物 对 鳞 翅 目 幼 虫 有 极 高 的 选 择 性 和 药 效, 但 速 效 性 较 差 62

第 十 二 节 天 然 产 物 杀 虫 剂 一 概 述 天 然 产 物 杀 虫 剂 主 要 是 指 以 植 物 动 物 微 生 物 等 产 生 的 次 生 代 谢 产 物 开 发 的 杀 虫 剂, 一 般 具 有 下 述 特 点 :(1) 对 昆 虫 具 有 选 择 性, 一 种 或 一 类 次 生 代 谢 产 物 只 能 防 御 某 些 种 类 的 昆 虫 ; (2) 次 生 代 谢 产 物 是 生 物 内 源 物, 它 们 本 身 是 生 物 体 的 一 部 分, 因 此 易 于 在 自 然 界 的 大 循 环 中 降 解 ;(3) 生 物 在 进 化 过 程 中 所 经 受 逆 境 压 力 的 多 样 性 和 复 杂 性, 导 致 所 产 生 的 次 生 代 谢 产 物 的 多 样 性 和 复 杂 性 因 此 和 传 统 的 化 学 合 成 杀 虫 剂 相 比, 天 然 产 物 杀 虫 剂 具 有 下 述 特 点 :(1) 大 多 数 天 然 产 物 杀 虫 剂 对 哺 乳 动 物 的 毒 性 较 低, 使 用 中 对 人 畜 比 较 安 全 ;(2) 防 治 谱 较 窄, 甚 至 有 明 显 的 选 择 性 ;(3) 对 环 境 的 压 力 较 小, 对 非 靶 标 生 物 比 较 安 全 ;(4) 大 多 数 生 物 源 天 然 产 物 杀 虫 剂 作 用 缓 慢, 在 遇 到 有 害 生 物 大 量 发 生 迅 速 蔓 延 时 往 往 不 能 及 时 控 制 危 害 化 学 合 成 杀 虫 剂 和 天 然 产 物 杀 虫 剂 的 本 质 区 别 不 在 于 前 者 是 人 工 通 过 化 学 反 应 合 成 的, 后 者 是 生 物 自 身 通 过 一 系 列 生 化 反 应 合 成 的, 而 在 于 前 者 的 分 子 结 构 是 人 为 设 计 的, 而 后 者 的 分 子 结 构 是 生 物 在 长 期 的 进 化 过 程 中 形 成 的 比 如 舞 毒 蛾 性 信 息 素, 在 实 验 室 中 人 工 合 成 的 和 从 舞 毒 蛾 雌 虫 腹 部 提 取 分 离 的 性 信 息 素 是 完 全 相 同 的 物 质, 具 有 相 同 的 分 子 结 构 ( 包 括 立 体 结 构 ), 因 而 具 有 同 样 的 生 物 活 性, 都 具 有 引 诱 雄 虫 的 能 力 这 种 生 物 活 性 和 该 性 诱 剂 的 来 源 没 有 关 系 二 天 然 产 物 杀 虫 剂 的 分 类 ( 一 ) 植 物 源 杀 虫 剂 在 20 世 纪 40 年 代 以 前 的 100 余 年 间, 烟 草 除 虫 菊 和 鱼 藤 等 三 大 植 物 源 杀 虫 剂 是 工 业 化 国 家 重 要 的 农 药 品 种, 而 且 从 历 史 上 来 看, 也 是 农 药 商 品 化 的 重 要 标 志 在 有 机 氯 有 机 磷 和 氨 基 甲 酸 酯 等 杀 虫 剂 问 世 后, 植 物 源 杀 虫 剂 在 农 药 市 场 所 占 的 比 重 才 迅 速 下 降 1947 年, 美 国 从 东 南 亚 进 口 鱼 藤 根 超 过 6700 吨, 但 1963 年 减 少 到 1500 吨 随 着 化 学 农 药 的 大 量 使 用, 其 弊 端 也 逐 渐 显 现 出 来 ( 如 环 境 污 染 对 非 靶 标 生 物 的 杀 伤 害 虫 抗 药 性 农 药 残 留 以 及 害 虫 的 再 增 猖 獗 等 ), 加 之 开 发 新 农 药 的 难 度 加 大, 使 得 植 物 源 农 药 的 发 展 有 了 新 的 契 机 由 于 植 物 源 农 药 来 源 于 自 然, 具 有 对 人 畜 安 全, 不 污 染 环 境, 对 环 境 压 力 较 小 等 优 点, 因 此, 植 物 源 农 药 的 研 究 与 开 发 日 益 受 到 重 视 1 烟 碱 (nicotine) 烟 碱 是 烟 草 中 的 一 种 重 要 生 物 碱, 主 要 存 在 于 茄 科 烟 草 属 (icotiana) 约 50 余 种 植 物 中, 主 要 品 种 有 烟 草 (icotiana tabacum) 和 黄 花 烟 草 (icotiana rustica) 提 取 时 可 将 烟 草 以 稀 酸 浸 渍, 以 碱 中 和, 然 后 水 蒸 汽 蒸 馏, 并 以 草 酸 处 理, 再 进 行 碱 化 而 制 得 早 在 1690 年 欧 洲 即 用 烟 草 萃 取 液 及 烟 草 粉 作 为 杀 虫 剂 1828 年,Posseit 和 Reimann 确 定 烟 草 的 杀 虫 有 效 成 分 为 烟 碱 1893 年 Pinner 确 定 了 烟 碱 的 化 学 结 构 63

烟 碱 (nicotine) 烟 碱 纯 品 为 无 色 液 体, 具 有 高 度 的 挥 发 性, 见 光 和 在 空 气 中 很 快 颜 色 变 深, 并 伴 有 特 殊 的 臭 味 ; 可 与 水 混 溶, 形 成 水 合 物 ; 易 溶 于 大 多 有 机 溶 剂, 与 酸 形 成 盐 将 烟 草 粉 末 烟 茎 以 及 烟 筋 等 生 产 烟 草 下 脚 料 中 的 有 效 成 份 用 适 当 工 艺 提 取 以 后, 可 加 工 成 游 离 的 烟 碱 乳 油 水 剂 或 硫 酸 烟 碱 油 酸 烟 碱 制 剂 烟 碱 是 广 谱 杀 虫 剂, 可 用 于 防 治 蚜 虫 蓟 马 蝽 象 卷 叶 虫 菜 青 虫 三 化 螟 飞 虱 和 叶 蝉 等 害 虫 烟 碱 对 昆 虫 主 要 表 现 为 熏 蒸 作 用, 也 有 触 杀 及 胃 毒 作 用, 并 有 一 定 的 杀 卵 活 性 烟 碱 是 一 种 神 经 毒 剂, 与 六 甲 翁 阿 托 品 的 作 用 位 点 相 同 ( 乙 酰 胆 碱 受 体 ) 烟 碱 引 起 昆 虫 的 中 毒 症 状 为 颤 抖 痉 挛 麻 痹, 通 常 在 1h 内 死 亡 烟 碱 分 子 能 直 接 穿 透 昆 虫 表 皮 或 通 过 气 门 进 入 虫 体, 进 入 血 淋 巴 后 发 生 解 离, 解 离 的 烟 碱 离 子 慢 慢 被 代 谢 和 排 出, 未 解 离 的 烟 碱 分 子 则 穿 过 神 经 细 胞 进 入 突 触 部 位, 在 突 触 间 隙 解 离, 产 生 的 烟 碱 离 子 与 烟 碱 型 乙 酰 胆 碱 受 体 的 阴 离 子 部 位 紧 密 结 合, 占 领 神 经 递 质 的 受 体, 从 而 影 响 了 神 经 冲 动 的 传 导 烟 碱 是 受 体 激 动 剂, 在 低 浓 度 时 刺 激 受 体, 使 突 触 后 膜 产 生 去 极 化, 虫 体 表 现 兴 奋 ; 高 浓 度 时 对 受 体 产 生 脱 敏 性 抑 制, 神 经 冲 动 传 导 受 阻, 但 神 经 膜 仍 保 持 去 极 化, 虫 体 表 现 麻 痹 烟 碱 对 人 畜 高 毒, 对 大 鼠 急 性 经 口 LD 50 为 50~60mg/kg 2 除 虫 菊 素 ( pyrethrins) 除 虫 菊 可 以 说 是 历 史 悠 久 而 近 于 理 想 的 杀 虫 药 剂, 也 是 目 前 世 界 上 大 规 模 集 约 化 种 植 的 杀 虫 植 物, 是 一 种 不 污 染 环 境 对 人 畜 安 全 能 迅 速 杀 灭 害 虫 的 高 效 天 然 杀 虫 剂 最 早 在 波 斯 栽 培 有 红 色 除 虫 菊, 主 要 作 为 观 赏 植 物, 亦 用 于 配 制 杀 虫 药 剂 1800 年, 美 国 人 Jimtikoff 发 现 高 加 索 部 族 用 除 虫 菊 花 粉 灭 跳 蚤, 并 于 1828 年 将 其 加 工 成 杀 虫 粉 剂 出 售 1840 年 在 欧 洲 南 部 南 斯 拉 夫 的 Dalmatia 发 现 有 白 色 除 虫 菊 品 种, 其 杀 虫 效 果 远 较 波 斯 产 的 红 色 品 种 为 高, 自 此 以 后 白 除 虫 菊 为 唯 一 大 规 模 栽 培 作 杀 虫 药 剂 用 的 品 种 除 虫 菊 为 多 年 生 草 本 菊 科 植 物 除 虫 菊 素 是 白 花 除 虫 菊 (Chrysanthemum cinerariaefolium) 和 红 花 除 虫 菊 (C. coseum) 等 花 中 的 杀 虫 有 效 成 分 天 然 除 虫 菊 花 的 提 取 物 为 浅 黄 色 油 状 粘 稠 物, 内 含 除 虫 菊 素 I Ⅱ, 瓜 叶 除 虫 菊 素 I Ⅱ 和 茉 酮 除 虫 菊 素 I Ⅱ 天 然 除 虫 菊 素 不 溶 于 水, 而 易 溶 于 有 机 溶 剂 对 光 热 酸 碱 均 不 稳 定, 易 分 解, 在 空 气 中 也 不 稳 定, 加 入 抗 氧 化 剂 可 缓 解 其 氧 化 作 用 除 虫 菊 花 可 以 直 接 加 工 成 粉 剂, 也 可 提 取 以 后 再 加 工 成 乳 油 气 雾 剂 或 蚊 香 等 剂 型, 可 用 于 防 治 十 字 花 科 蔬 菜 蚜 虫 等 农 业 害 虫 和 卫 生 害 虫, 但 由 于 有 效 成 份 的 光 稳 定 性 差, 大 田 施 用 后 持 效 期 极 短, 因 此 更 适 宜 于 室 内 防 治 卫 生 害 虫 以 及 贮 粮 害 虫 以 除 虫 菊 素 为 模 板 已 经 仿 生 合 成 了 大 量 拟 除 虫 菊 酯 类 杀 虫 剂 ( 见 本 章 第 五 节 ) 64

3 鱼 藤 酮 (rotenone) 鱼 藤 属 植 物 计 有 80 多 个 品 种, 原 产 亚 洲 热 带 及 亚 热 带 地 区 产 地 居 民 常 将 此 类 植 物 的 有 毒 部 分, 与 水 混 合 捣 碎, 倾 入 河 湾 或 水 塘, 在 短 时 间 内 鱼 类 昏 迷 漂 浮 水 面 而 被 捕 获, 因 此 常 常 把 它 叫 做 毒 鱼 藤 据 记 载,1848 年 xley 开 始 商 品 化 制 造 鱼 藤 根 粉 剂 鱼 藤 根 的 主 要 杀 虫 有 效 成 分 为 鱼 藤 酮 (rotenone), 存 在 于 豆 科 的 15 个 属 植 物 的 根 部, 其 中 以 鱼 藤 属 和 梭 果 豆 属 最 重 要, 主 要 品 种 有 毛 鱼 藤 (Derris elliptica) 马 来 鱼 藤 (Derris malaccensis) 中 国 鱼 藤 (Derris chinensis) 秘 鲁 梭 果 豆 (Lonchocarpus utilis) 和 巴 西 梭 果 豆 (Lonchocarpus urucu) 鱼 藤 酮 易 光 解, 易 氧 化, 在 光 空 气 水 碱 性 条 件 下 氧 化 会 加 快, 并 失 去 杀 虫 活 性 2 H 鱼 藤 酮 (rotenone) 7- 羟 基 鱼 藤 酮 -H 2 2 鱼 藤 双 酮 去 氢 鱼 藤 酮 鱼 藤 酮 杀 虫 谱 广, 对 鳞 翅 目 半 翅 目 鞘 翅 目 双 翅 目 膜 翅 目 缨 翅 目 蜱 螨 亚 目 等 多 种 害 虫 有 效 由 于 鱼 藤 酮 对 人 畜 毒 性 较 低, 在 作 物 上 的 持 效 期 较 短, 因 此 特 别 适 合 于 蔬 菜 害 虫 及 烟 茶 等 经 济 作 物 害 虫 的 防 治 鱼 藤 酮 对 害 虫 有 触 杀 和 胃 毒 作 用, 可 直 接 通 过 表 皮 气 门 和 消 化 道 侵 入 虫 体, 中 毒 症 状 表 现 得 很 快, 但 死 亡 过 程 极 为 缓 慢, 往 往 要 数 天 后 才 毫 无 挣 扎 地 死 亡 鱼 藤 酮 主 要 是 影 响 昆 虫 的 呼 吸 作 用, 是 典 型 的 细 胞 呼 吸 代 谢 抑 制 剂, 主 要 作 用 于 呼 吸 链 中 电 子 转 移 复 合 体 I, 中 断 了 从 辅 酶 I 到 辅 酶 Q 之 间 的 电 子 传 递, 从 而 使 呼 吸 受 阻 鱼 藤 酮 在 神 经 和 肌 肉 组 织 中 抑 制 呼 吸, 还 有 一 部 分 作 用 是 由 于 抑 制 L 谷 氨 酸 的 氧 化 作 用,L 谷 氨 酸 是 神 经 组 织 呼 吸 时 被 氧 化 的 氨 基 酸, 鱼 藤 酮 对 L 谷 氨 酸 氧 化 的 抑 制 使 神 经 机 能 受 阻, 造 成 昆 虫 麻 痹 和 瘫 痪 此 外, 鱼 藤 酮 还 可 能 以 一 种 可 逆 的 方 式 连 接 在 微 管 蛋 白 上 从 而 抑 制 了 微 管 的 形 成 微 管 蛋 白 最 重 要 的 作 用 是 在 细 胞 分 裂 时 经 过 微 管 组 装 中 心 组 装 成 微 管, 而 微 管 构 成 了 减 数 分 裂 和 有 丝 分 裂 中 纺 锤 体 的 纤 维 因 此, 鱼 藤 酮 影 响 微 管 的 组 装, 就 抑 制 了 纺 锤 体 的 形 成, 直 接 影 响 昆 虫 细 胞 的 正 常 分 裂 4 印 楝 素 (azadirachtin) 印 楝 (Azadirachta indica) 是 世 界 上 公 认 的 理 想 杀 虫 植 物 杀 虫 活 性 成 分 主 要 分 布 在 种 核, 从 其 种 子 中 已 分 离 鉴 定 出 数 十 种 柠 檬 素 类 化 合 物, 其 中 最 主 要 的 活 性 成 分 是 一 种 四 环 三 萜 类 化 合 物 印 楝 素 (azadirachtin) 自 美 国 Vikwood 公 司 最 早 开 发 出 以 印 楝 种 核 为 原 料 的 杀 虫 剂 Margosan- 后, 至 今 世 界 上 已 有 近 20 个 国 家 建 立 了 印 楝 素 制 剂 生 产 厂, 并 已 有 十 几 个 产 品 投 放 65

市 场 H 3 CHC H 3 CC H 3 CC H 3 CC C C H H H 印 楝 素 (azadirachtin) 印 楝 素 及 其 类 似 物 是 一 类 高 度 氧 化 的 柠 檬 素 类 化 合 物, 纯 品 为 白 色 非 结 晶 物 质, 对 光 热 不 稳 定 易 溶 于 甲 醇 乙 醇 丙 酮 二 甲 亚 砜 等 极 性 有 机 溶 剂 印 楝 素 的 作 用 方 式 有 多 种, 主 要 表 现 为 干 扰 昆 虫 的 正 常 行 为, 如 拒 食 驱 避 及 产 卵 忌 避 等, 并 显 著 抑 制 昆 虫 的 生 长 发 育 印 楝 素 是 目 前 世 界 上 公 认 的 对 昆 虫 活 性 最 强 的 拒 食 剂, 如 印 楝 素 在 0.1 g ml -1 浓 度 下 就 使 沙 漠 蝗 100% 拒 食 但 不 同 的 昆 虫 对 其 拒 食 作 用 的 敏 感 度 不 同 鳞 翅 目 昆 虫 对 印 楝 素 最 敏 感, 低 于 1~50 g ml -1 就 有 很 高 的 拒 食 效 果 ; 鞘 翅 目 半 翅 目 同 翅 目 昆 虫 相 对 地 不 敏 感 ; 直 翅 目 昆 虫 的 敏 感 度 差 异 较 大, 最 敏 感 的 是 沙 漠 蝗,EC50 为 0.05 g g -1, 中 度 敏 感 的 是 飞 蝗,EC50 为 100 g g -1, 最 不 敏 感 的 是 血 黑 蝗,EC50 大 于 1000 g g -1 印 楝 油 印 楝 叶 和 种 核 提 取 物 对 一 些 同 翅 目 害 虫 如 褐 飞 虱 白 背 飞 虱 二 点 黑 尾 叶 蝉 柑 桔 木 虱 甘 薯 粉 虱 豌 豆 蚜 稻 瘿 蚊 橘 蚜 等 及 白 蚁 蝗 虫 有 很 高 的 驱 避 活 性 ; 对 棉 铃 虫 菜 心 野 螟 草 地 贪 夜 蛾 丝 光 绿 蝇 和 豆 象 的 雌 虫 具 有 产 卵 驱 避 作 用 用 0.02% 的 印 楝 种 核 制 剂 处 理 后 的 植 株 或 基 质 上, 丝 光 绿 蝇 雌 虫 不 产 卵, 产 卵 驱 避 效 果 达 100% 抑 制 昆 虫 的 生 长 发 育 是 印 楝 素 对 昆 虫 的 另 一 种 主 要 作 用 印 楝 素 能 干 扰 昆 虫 从 卵 期 到 成 虫 各 个 阶 段 的 正 常 生 长 发 育 它 在 卵 期 能 降 低 产 卵 量 和 孵 化 率 ; 在 幼 虫 期 能 抑 制 蜕 皮, 使 幼 虫 不 能 正 常 蜕 皮 或 出 现 永 久 性 幼 虫 ; 在 蛹 期 则 降 低 化 蛹 率 或 出 现 畸 形 蛹 ; 在 成 虫 期 则 出 现 畸 形 成 虫 昆 虫 经 印 楝 素 处 理 后, 其 症 状 表 现 为 : 幼 ( 若 ) 虫 蜕 皮 延 长, 蜕 皮 不 完 全 ( 畸 形 ) 或 蜕 皮 时 就 死 亡 其 作 用 机 制 主 要 是 扰 乱 昆 虫 内 分 泌 系 统, 影 响 促 前 胸 腺 激 素 (PTTH) 的 合 成 与 释 放, 减 低 前 胸 腺 对 PTTH 的 感 应 而 造 成 20- 羟 基 蜕 皮 酮 合 成 分 泌 的 不 足, 致 使 昆 虫 变 态 发 育 受 阻 5 鱼 尼 丁 (ryanodine) 尼 亚 那 (Ryania speciosa) 是 一 种 大 枫 子 科 灌 木, 主 要 产 于 南 美 的 特 立 达 特 (Trinidad) 和 亚 马 逊 河 流 域 尼 亚 那 的 杀 虫 有 效 成 分, 主 要 分 布 在 木 质 部 中, 易 溶 于 水, 因 此, 当 地 居 民 常 割 其 枝 条 以 水 提 取 加 工 成 杀 虫 制 剂 这 种 制 剂 1945 年 引 入 美 国, 试 验 证 明 对 鳞 翅 目 幼 虫 包 括 对 欧 洲 玉 米 螟 甘 蔗 螟 苹 果 小 卷 蛾 苹 果 食 心 虫 舞 毒 蛾 等 十 分 有 效 已 经 从 尼 亚 那 中 分 离 鉴 定 了 10 多 个 化 合 物, 杀 虫 活 性 成 分 主 要 是 鱼 尼 丁 (ryanodine), 又 称 里 安 那 碱 鱼 尼 丁 是 一 种 肌 肉 毒 剂, 主 要 作 用 于 钙 离 子 通 道, 影 响 肌 肉 收 缩, 造 成 昆 虫 肌 肉 松 弛 性 麻 痹 但 鱼 尼 丁 对 哺 乳 动 物 的 毒 性 大, 能 引 起 温 血 动 物 僵 直 性 麻 痹, 而 使 应 用 受 到 限 制 在 鱼 尼 丁 结 构 和 作 用 方 式 的 启 发 下, 已 成 功 开 发 了 邻 苯 二 甲 酰 胺 类 和 邻 甲 酰 氨 基 苯 甲 酰 胺 类 杀 虫 剂 ( 见 本 66

章 第 十 节 ) H H C H 3 H H H C CH H 3 鱼 尼 丁 (ryanodine) 6 苦 皮 藤 素 (celangulins) 苦 皮 藤 (Celastrus angulatus) 是 卫 矛 科 南 蛇 藤 属 的 一 种 多 年 生 灌 木, 广 泛 分 布 在 我 国 长 江 和 黄 河 流 域 的 丘 陵 浅 山 区 产 区 农 民 很 早 就 知 其 根 皮 具 有 杀 虫 活 性, 可 以 防 治 某 些 蔬 菜 害 虫, 故 又 称 苦 皮 藤 为 菜 虫 药 苦 皮 藤 中 的 杀 虫 活 性 成 份 苦 皮 藤 素 (celangulins) 为 一 系 列 具 有 二 氢 沉 香 呋 喃 多 元 酯 结 构 的 化 合 物, 现 已 从 中 分 离 鉴 定 出 几 十 个 二 氢 沉 香 呋 喃 类 杀 虫 化 合 物, 其 中 以 毒 杀 成 分 苦 皮 藤 素 V(1a,2a- 二 乙 酰 基 -8b,13a- 二 异 丁 酰 氧 基 -9a- 苯 酰 氧 基 -4b,6b- 二 羟 基 -b- 二 氢 沉 香 呋 喃 ) 和 麻 醉 成 分 苦 皮 藤 素 IV(1a,2a,6b- 二 乙 酰 基 -8a,9b- 呋 喃 酰 氧 基 -13a- 异 丁 酰 氧 基 -4b- 羟 基 -b- 二 氢 沉 香 呋 喃 ) 为 代 表 ibu ibu Bz Ac Ac Fu Fu ibu Ac Ac H H Ac H 苦 皮 藤 素 V (celangulin V) 苦 皮 藤 素 Ⅳ(celangulin Ⅳ) 苦 皮 藤 素 对 昆 虫 具 有 拒 食 麻 醉 和 毒 杀 活 性, 主 要 作 用 方 式 是 胃 毒 作 用, 无 触 杀 熏 蒸 保 幼 激 素 蜕 皮 激 素 及 不 育 活 性, 也 没 有 真 正 的 忌 避 活 性 苦 皮 藤 根 皮 制 剂 对 蝗 虫 成 若 虫 及 芜 菁 叶 蜂 幼 虫 小 菜 蛾 幼 虫 马 铃 薯 瓢 虫 等 主 要 表 现 为 强 烈 的 拒 食 作 用 ; 对 菜 青 虫 粘 虫 稻 苞 虫 槐 尺 蠖 等 鳞 翅 目 幼 虫 则 主 要 表 现 麻 醉 和 毒 杀 作 用 ; 对 米 象 玉 米 象 主 要 表 现 为 抑 制 种 群 繁 殖 作 用 苦 皮 藤 根 皮 制 剂 还 对 樱 桃 叶 蜂 黄 守 瓜 猿 叶 虫 苹 果 顶 梢 卷 叶 蛾 等 也 有 较 好 的 防 治 效 果 苦 皮 藤 素 V 主 要 作 用 于 昆 虫 的 消 化 系 统 中 毒 粘 虫 症 状 表 现 为 兴 奋 快 速 爬 行, 痉 挛, 虫 体 扭 曲, 继 而 大 量 失 去 体 液, 上 吐 下 泻, 虫 体 缩 短, 慢 慢 死 亡 其 引 起 昆 虫 的 中 毒 症 状 类 似 于 Bt 的 - 内 毒 素 苦 皮 藤 素 V 是 以 昆 虫 中 肠 细 胞 膜 上 受 体 为 靶 标 的 小 分 子 化 合 物, 苦 皮 藤 素 V 与 受 体 结 合 后 细 胞 膜 的 三 维 构 象 发 生 改 变, 细 胞 膜 对 离 子 的 通 透 性 亦 随 之 改 变, 渗 透 压 平 衡 被 打 破, 细 胞 膨 胀 瓦 解, 造 成 肠 壁 穿 孔, 体 液 流 失 苦 皮 藤 麻 醉 成 分 苦 皮 藤 素 IV 引 起 昆 虫 的 中 毒 症 状 为 虫 体 瘫 软 麻 痹, 对 外 界 刺 激 失 去 反 应 其 麻 醉 作 用 机 理 为 抑 制 神 经 肌 肉 兴 奋 性 接 点, 阻 断 神 经 肌 肉 的 兴 奋 性 传 导, 造 成 昆 虫 麻 67

痹 7 藜 芦 碱 (cevadine) 植 物 杀 虫 剂 Sabadilla( 百 合 科 种 子 藜 芦 的 种 子 粉 碎 物 ) 主 要 杀 虫 成 分 是 藜 芦 碱 (cevadine) 和 藜 芦 定 (veratridine), 这 些 生 物 碱 存 在 于 百 合 科 藜 芦 属 和 喷 嚏 草 属 植 物 中, 作 为 杀 虫 剂 的 植 物 原 料 主 要 是 喷 嚏 草 (Schoenocaulon officinale) 的 种 子 和 白 藜 芦 (Veratrum album) 的 根 茎 早 在 1946 年, 美 国 藜 芦 杀 虫 剂 的 使 用 量 超 过 51480kg, 商 品 为 20% 藜 芦 碱 粉 剂 H H H H H 3 C CH C C H H h C H H h H H 藜 芦 碱 (cevadine) 藜 芦 定 (veratridine) 藜 芦 碱 和 藜 芦 定 对 昆 虫 具 有 触 杀 和 胃 毒 作 用, 作 用 于 昆 虫 的 钠 离 子 通 道, 能 使 昆 虫 肌 肉 瘫 痪 其 制 剂 对 人 畜 安 全, 大 鼠 急 性 经 口 LD50 大 于 4000mg/kg, 但 对 哺 乳 动 物 的 粘 膜 有 很 强 的 刺 激 性, 还 可 引 起 肌 肉 僵 硬 藜 芦 碱 制 剂 在 阳 光 下 和 空 气 中 杀 虫 活 性 迅 速 降 低, 田 间 持 效 期 较 短 可 用 于 防 治 家 蝇 蜚 蠊 虱 等 卫 生 害 虫, 也 可 用 于 防 治 菜 青 虫 蚜 虫 叶 蝉 蓟 马 蝽 象 等 农 业 害 虫 8 苦 参 碱 (matrine) 苦 参 碱 (matrine) 存 在 于 豆 科 植 物 苦 参 (Sophora flavescens) 的 根 中, 在 苦 豆 子 (Sophora alopecuroides) 山 豆 根 (Sophora subprostrata) 等 植 物 中 也 有 分 布 H H H H 苦 参 碱 (matrine) 苦 参 碱 以 触 杀 作 用 为 主, 兼 具 胃 毒 作 用 苦 参 碱 主 要 作 用 于 昆 虫 的 神 经 系 统, 对 昆 虫 神 经 细 胞 的 钠 离 子 通 道 有 浓 度 依 赖 性 阻 断 作 用, 可 引 起 中 枢 神 经 麻 痹, 进 而 抑 制 昆 虫 的 呼 吸 作 用, 使 害 虫 窒 息 死 亡 对 人 畜 低 毒, 其 制 剂 对 大 鼠 急 性 经 口 LD50 大 于 10000mg/kg 杀 虫 广 谱, 对 多 种 作 物 上 的 菜 青 虫 蚜 虫 红 蜘 蛛 等 害 虫 均 有 较 好 的 防 效 ( 二 ) 动 物 源 杀 虫 剂 动 物 源 杀 虫 剂 主 要 指 动 物 体 的 代 谢 物 或 其 体 内 所 含 有 的 具 有 特 殊 功 能 的 生 物 活 性 物 质, 主 要 包 括 动 物 毒 素 如 蜘 蛛 毒 素 黄 蜂 毒 素 沙 蚕 毒 素 等, 以 及 调 节 昆 虫 的 各 种 生 理 过 程 的 昆 虫 激 素 68

昆 虫 信 息 素 如 棉 铃 虫 性 诱 剂 甘 蔗 条 螟 性 诱 剂 等 鉴 于 动 物 毒 素 以 及 天 然 动 物 源 的 昆 虫 激 素 目 前 直 接 商 品 化 的 甚 少, 因 此 本 节 主 要 介 绍 昆 虫 信 息 素 1 简 史 昆 虫 信 息 素 (pheromones) 是 由 昆 虫 体 内 释 放 到 体 外, 可 引 起 同 种 其 它 个 体 某 种 行 为 或 生 理 反 应 的 微 量 挥 发 性 化 学 物 质 这 个 定 义 由 Karlson 和 Luscher 1959 年 提 出, pheromone 由 希 腊 语 pherein ( 转 译 ) 和 horman ( 兴 奋, 刺 激 ) 组 合 而 成, 表 示 昆 虫 个 体 间 进 行 联 系 的 化 学 信 息 物 质 信 息 素 又 分 为 种 内 的 ( 外 激 素 ) 和 种 间 的 ( 他 感 作 用 物 质 ): 前 者 包 括 性 外 激 素 标 迹 外 激 素 报 警 外 激 素 和 群 集 外 激 素, 后 者 包 括 利 它 素 利 己 素 协 同 素 等 昆 虫 对 这 些 物 质 的 感 受 又 可 以 分 为 嗅 觉 ( 空 中 传 播 ) 和 味 觉 ( 接 触 感 受 ) 等 形 式 昆 虫 信 息 素 由 一 种 昆 虫 个 体 的 特 殊 腺 体 分 泌 到 体 外, 能 影 响 同 种 或 异 种 其 它 个 体 的 行 为 发 育 和 生 殖 的 化 学 通 讯 在 农 业 生 产 上 的 应 用, 以 性 信 息 素 在 害 虫 的 测 报 及 防 治 上 应 用 最 为 广 泛 昆 虫 信 息 素 的 研 究 大 体 可 分 为 两 个 阶 段, 即 20 世 纪 50 年 代 以 前 是 发 现 和 实 验 室 研 究 阶 段,60 年 代 开 始 进 入 田 间 应 用 研 究 阶 段 1837 年 Von Siebold 发 现 一 些 雌 虫 腹 部 有 一 种 能 引 诱 雄 虫 前 来 交 配 的 腺 体, 推 测 雌 虫 可 散 发 能 引 诱 雄 虫 的 挥 发 性 物 质 1896 年 Forbush 等 发 现 将 未 交 配 雌 舞 毒 蛾 放 在 诱 捕 器 中 可 诱 捕 雄 蛾 1939 年,Gotz 在 德 国 两 个 葡 萄 园 中 试 验 用 活 的 葡 萄 果 蛾 和 葡 萄 藤 蛾 雌 蛾 大 量 诱 捕 雄 蛾, 阻 止 雌 蛾 受 精, 认 为 只 要 引 诱 剂 能 够 被 鉴 定 和 合 成, 就 可 用 于 害 虫 防 治 1957 年 Schneider 提 出 了 测 定 昆 虫 信 息 素 生 物 活 性 的 触 角 电 位 技 术 1959 年 德 国 的 Butenandt 等 人 从 未 交 配 家 蚕 雌 蛾 腹 部 提 取 并 鉴 定 出 第 一 个 昆 虫 信 息 素, 为 十 六 碳 二 烯 醇, 定 名 为 家 蚕 醇 (bombykol), 这 是 第 一 个 昆 虫 性 信 息 激 素, 又 称 性 外 激 素 1960 年 Beroza 提 出 用 昆 虫 性 外 激 素 迷 惑 或 干 扰 交 配 来 治 虫 的 设 想, 后 称 迷 向 法, 或 交 配 干 扰 法 1960 年 Gaston 等 人 用 粉 纹 夜 蛾 性 外 激 素 成 功 地 干 扰 了 这 种 昆 虫 的 交 配 1969 年 Brady 报 道, 雄 性 地 中 海 粉 螟 在 接 触 10 g 顺 -9- 十 四 碳 烯 -1- 乙 酸 酯 15min 后, 就 不 再 对 未 交 配 雌 虫 腹 部 提 取 物 产 生 反 应, 证 明 了 迷 向 法 治 虫 的 可 能 性 但 要 在 田 间 实 际 应 用, 还 需 加 工 成 一 定 剂 型, 克 服 易 挥 发 消 失 快 的 缺 点 1968 年 Glass 等 人 将 10 L 引 诱 剂 Riblure 注 入 一 个 聚 乙 烯 空 心 管 大 量 诱 捕 雄 虫 成 功, 后 来 又 出 现 了 微 胶 囊 剂 空 心 纤 维 缓 释 剂 和 多 层 吸 附 片 剂 等 信 息 素 缓 释 剂, 使 田 间 大 面 积 迷 向 法 治 虫 获 得 成 功 目 前 已 经 有 几 十 种 昆 虫 性 信 息 素 广 泛 用 于 害 虫 测 报 和 实 际 防 治 害 虫 聚 集 素 报 警 素 追 踪 素 等 昆 虫 信 息 素 的 发 现 较 晚 我 国 50 年 代 初 期 开 始 研 究 昆 虫 信 息 素,1973 年 以 后 发 展 较 快, 分 离 鉴 定 合 成 了 农 林 主 要 害 虫 的 性 信 息 素, 已 用 于 10 余 种 主 要 农 林 害 虫 的 诱 捕 测 报, 大 面 积 用 其 防 治 杨 树 透 翅 蛾 梨 小 食 心 虫 取 得 成 功 2 昆 虫 信 息 素 的 特 点 昆 虫 信 息 素 有 以 下 特 点 : (1) 绝 大 多 数 容 易 挥 发 (2) 因 含 有 双 键 醛 酮 羟 基 环 氧 基 酯 基 等, 容 易 被 氧 化 和 生 物 降 解 (3) 无 直 接 杀 虫 作 用, 可 通 过 诱 捕 迷 向 等 方 法 间 接 防 治 害 虫 69

(4) 毒 性 很 低, 不 污 染 环 境, 堪 称 环 境 和 谐 农 药 (5) 生 物 活 性 高 一 头 雌 红 带 卷 蛾 可 产 生 126.0 ng 性 信 息 素, 引 诱 雄 蛾 的 有 效 距 离 约 5000m 微 胶 囊 化 的 舞 毒 蛾 性 信 息 素 15g ha -1 剂 量 就 能 阻 止 舞 毒 蛾 交 配, 药 效 与 费 用 均 可 和 化 学 杀 虫 剂 媲 美 在 棉 田 整 个 生 长 季 节 施 5 次 棉 红 铃 虫 性 信 息 素 空 心 纤 维 缓 释 剂, 总 剂 量 3.8~19 g ha -1, 收 获 时 棉 铃 受 害 率 为 7.5%, 无 处 理 对 照 田 受 害 率 则 达 98.0% (6) 专 化 性 强 通 常 一 种 信 息 素 只 对 一 种 昆 虫 起 作 用, 甚 至 在 同 一 个 种 内 也 存 在 着 信 息 素 的 不 同 变 种 欧 洲 玉 米 螟 就 有 反 式 和 顺 式 性 信 息 素 变 种, 二 者 的 性 信 息 素 都 由 反 式 和 顺 式 -11- 十 四 碳 烯 基 乙 酸 酯 组 成, 但 反 式 体 和 顺 式 体 比 例 不 同, 前 者 为 96:4, 后 者 为 3:97, 相 互 间 无 引 诱 作 用 信 息 素 的 高 度 专 化 性 还 表 现 在 化 学 结 构 的 微 小 改 变, 如 双 键 位 置 顺 反 异 构 体 旋 光 异 构 体 碳 原 子 数 的 增 减 等, 都 会 明 显 降 低 活 性, 甚 至 失 去 活 性 粉 纹 夜 蛾 性 信 息 素 主 成 分 ( 顺 )- 7- 十 二 碳 烯 基 乙 酸 酯 最 低 活 性 浓 度 为 10-7 g ml -1, 双 键 改 为 第 9 或 第 5 碳 原 子 上, 最 低 活 性 浓 度 降 到 10-2 g ml -1 舞 毒 蛾 性 信 息 素 右 旋 对 映 体 有 活 性, 而 左 旋 对 映 体 则 无 活 性 (7) 昆 虫 信 息 素 多 数 为 几 种 类 似 化 合 物 的 混 合 物, 各 组 分 间 有 严 格 的 比 例 粉 纹 夜 蛾 性 信 息 素 由 6 种 成 分 组 成 : 十 二 烷 基 乙 酸 酯 ( 顺 )-5- 十 二 碳 烯 基 乙 酸 酯 ( 顺 )-7- 十 二 碳 烯 基 乙 酸 酯 11- 十 二 碳 烯 基 乙 酸 酯 ( 顺 )-7- 十 四 碳 烯 基 乙 酸 酯 ( 顺 )-9- 十 四 碳 烯 基 乙 酸 酯, 比 例 为 82:91:1000:28:15:9 人 为 改 变 各 组 分 间 比 例, 就 会 使 其 失 去 活 性 斜 纹 夜 蛾 性 信 息 素 由 ( 顺 )- 9,( 反 )-11- 十 四 碳 二 烯 基 乙 酸 酯 和 ( 顺 )-9,( 反 )-12- 十 四 碳 二 烯 基 乙 酸 酯 组 成, 两 者 比 例 为 10:1, 单 用 后 者 4mg 处 理 12m 2 试 验 区,36 头 雌 蛾 交 配 率 下 降 90.2%, 单 用 相 同 剂 量 的 另 一 成 分, 交 配 率 下 降 86.8% 3 昆 虫 信 息 素 在 害 虫 综 合 治 理 (IPM) 体 系 中 的 作 用 昆 虫 信 息 素 作 为 测 报 手 段 和 防 治 技 术 获 得 了 相 当 的 成 功, 诱 捕 技 术 及 诱 捕 和 杀 灭 相 结 合 的 技 术 受 到 越 来 越 广 泛 的 重 视 随 着 昆 虫 信 息 素 的 不 断 深 入 研 究, 它 将 在 害 虫 的 综 合 治 理 中 占 据 重 要 位 置 早 在 二 十 多 年 前, 人 们 就 知 道 信 息 素 具 有 生 物 活 性 高 专 一 性 强 和 生 态 无 害 等 特 点 害 虫 综 合 治 理 的 目 的 不 是 消 灭 有 害 生 物, 而 是 控 制 其 危 害 在 经 济 受 害 水 平 以 下, 同 时 使 天 敌 数 量 增 大 在 这 种 情 况 下, 信 息 素 不 仅 能 成 为 监 测 有 害 虫 种, 确 定 其 发 生 量 和 迁 移 动 态 的 手 段, 也 能 成 为 大 规 模 诱 捕 或 迷 向 法 防 治 害 虫 的 措 施 美 国 日 本 德 国 法 国 和 巴 西 在 植 物 保 护 的 综 合 治 理 中 采 用 了 信 息 素 前 苏 联 在 确 定 舞 毒 蛾 模 毒 蛾 苹 小 卷 蛾 葡 萄 小 卷 蛾 的 最 佳 防 治 期 时 也 使 用 了 信 息 素, 使 杀 虫 剂 用 量 降 低 了 20~30% 信 息 素 在 前 捷 克 用 于 卷 蛾 梨 小 食 心 虫 和 苹 小 卷 蛾 的 监 测 和 预 报 防 治 适 期, 在 德 国 用 于 防 治 卷 蛾 小 卷 蛾 夜 蛾 和 森 林 害 虫, 在 南 斯 拉 夫 意 大 利 用 于 防 治 卷 蛾 信 息 素 大 量 诱 浦 的 方 法 在 前 捷 克 被 用 来 防 治 仓 贮 害 虫, 在 加 拿 大 用 于 防 治 云 杉 小 卷 蛾 在 地 中 海 沿 岸 国 家 由 于 使 用 了 埃 及 棉 铃 虫 信 息 素 诱 捕 器 (1~2 个 ha -1 ), 棉 花 用 杀 虫 剂 防 治 的 次 数 下 降 了 30~40%, 用 微 胶 囊 信 息 素 迷 向 (100g ha -1 ) 能 使 棉 铃 虫 的 交 配 率 下 降 97% 在 美 国 用 信 息 素 配 以 两 倍 的 石 油 重 馏 份 喷 洒 的 迷 向 法 防 治 苹 小 卷 蛾 的 效 果 是 常 规 喷 洒 标 准 杀 虫 剂 的 6 倍 从 1971 年 到 1981 年, 美 国 加 利 福 尼 亚 州 采 用 信 息 素 对 70000 ha 面 积 内 的 红 橙 圆 盾 蚧 进 行 监 测, 每 一 美 元 成 本 获 利 10~16 美 元 70

4 昆 虫 信 息 素 类 型 从 生 物 活 性 特 点 看, 发 现 的 信 息 素 主 要 有 性 信 息 素 聚 集 素 报 警 素 追 踪 素 等 (1) 性 信 息 素 (Insect sex pheromone): 由 成 虫 个 体 释 放 到 体 外, 引 诱 同 种 异 性 个 体 进 行 交 配 行 为 的 昆 虫 信 息 素, 也 称 昆 虫 性 外 激 素 一 般 而 言, 雌 虫 产 生 的 性 外 激 素 大 多 能 远 距 离 引 诱 雄 虫 前 来 交 配, 利 用 价 值 大 雄 虫 产 生 的 性 外 激 素 多 是 近 距 离 内 引 诱 雌 虫 交 配, 尚 未 实 用 不 同 目 昆 虫 产 生 的 性 外 激 素 差 别 较 大 鳞 翅 目 雌 成 虫 产 生 的 多 为 碳 原 子 数 为 10~16 的 有 双 键 的 醛 醇 及 其 乙 酸 酯 双 翅 目 的 蝇 类 性 外 激 素 多 为 长 链 烯 烃, 蜚 蠊 则 为 长 链 烯 酮 昆 虫 性 外 激 素 目 前 主 要 应 用 于 两 个 方 面 :(1) 诱 捕 害 虫, 用 于 虫 情 测 报 用 性 外 激 素 诱 捕 到 的 虫 种 单 一, 灵 敏 度 高, 很 适 合 虫 情 预 测 预 报 (2) 用 于 迷 向 干 扰 交 配, 减 少 子 代 危 害 性 外 激 素 无 杀 虫 作 用, 但 与 粘 胶 或 杀 虫 剂 配 合 应 用, 则 能 大 量 消 灭 雄 虫, 减 少 雌 虫 交 配 繁 殖 的 机 会, 从 而 减 少 子 代 幼 虫 发 生 量, 保 护 作 物 免 受 虫 害 在 害 虫 种 群 密 度 较 低, 或 对 于 雄 虫 只 交 配 一 次 的 虫 种, 防 治 效 果 好 舞 毒 蛾 杨 树 透 翅 蛾 棉 铃 虫 松 斑 螟 等 许 多 害 虫 用 此 法 防 治 可 收 到 一 定 的 效 果 无 论 诱 捕 法 或 迷 向 法, 如 果 同 时 大 面 积 处 理 效 果 会 更 好, 否 则 由 于 迁 飞 活 动, 效 果 受 影 响 (2) 聚 集 信 息 素 (Insect aggregation pheromone): 昆 虫 聚 集 素 是 指 昆 虫 在 特 定 场 合 释 放 出 的 聚 集 大 量 同 种 两 性 个 体 栖 息 交 配 产 卵 取 食 的 信 息 素 鞘 翅 目 棘 胫 小 蠹 科 的 许 多 种 都 能 释 放 萜 烯 醇 类 物 质 作 聚 集 素, 它 存 在 于 蠹 虫 的 后 肠 和 粪 便 中, 引 诱 同 种 个 体 向 食 物 源 聚 集 取 食 (3) 报 警 信 息 素 (Insect alarm pheromone): 昆 虫 对 抗 外 来 侵 犯 时, 释 放 出 的 一 种 诱 导 同 类 个 体 产 生 聚 集 防 御 或 分 散 逃 避 行 为 的 信 息 素 一 种 黄 蚁 的 报 警 素 组 成 为 香 茅 醛 牻 牛 儿 醛 橙 花 醛 和 正 十 一 烷 澳 洲 白 蚁 兵 蚁 头 部 特 殊 腺 体 中 分 泌 一 种 - 蒎 烯, 诱 导 其 它 兵 蚁 聚 集 豌 豆 蚜 和 桃 蚜 报 警 素 为 - 法 尼 烯 商 品 化 的 产 品 有 棉 叶 螨 报 警 素 (farnesol with nerolidol), 主 要 用 于 防 治 棉 叶 螨 (Tetranychus urticae) H 3 C H 3 C C H 3 C CHCH 2 CH 2 C C H 3 C C CH 2 CH 2 H H C CH 2 H (Z,E)-3,7,11- 三 甲 基 -2,6,10- 十 二 烷 烯 -1- 醇 3,7,11- 三 甲 基 -1,6,10- 十 二 烷 烯 -3- 醇 (4) 追 踪 素 (Insect trail pheromone): 昆 虫 外 出 时, 沿 途 释 放 一 种 做 返 巢 路 标 的 信 息 素 已 鉴 定 出 化 学 结 构 的 有 十 多 种, 特 点 是 挥 发 性 较 低 结 构 复 杂, 种 间 特 异 性 强 厨 蚁 追 踪 素 有 四 种 成 分 美 洲 白 蚁 中 分 离 出 的 第 一 个 高 活 性 追 踪 素 是 ( 顺, 顺, 反 )-3,6,8- 十 二 碳 三 烯 醇 4- 甲 基 吡 咯 -2- 羧 酸 甲 酯 是 从 美 国 得 克 萨 斯 州 切 叶 蚁 和 南 美 切 叶 蚁 中 鉴 定 出 的 一 种 结 构 独 特 的 追 踪 素 71

C 4 H 9 C 4 H 9 C 5 H 11 (CH 2 ) 4 CH CH 2 厨 蚁 诱 I 厨 蚁 诱 II 厨 蚁 诱 III H 厨 蚁 诱 IV 厨 蚁 追 踪 素 成 分 ( 三 ) 微 生 物 源 杀 虫 剂 微 生 物 源 杀 虫 剂, 是 指 由 微 生 物 代 谢 产 生 的 杀 虫 活 性 物 质, 不 包 括 活 体 微 生 物 本 身, 常 将 其 称 为 杀 虫 抗 生 素 有 关 抗 生 素 杀 虫 的 研 究, 早 在 1950 年,kido 等 就 报 道 了 抗 霉 素 A(AntimycinA) 的 杀 虫 杀 螨 作 用 抗 霉 素 A 原 来 是 可 由 多 种 链 霉 菌 产 生 的 一 种 抗 真 菌 毒 素, 有 6 种 组 分 A1~A6, 均 为 白 色 结 晶, 在 酸 性 条 件 下 稳 定, 对 光 和 热 不 太 稳 定 除 对 真 菌 有 抑 制 作 用 外, 抗 霉 素 A 对 家 蝇 红 蜘 蛛 等 有 良 好 的 杀 虫 效 果, 可 用 50~100mg/L 的 抗 霉 素 A 防 治 蚜 虫, 但 其 对 哺 乳 动 物 和 鱼 类 的 毒 性 很 高 抗 霉 素 A 的 作 用 机 理 是 干 扰 电 子 传 递 系 统, 阻 碍 还 原 型 辅 酶 Q- 细 胞 色 素 C 还 原 酶 作 用 部 位 60 年 代 报 道 的 杀 虫 抗 生 素 有 卟 啉 霉 素 (Porfiromycin, 又 称 紫 菜 霉 素 ) 密 旋 霉 素 (Pactamycin) 稀 蔬 霉 素 (Sparosomycin) 和 莫 能 菌 素 (Monensin) 等, 其 中 Michaeal E. 等 1967 年 从 链 霉 菌 中 分 离 到 的 莫 能 菌 素 主 要 用 于 鸡 的 球 虫 病 控 制, 莫 能 菌 素 的 研 发 成 功 被 喻 为 是 农 用 抗 生 素 的 一 个 新 的 里 程 碑 此 外,1962 年 Saburo Tamura 从 Streptomyces mobaraensis 的 菌 丝 体 中 提 取 得 到 的 杀 蝶 素 (Piericidin) 受 到 了 人 们 的 重 视 初 始 认 为 杀 蝶 素 的 活 性 物 质 有 两 种, 分 别 称 为 杀 蝶 素 A 和 B, 后 来 发 现 杀 蝶 素 是 在 自 然 界 中 分 布 很 广 泛 的 一 类 杀 虫 抗 生 素, 多 种 链 霉 菌 可 以 产 生 这 种 结 构 相 似 的 化 合 物, 已 报 道 的 其 同 系 物 由 16 种 多 杀 蝶 素 对 家 蚕 家 蝇 粉 蝶 叶 螨 和 蚜 虫 都 有 很 高 的 毒 杀 作 用, 而 对 二 化 螟 蜚 蠊 的 杀 虫 活 性 不 高 杀 蝶 素 的 作 用 机 理 也 是 干 扰 电 子 传 递, 作 用 点 在 辅 酶 Q 上, 因 为 它 的 结 构 与 辅 酶 Q 很 相 似, 阻 碍 辅 酶 Q 还 原 酶 的 还 原 杀 蝶 素 对 脊 椎 动 物 的 毒 性 非 常 大, 杀 蝶 素 A 和 B 对 小 白 鼠 的 急 性 口 服 毒 性 LD50 分 别 是 3.3mg/kg 体 重 和 5.5mg/kg 体 重, 对 金 鱼 的 LC 50 为 0.056ppm 由 于 杀 蝶 素 毒 性 高 未 能 产 业 化 H H H Ch 3 Ch 3 A B 杀 蝶 素 (Piericidin) 72

1972 年, 浙 江 农 科 院 微 生 物 所 从 浙 江 天 目 山 竹 林 土 壤 中 分 离 的 浅 灰 色 链 霉 菌 杭 州 变 种 (Streptomyces griseius var. hangzhouensin n. var.) 产 生 的 杀 蚜 素 化 学 结 构 与 杀 蝶 素 A 基 本 相 同, 是 杀 蝶 素 的 同 系 物 之 一, 这 是 我 国 首 次 报 道 的 一 种 杀 虫 抗 生 素 1979 年, 上 海 农 科 院 植 保 所 从 广 东 韶 关 地 区 土 壤 的 浅 黄 链 霉 菌 韶 关 变 种 (Streptomyces flaveolus var. shaoguanensis n. var.) 菌 丝 体 中 得 到 韶 关 霉 素, 经 分 离 纯 化 得 到 具 有 高 杀 虫 活 性 的 A 和 B 组 分, 韶 关 霉 素 A 和 B 与 杀 蝶 素 A3 和 A1 相 同, 而 且 韶 关 霉 素 A 与 杀 蝶 素 A3 具 有 相 同 的 平 面 结 构 70 年 代 初, 日 本 从 一 株 金 黄 色 链 霉 素 菌 代 谢 产 物 中 筛 选 分 离 出 螨 类 十 分 敏 感 的 杀 螨 素 (tetranactin, 又 称 四 活 霉 素 四 抗 霉 素 ), 并 于 70 年 代 末 正 式 投 产 杀 螨 素 存 在 于 菌 体 中, 纯 品 为 微 黄 色 梭 形 结 晶, 结 构 是 大 环 四 内 酯 类 化 合 物 杀 螨 素 对 光 热 酸 碱 都 很 稳 定, 易 溶 于 有 机 溶 剂, 不 溶 于 水 杀 螨 素 的 杀 螨 活 性 很 高, 棉 红 叶 螨 的 LC50 为 4.8ppm, 但 对 鳞 翅 目 同 翅 亩 等 农 业 害 虫 的 活 性 很 低 杀 螨 素 主 要 作 用 于 动 物 细 胞 的 细 胞 膜, 使 细 胞 膜 受 到 损 伤 造 成 细 胞 内 物 质 的 泄 漏, 导 致 螨 类 死 亡 杀 螨 素 对 脊 椎 动 物 和 植 物 的 毒 性 都 很 低, 田 间 使 用 安 全 上 海 农 药 研 究 所 1979 年 也 从 湖 南 浏 阳 地 区 土 壤 中 分 离 到 的 一 株 灰 色 链 霉 菌 浏 阳 变 种 (Streptomyces griseius Var liuyangensis) 的 代 谢 产 物 中 分 离 到 与 杀 螨 素 ( 多 活 霉 素 ) 相 似 的 浏 阳 霉 素 (polynactins), 浏 阳 霉 素 是 大 环 四 内 酯 类 抗 生 素, 易 溶 于 有 机 溶 剂 不 溶 于 水 对 热 稳 定, 对 紫 外 光 敏 感, 阳 光 下 不 稳 定 浏 阳 霉 素 是 一 种 低 毒 低 残 留 可 防 治 多 种 螨 类 的 广 谱 杀 螨 剂, 防 治 效 果 好, 对 天 敌 安 全 实 用 化 的 浏 阳 霉 素 是 由 5 个 组 分 组 成 的 混 合 体, 主 要 为 组 分 3 4 5, 各 组 分 的 杀 螨 活 性 基 本 相 同 R1 R2 R4 R3 R1,R2,R3,R4 分 别 为 甲 基 或 乙 基 浏 阳 霉 素 (polynactins) 1974 年 由 日 本 北 里 研 究 所 (Kitasato Institute) 从 日 本 静 冈 县 伊 东 市 川 奈 (Kwana) 地 区 的 土 壤 样 品 中 分 离 得 到 阿 维 链 霉 菌 (Streptomyces avermitilis) 的 原 始 菌 株 以 后 该 菌 株 被 送 到 美 国 默 克 (Merk) 公 司 作 进 一 步 研 究, 80 年 代 初 成 功 开 发 阿 维 菌 素 (avermectin) 被 认 为 是 微 生 物 源 天 然 产 物 研 究 的 划 时 代 进 展, 也 是 抗 生 素 在 农 业 生 产 中 应 用 的 又 一 个 里 程 碑 阿 维 菌 素 是 一 组 结 构 相 似 的 十 六 元 大 环 内 酯 类 化 合 物, 与 后 面 提 到 的 桔 霉 素 (milbemycin) 的 区 别 是 在 C13 位 上 有 一 个 α-l- 齐 敦 果 糖 基, 而 密 尔 比 菌 素 在 C13 位 上 没 有 取 代 基, 阿 维 菌 素 有 8 个 组 分, 其 中 杀 虫 效 果 最 好 的 是 B1 组 分 ( 也 称 abamectin) 阿 维 菌 素 对 害 虫 和 螨 类 以 胃 毒 作 用 为 主, 兼 有 触 杀 作 用, 并 有 微 弱 的 熏 蒸 作 用, 具 有 有 限 的 植 物 内 吸 作 用, 但 它 对 叶 片 有 很 强 的 渗 透 作 用, 可 以 跨 层 运 动, 从 而 杀 死 表 皮 下 的 害 虫, 且 残 效 期 长 其 作 用 机 制 与 一 般 杀 虫 剂 不 同 的 是, 阿 维 菌 素 的 靶 73

标 是 外 周 神 经 系 统 内 的 r- 氨 基 丁 酸 受 体, 促 进 r- 氨 基 丁 酸 从 神 经 末 梢 释 放, 增 强 r- 氨 基 丁 酸 与 线 虫 抑 制 性 运 动 神 经 元 突 触 后 膜 上 受 体 以 及 昆 虫 和 其 它 节 肢 动 物 突 触 后 接 点 肌 细 胞 膜 上 受 体 的 结 合 力 r- 氨 基 丁 酸 与 受 体 结 合 力 增 加 的 结 果 是 使 进 入 细 胞 的 氯 离 子 增 加, 细 胞 膜 超 极 化, 消 除 信 号 传 导, 导 致 神 经 信 号 传 递 的 抑 制, 引 起 螨 类 和 昆 虫 神 经 麻 痹, 不 活 动 不 取 食,2~4d 后 死 亡 因 不 引 起 昆 虫 迅 速 脱 水, 所 以 它 的 致 死 作 用 较 慢 对 捕 食 性 和 寄 生 性 天 敌 虽 有 直 接 杀 伤 作 用, 但 因 植 物 表 面 残 留 少, 因 此 对 害 虫 天 敌 仍 较 安 全 H Me Me H 3 C H H 3 C H H 3 C H X H R2 H H H H R' R1 X R2 AVM A1a CH 2 CH CH C 2 H 5 AVM A1b CH 2 CH CH H AVM A2a CH 2 CH 2 CH C 2 H 5 H AVM A2b CH 2 CH AVM B1a H CH CH C 2 H 5 AVM B1b H CH CH H AVM B2a H CH 2 CH C 2 H 5 H AVM B2b H CH 2 CH 自 阿 维 菌 素 问 世 以 来, 不 少 化 学 家 对 其 结 构 进 行 了 改 造, 合 成 了 成 千 上 万 个 化 合 物, 其 中 的 重 大 成 就 之 一 就 是 依 维 菌 素 (ivermectin) 的 成 功 开 发 阿 维 菌 素 口 服 毒 性 很 高,LD50 仅 10mg kg -1, 不 适 合 防 治 家 畜 体 内 的 寄 生 虫 将 阿 维 菌 素 分 子 中 C-22 23 位 双 键 选 择 性 地 还 原, 开 发 出 依 维 菌 素 依 维 菌 素 的 毒 性 明 显 降 低, 主 要 用 于 防 治 家 畜 体 内 寄 生 虫 阿 维 菌 素 结 构 改 造 的 另 一 成 就 是 甲 胺 基 阿 维 菌 素 的 开 发 阿 维 菌 素 对 线 虫 螨 类 非 常 高 效, 但 对 鳞 翅 目 害 虫 的 效 果 较 差 将 阿 维 菌 素 4-H 改 变 成 4-H3, 开 发 出 甲 胺 基 阿 维 菌 素, 不 但 对 哺 乳 动 物 的 毒 性 明 显 降 低 (LD50 为 92.6 mg kg -1 ), 而 且 对 鳞 翅 目 昆 虫 的 毒 力 提 高 1~2 个 数 量 级, 成 为 名 符 其 实 的 超 高 效 杀 虫 剂, 其 防 治 谱 比 阿 维 菌 素 大 为 拓 宽 日 本 三 共 株 式 会 社 1974 年 从 土 壤 中 分 离 的 放 线 菌 吸 水 链 霉 菌 金 色 亚 种 Streptomyces hygroscopicus var aureolacrimosus 的 代 谢 产 物 中 得 到 一 个 杀 虫 素 桔 霉 素 (milbemycin), 又 名 密 尔 74

比 霉 素 粉 蝶 霉 素 弥 拜 菌 素 与 阿 维 菌 素 一 样, 属 于 十 六 元 大 环 内 酯 类 杀 虫 杀 螨 抗 生 素, 其 结 构 仅 比 阿 维 菌 素 少 一 个 双 糖 基, 由 6 个 组 分 组 成, 其 中 A3 和 A4 为 有 效 结 构 作 用 方 式 与 阿 维 菌 素 一 样, 但 桔 霉 素 杀 虫 谱 较 窄 对 棉 叶 螨 和 橘 全 爪 螨 高 效, 但 对 螨 卵 的 活 性 较 差 H H 3 C H H H R H H R= H-,(H)2P- 桔 霉 素 (milbemycin) 华 光 霉 素 (nikkomycin) 又 名 尼 可 霉 素 日 光 霉 素, 是 拜 尔 公 司 开 发 的 一 种 抗 生 素, 产 生 菌 为 唐 德 轮 枝 链 霉 菌 Streptomyces ticillium tendae S-9, 我 国 从 苏 州 采 集 的 土 样 中 亦 分 离 到 该 菌 华 光 霉 素 是 一 种 两 性 水 溶 性 核 苷 类 具 咪 唑 啉 酮 结 构 的 农 用 抗 生 素 有 几 种 不 同 的 组 分, 有 的 组 分 具 有 杀 虫 活 性, 有 的 组 分 具 有 抗 菌 活 性 其 中 华 光 霉 素 C 只 对 螨 类 和 昆 虫 有 效 华 光 霉 素 的 作 用 机 理 是 其 分 子 结 构 与 几 丁 质 合 成 的 前 体 - 乙 酰 葡 萄 糖 胺 相 似, 它 可 以 通 过 对 细 胞 内 几 丁 质 合 成 酶 竞 争 性 抑 制 作 用, 阻 止 葡 萄 糖 胺 的 转 化, 干 扰 了 细 胞 几 丁 质 的 合 成, 抑 制 螨 类 和 真 菌 的 生 长 H H C H H 2 C CH C H CH CH H H H H CH 华 光 霉 素 (nikkomycin) 多 杀 霉 素 (spinosad) 产 生 菌 为 土 壤 放 线 菌 多 刺 糖 多 孢 菌 (Saccharopolyspora spinosa), 最 初 分 离 自 加 勒 比 的 一 个 废 弃 的 酿 酒 厂,1985 年 美 国 陶 氏 益 农 公 司 的 研 究 人 员 发 现 该 菌 可 以 产 生 杀 虫 活 性 非 常 高 的 化 合 物 商 品 为 2.5% 悬 浮 剂 ( 商 品 名 为 菜 喜 ) 是 spinosyna 和 spinosyn D 的 混 合 物, 故 称 spinosad 主 要 用 于 防 治 果 树 茶 树 蔬 菜 等 多 种 害 虫 如 鳞 翅 目 幼 虫 蓟 马 和 食 叶 甲 虫 多 杀 霉 素 对 昆 虫 有 胃 毒 和 触 杀 作 用, 能 使 作 用 方 式 新 颖,spinosynA 作 用 于 昆 虫 的 中 枢 神 经 系 统, 可 以 持 续 激 活 靶 标 昆 虫 乙 酰 胆 碱 烟 碱 型 受 体, 但 是 其 结 合 位 点 不 同 于 烟 碱 和 吡 虫 啉 另 外, 它 还 可 以 影 响 γ- 氨 基 丁 酸 (GABA) 受 体 75

H 3 C H 3 C H 3 C Me Me Me H 3 C 多 杀 霉 素 (spinosad) 近 年 来 研 究 的 杀 虫 活 性 农 用 抗 生 素 还 有 戒 台 霉 素 (Jietacin) karami B 埃 尔 森 菌 素 (Altemicidin) 赛 泰 霉 素 (Setamycin) Z-Laureatin, 以 及 与 阿 维 菌 素 相 类 似 的 LLF-28249 VW44857 震 颤 基 团 真 菌 毒 素 (verrucalon) 等 这 些 具 有 杀 虫 活 性 的 抗 生 素 由 于 它 们 的 活 性 成 本 发 酵 单 位 稳 定 性 等 原 因, 难 以 与 阿 维 菌 素 等 抗 生 素 相 比, 至 今 尚 未 商 品 化 76

第 三 章 杀 螨 剂 杀 螨 剂 (acaricide) 是 指 用 于 防 治 蛛 形 纲 中 有 害 螨 类 的 农 药 防 治 植 食 性 螨 的 农 用 杀 螨 剂 通 常 是 指 只 杀 螨 不 杀 昆 虫 或 以 杀 螨 为 主 的 药 剂 虽 然, 许 多 杀 虫 剂 兼 有 杀 螨 活 性, 但 不 能 称 为 杀 螨 剂, 亦 不 在 本 章 的 讲 授 范 围 内 化 学 防 治 是 害 螨 综 合 治 理 的 一 个 重 要 环 节 人 们 在 控 制 害 螨 的 过 程 中, 根 据 害 螨 的 特 性 和 防 治 经 验, 不 断 开 发 出 新 的 杀 螨 剂 品 种 一 个 优 良 的 杀 螨 剂 品 种, 使 用 一 段 时 间 后, 就 会 产 生 抗 性 抗 性 的 发 展 使 有 效 药 剂 的 货 架 寿 命 缩 短, 并 导 致 开 发 新 型 杀 螨 剂 的 风 险 增 大 因 此, 加 快 开 发 新 型 杀 螨 剂 是 农 药 研 究 的 一 个 重 要 方 面 本 章 在 讨 论 杀 螨 剂 开 发 与 应 用 进 程 的 基 础 上, 按 杀 螨 剂 的 作 用 机 理 分 别 论 述 不 同 种 类 杀 螨 剂 的 理 化 性 质 主 要 特 性 和 应 用 技 术 等 第 一 节 杀 螨 剂 发 展 概 况 螨 类 属 于 节 肢 动 物 门, 蛛 形 纲 (Arachnida), 蜱 螨 亚 纲 (Acari) 螨 类 种 类 繁 多, 全 球 约 有 30~50 万 种, 仅 次 于 昆 虫 纲 危 害 植 物 及 其 产 品 的 螨 类 被 称 为 植 食 性 螨 类 大 多 数 栽 培 植 物 在 生 长 过 程 中 都 会 遭 受 螨 类 的 危 害, 这 些 螨 类 大 多 密 集 群 居 于 植 物 的 叶 片 背 面 刺 吸 危 害, 使 得 果 树 棉 花 蔬 菜 和 观 赏 植 物 等 大 量 减 产, 损 失 严 重 螨 类 在 形 态 习 性 及 栖 息 场 所 等 方 面 具 有 多 样 性 和 复 杂 性 主 要 表 现 在 其 个 体 小 分 布 广 适 应 性 强 ; 其 繁 殖 迅 速, 生 活 史 短, 越 冬 场 所 变 化 大 ; 其 种 群 结 构 复 杂, 在 一 个 群 体 中 可 以 存 在 所 有 生 长 阶 段 的 螨, 包 括 卵 若 螨 幼 螨 和 成 螨 等 ; 其 对 不 良 环 境 适 应 性 强, 容 易 对 药 剂 产 生 抗 药 性 等 所 有 这 些 都 决 定 了 螨 类 的 控 制 比 较 困 难 杀 螨 剂 的 开 发 和 应 用 过 程 大 致 可 分 为 以 下 几 个 时 期 : 一 是 无 机 杀 螨 剂 时 期 在 1918 年 以 前, 防 治 螨 类 主 要 使 用 硫 磺 硫 磺 粉 或 石 硫 合 剂 对 瘿 螨 科 和 细 须 螨 科 的 螨 类 很 有 效, 对 叶 螨 科 的 小 爪 螨 属 东 方 叶 螨 属 和 真 叶 螨 属 以 及 跗 线 螨 科 的 侧 多 食 跗 线 螨 属 等 螨 类 通 常 也 有 较 好 的 效 果 至 今 硫 磺 仍 在 葡 萄 园 作 杀 螨 剂 使 用 另 外, 在 有 机 农 药 出 现 以 前, 也 曾 经 使 用 广 谱 性 的 无 机 农 药 砷 酸 钙 来 防 治 螨 类 二 是 以 杀 螨 卵 为 主 的 有 机 杀 螨 剂 时 期 (1918-1944) 1918 年 以 后, 开 始 使 用 石 油 乳 剂, 以 杀 灭 蚜 虫 榆 全 爪 螨 以 及 苔 螨 的 卵 到 1930 年 左 右, 同 时 使 用 二 硝 基 化 合 物 和 石 油 类 等, 以 杀 灭 螨 卵 偶 氮 苯 于 1945 年 前 后 被 推 荐 作 为 专 用 杀 螨 剂, 常 以 熏 蒸 剂 或 烟 雾 剂 的 形 式 在 温 室 或 花 房 中 用 于 防 治 螨 卵 和 若 螨 偶 氮 苯 对 多 种 观 赏 植 物, 特 别 对 玫 瑰 和 文 竹 有 药 害, 且 对 哺 乳 动 物 有 慢 性 毒 性, 故 逐 渐 被 淘 汰 三 是 以 神 经 毒 剂 为 主 的 有 机 合 成 杀 螨 剂 时 期 (1944-1970) 1944 年, 美 国 Stuffer 化 学 公 司 开 发 了 一 氯 杀 螨 砜, 使 化 学 杀 螨 剂 的 发 展 进 入 了 一 个 新 的 历 史 阶 段 自 20 世 纪 40 年 代 中 叶 有 机 磷 杀 虫 剂 在 全 世 界 范 围 推 广 应 用 以 来, 由 于 此 类 药 剂 同 时 有 杀 虫 杀 螨 作 用, 螨 类 大 多 可 采 77

用 有 机 磷 杀 虫 剂 来 进 行 兼 治 后 来 由 于 大 规 模 使 用 DDT 及 其 他 氯 化 烃 类 杀 虫 剂 防 治 农 业 害 虫, 同 时, 大 量 地 杀 死 了 植 食 叶 螨 的 天 敌, 使 叶 螨 更 加 猖 獗, 因 此, 促 使 了 对 一 般 昆 虫 无 害, 而 对 叶 螨 及 其 卵 有 特 效 的 杀 螨 药 剂 的 发 展 20 世 纪 60 年 代 发 展 了 喹 噁 啉 类 的 克 杀 螨 敌 螨 死 等 杀 螨 剂 ;20 世 纪 70 年 代, 杀 螨 剂 市 场 则 以 甲 脒 类 和 苯 螨 特 类 为 主, 而 以 呼 吸 代 谢 抑 制 作 用 为 主 的 有 机 锡 类 杀 螨 剂 也 得 到 了 广 泛 应 用 四 是 以 螨 类 生 长 调 节 剂 为 主 的 有 机 合 成 杀 螨 剂 时 期 (1970-1990) 20 世 纪 80 年 代 初 期 有 噻 唑 烷 酮 类 的 尼 索 朗 等 得 到 大 面 积 应 用 ; 四 嗪 类 商 品 化 杀 螨 剂 品 种 有 四 螨 嗪 和 氟 螨 嗪 此 外, 噁 唑 啉 类 的 乙 螨 酯 季 酮 酸 类 的 螺 螨 酯 等, 在 杀 螨 剂 的 开 发 上 也 得 到 很 大 的 发 展 五 是 以 螨 类 呼 吸 代 谢 抑 制 剂 为 主 的 杂 环 类 杀 螨 剂 时 期 (1990- 至 今 ) 20 世 纪 90 年 代 中 叶 以 来, 随 着 农 作 物 上 害 螨 为 害 猖 獗 并 由 于 用 药 频 繁, 一 些 商 业 化 的 杀 螨 剂 相 继 出 现 抗 性, 亟 需 开 发 新 的 杀 螨 剂, 加 之 农 药 开 发 研 究 也 进 入 了 一 个 快 速 发 展 时 期, 在 这 期 间, 杀 螨 剂 的 开 发 非 常 兴 盛 20 世 纪 80 年 代 中 期 至 90 年 代 中 期 开 发 的 主 要 农 用 杀 螨 剂 以 线 粒 体 电 子 传 递 抑 制 剂 (METI) 类 居 多, 其 中 包 括 哒 螨 酮 唑 螨 酯 嘧 螨 醚 喹 螨 醚 吡 螨 胺 等 总 之,20 世 纪 后 期, 杀 螨 剂 的 开 发 取 得 了 明 显 的 成 就, 一 些 对 环 境 有 不 良 影 响, 毒 性 大 的 杀 螨 剂 逐 渐 被 淘 汰, 新 的 作 用 方 式 和 作 用 机 制 的 杀 螨 剂 不 断 出 现 目 前, 农 业 上 防 治 害 螨 的 农 药 品 种 已 自 成 体 系, 只 要 对 品 种 选 择 合 理, 使 用 技 术 得 当, 可 以 有 效 地 控 制 害 螨 并 能 延 缓 害 螨 的 抗 药 性 根 据 杀 螨 剂 的 研 究 情 况 和 杀 螨 剂 使 用 技 术 的 发 展, 人 们 提 出 了 理 想 的 农 用 杀 螨 剂 应 该 具 有 的 特 点 是 :1 高 效 理 想 的 杀 螨 剂 应 该 具 有 活 性 高 用 量 低 的 特 点 ;2 广 谱 对 各 种 种 类 的 害 螨 以 及 螨 全 生 育 期 都 有 效 ;3 专 一 性 只 对 有 害 螨 具 有 专 一 的 杀 灭 作 用, 而 对 非 靶 标 生 物 和 捕 食 性 螨 类 安 全 ;4 速 效 与 持 效 兼 备 对 活 动 态 螨 有 较 快 的 杀 死 作 用, 并 且 具 有 较 长 的 持 效 期, 一 次 施 药 可 以 控 制 较 长 时 间 ;5 不 易 产 生 抗 药 性 具 有 独 特 的 作 用 机 理, 与 现 有 杀 螨 剂 无 交 互 抗 性, 害 螨 也 不 容 易 对 其 产 生 抗 药 性 这 也 代 表 了 新 型 杀 螨 剂 研 发 的 方 向 第 二 节 以 杀 螨 卵 为 主 的 杀 螨 剂 早 期 开 发 的 硝 基 酚 类 杀 螨 剂 主 要 表 现 杀 卵 作 用, 主 要 品 种 有 消 螨 酚 (dinex) 乐 杀 螨 (binapacryl) 和 消 螨 通 (dinobuton) 以 及 我 国 开 发 出 的 新 的 杀 螨 剂 F1050 等 本 节 主 要 介 绍 这 类 杀 螨 剂 的 开 发 特 性 和 应 用 等 一 概 述 1892 年, 人 们 发 现 了 硝 基 酚 类 化 合 物 2- 甲 基 -4,6- 二 硝 基 钾 具 有 杀 螨 卵 的 活 性, 使 人 们 认 识 到 了 合 成 化 合 物 的 杀 螨 作 用, 该 化 合 物 成 为 已 知 最 早 的 合 成 杀 螨 剂 到 1930 年 左 右, 在 果 园 使 用 二 硝 基 苯 酚 和 石 油 类 等 矿 物 油 混 用, 以 杀 灭 果 园 中 螨 类 越 冬 的 卵, 由 于 这 类 化 合 物 具 有 植 物 毒 性 而 使 其 应 用 受 到 限 制 20 世 纪 中 叶, 有 机 合 成 途 径 开 发 新 农 药 得 到 快 速 发 展 人 们 采 用 4,6- 二 硝 基 苯 基 作 为 先 78

导 模 型, 用 环 己 基 仲 丁 基 取 代 苯 环 2 位 上 的 甲 基, 开 发 出 了 杀 螨 剂 消 螨 酚, 杀 螨 活 性 有 所 提 高 R 1 X 2 R 2 2 (X= H) 4,6- 二 硝 基 苯 基 后 来 发 现 酚 羟 基 是 一 个 活 泼 基 团, 能 够 发 生 一 系 列 的 化 学 反 应, 且 毒 性 较 高, 用 短 碳 链 的 酯 基 酯 氧 基 取 代 酚 羟 基 后 化 学 性 质 较 为 稳 定, 毒 性 有 所 降 低, 由 此 成 功 开 发 出 了 杀 螨 剂 乐 杀 螨 消 螨 通 H CCH C( ) 2 2 2 CHCH 2 2 2 消 螨 酚 (dinex) 乐 杀 螨 (binapacryl) 20 世 纪 90 年 代 中 后 期, 浙 江 省 化 工 研 究 院 与 中 国 科 学 院 上 海 有 机 化 学 研 究 所 合 作 以 二 苯 胺 为 起 始 化 合 物, 同 时 考 虑 到 4,6- 二 硝 基 苯 基 是 硝 基 酚 类 杀 螨 剂 的 药 效 团, 经 过 一 系 列 的 结 构 改 造, 以 2- 甲 基 -5- 氯 苯 胺 和 2- 氯 -3,5- 二 硝 基 三 氟 甲 苯 为 原 料 制 得 具 有 很 好 杀 螨 活 性 的 化 合 物 F1050, 其 市 场 应 用 前 景 正 在 评 估 中 C C H ( C H 3 ) 2 C H 3 C l 2 C H C H 2 C H 3 C H 3 H 2 C F 3 2 2 消 螨 通 ( dinobuton) F1050 二 主 要 理 化 性 质 消 螨 酚 纯 品 为 浅 黄 色 结 晶, 几 乎 不 溶 于 水, 易 溶 于 大 多 数 有 机 溶 剂 和 醋 酸, 可 与 胺 类 或 碱 金 属 离 子 生 成 水 溶 性 盐 乐 杀 螨 纯 品 为 白 色 结 晶, 几 乎 不 溶 于 水, 有 轻 微 芳 香 气 味, 易 溶 于 有 机 溶 剂, 在 稀 酸 或 稀 碱 中 不 稳 定 消 螨 通 纯 品 为 淡 黄 色 结 晶 ; 易 溶 于 低 碳 链 脂 肪 酮 类 和 芳 香 烃, 对 酸 稳 定 三 主 要 特 性 79

硝 基 苯 类 杀 螨 剂 的 主 要 作 用 方 式 为 触 杀 和 胃 毒 作 用, 大 多 数 品 种 没 有 内 吸 作 用, 如 乐 杀 螨 消 螨 通 用 于 防 治 各 种 螨 类, 因 触 杀 作 用 显 著, 因 此 主 要 表 现 为 杀 螨 卵 作 用, 可 用 于 果 树 和 温 室 害 螨 的 控 制 大 多 数 品 种 为 中 等 毒 性 杀 螨 剂, 对 蜜 蜂 无 毒 其 中 消 螨 酚 小 鼠 口 服 急 性 毒 性 LD 50 为 50~125mg/kg; 乐 杀 螨 大 鼠 口 服 急 性 毒 性 LD 50 为 130~165mg/kg; 消 螨 通 大 鼠 口 服 急 性 毒 性 LD 50 为 140mg/kg F1050 纯 品 大 鼠 口 服 急 性 毒 性 LD 50 为 272~342mg/kg 四 应 用 技 术 对 于 乐 杀 螨 消 螨 通 来 说, 由 于 没 有 内 吸 活 性, 而 且 主 要 是 对 螨 卵 和 幼 螨 的 控 制, 因 此 使 用 时 要 注 意 均 匀 喷 雾 乐 杀 螨 主 要 防 治 果 树 叶 螨, 消 螨 通 主 要 用 于 防 治 温 室 中 的 叶 螨, 一 般 不 用 于 室 外 喷 雾 使 用 ; 消 螨 酚 可 防 治 果 树 的 叶 螨, 对 卵 和 幼 螨 效 果 较 好, 对 成 螨 效 果 差, 需 要 在 产 卵 盛 期 和 幼 螨 时 进 行 处 理 硝 基 苯 类 杀 螨 剂 与 有 机 磷 农 药 混 用 有 药 害 第 三 节 具 有 生 长 调 节 活 性 的 杀 螨 剂 对 于 具 有 生 长 调 节 活 性 的 杀 螨 剂, 主 要 表 现 为 对 幼 螨 或 者 若 螨 防 治 效 果 较 好, 而 对 于 成 螨 效 果 较 差 甚 至 无 效 这 类 杀 螨 剂 的 结 构 一 般 都 具 有 杂 环 结 构 杂 环 类 化 合 物 种 类 繁 多, 结 构 新 颖, 大 多 数 化 合 物 有 较 好 的 生 物 活 性, 且 作 用 机 制 独 特 从 杀 螨 活 性 的 作 用 机 制 上 一 般 可 以 分 为 呼 吸 链 的 复 合 体 及 其 抑 制 剂 生 长 调 节 剂 和 神 经 毒 剂 三 个 大 的 类 群 本 节 主 要 介 绍 杂 环 类 杀 螨 剂 中 具 有 生 长 调 节 活 性 的 杀 螨 剂 一 概 述 1 噻 唑 烷 酮 类 噻 唑 烷 酮 类 唯 一 商 品 化 的 品 种 是 噻 螨 酮 (hexythiazox), 是 早 期 比 较 成 功 的 一 个 杀 螨 剂 品 种 由 日 本 曹 达 株 式 会 社 于 1981 年 研 制 成 功 我 国 在 20 世 纪 90 年 代 对 该 品 种 进 行 开 发, 后 发 现 该 品 种 抗 性 发 展 很 快, 并 且 生 产 成 本 较 高 而 未 产 业 化 CH S 噻 螨 酮 2 四 嗪 类 四 嗪 类 已 开 发 为 商 品 化 杀 螨 剂 品 种 的 有 四 螨 嗪 (clofentezine) 和 氟 螨 嗪 (flufenzine) 氟 螨 嗪 在 20 世 纪 80 年 代 后 期, 由 匈 牙 利 Chinoin 公 司 开 发 和 生 产, 并 于 1997 年 商 品 化, 与 四 螨 嗪 有 类 似 结 构 80

F 四 螨 嗪 氟 螨 嗪 F 3 噁 唑 啉 类 乙 螨 唑 (etoxazole) 是 日 本 八 州 化 学 公 司 开 发 的 具 有 2,4 二 氟 苯 基 噁 唑 啉 结 构 的 新 颖 杀 螨 剂, 现 由 八 州 化 学 公 司 和 日 本 住 友 化 学 公 司 生 产 H 5 C 2 F C( ) 3 F 乙 螨 唑 4 季 酮 酸 类 季 酮 酸 类 (tetronic acids), 是 一 类 以 天 然 产 物 为 先 导 化 合 物 开 发 的 新 的 杀 螨 剂 品 种 由 拜 耳 公 司 的 科 研 人 员 以 除 草 抗 生 素 thiolactomycin( 脂 肪 酸 合 成 抑 制 剂 ) 为 先 导 化 合 物, 发 现 Xn 为 2,4,6- 三 甲 基 时 有 微 弱 的 杀 螨 活 性, 经 过 进 一 步 研 究 发 现 了 18 个 具 有 很 好 的 杀 螨 活 性 的 化 合 物, 但 有 药 害, 并 发 现 药 害 主 要 与 R 基 团 有 关, 后 经 优 化 得 到 了 两 个 产 品 螺 螨 酯 和 螺 甲 螨 酯 季 酮 酸 类 杀 螨 活 性 化 合 物 的 基 本 骨 架 如 下 图 所 示 A B S R R Xn Xn 已 经 商 品 化 的 两 个 产 品 是 螺 螨 酯 (spirodiclofen, 又 叫 季 酮 螨 酯 ) 和 螺 甲 螨 酯 (spiromesifen 又 叫 季 酮 甲 螨 酯 ) H 3 C C 2 H 5 CH H 3 C 3 季 酮 螨 酯 季 酮 甲 螨 酯 二 理 化 性 质 噻 螨 酮 原 药 为 浅 黄 色 或 白 色 结 晶, 微 溶 于 水, 比 较 稳 定,50 保 存 3 个 月 不 分 解 四 螨 嗪 工 业 品 为 品 红 色 无 定 形 粉 末, 在 一 般 极 性 和 非 极 性 溶 剂 中 溶 解 度 都 很 小 唑 螨 酯 原 药 为 白 色 至 淡 黄 色 结 晶 体, 几 乎 不 溶 于 水, 在 土 壤 中 半 衰 期 为 24d, 光 解 半 衰 期 2.8~3.1h 81

乙 螨 唑 为 外 观 白 色 无 味 晶 体 粉 末, 易 溶 于 丙 酮 乙 酸 乙 酯 二 甲 苯 甲 醇 等 有 机 溶 剂 螺 螨 酯 原 药 外 观 白 色 粉 末, 易 溶 于 二 氯 甲 烷 二 甲 苯 等 有 机 溶 剂 螺 甲 螨 酯 纯 品 为 无 色 粉 末, 微 溶 于 水, 土 壤 中 降 解 期 为 5d, 无 土 壤 流 动 性 问 题 三 作 用 特 点 1 生 长 调 节 剂 类 杀 螨 剂 主 要 抑 制 螨 的 生 长 发 育, 影 响 几 丁 质 合 成, 抑 制 其 蜕 皮 这 类 化 合 物 脂 溶 性 较 强, 脂 类 物 质 是 螨 卵 的 能 量 源, 杀 螨 剂 与 脂 类 物 质 结 合 后, 螨 卵 在 发 育 过 程 中 对 这 类 物 质 的 利 用 会 导 致 螨 卵 的 中 毒, 抑 制 螨 卵 的 孵 化, 其 杀 螨 卵 作 用 较 强 ; 可 以 抑 制 幼 螨 蜕 皮 生 长 发 育 过 程, 一 般 都 有 强 烈 的 杀 若 螨 的 特 性 ; 大 多 数 产 品 对 成 螨 效 果 较 差, 甚 至 无 效 2 该 类 药 剂 一 般 表 现 为 触 杀 作 用, 内 吸 作 用 不 明 显 3 该 类 药 剂 对 人 畜 低 毒, 对 鸟 类 鱼 虾 蜜 蜂 及 捕 食 性 天 敌 较 为 安 全 4 与 目 前 使 用 的 其 他 神 经 毒 剂 和 呼 吸 作 用 抑 制 剂 类 的 杀 螨 剂 无 交 互 抗 性, 药 效 比 那 些 快 速 击 倒 的 杀 螨 剂 慢, 但 螺 螨 酯 和 螺 甲 螨 酯 的 击 倒 速 度 比 较 快 5 螺 螨 酯 在 高 温 时 活 性 更 高, 显 示 正 温 度 系 数 氟 螨 嗪 对 叶 面 表 面 间 的 渗 透 性 高, 有 很 好 的 防 治 效 果 和 持 效 性 四 应 用 技 术 1 对 于 具 有 生 长 调 节 剂 作 用 的 杀 螨 剂, 要 特 别 注 意 对 卵 和 幼 螨 或 者 若 螨 的 控 制 这 类 药 剂 对 成 螨 无 效 因 此, 在 螨 类 控 制 上, 要 注 意 和 杀 成 螨 的 药 剂 结 合 使 用 具 有 该 类 作 用 机 制 的 不 同 种 类 的 药 剂, 在 具 体 作 用 对 象 的 控 制 效 果 上 有 一 定 的 差 异, 需 要 在 具 体 使 用 过 程 中 给 予 注 意 2 由 于 该 类 药 剂 对 成 螨 无 效, 因 此, 在 使 用 时 要 注 意 在 卵 孵 化 盛 期 和 幼 ( 若 ) 螨 期 施 药 喷 雾 时 要 注 意 均 匀 周 到 第 四 节 具 有 神 经 毒 剂 作 用 的 杀 螨 剂 本 节 讲 述 的 是 具 有 神 经 毒 剂 作 用 的 杀 螨 剂 主 要 包 括 以 DDT 为 先 导 化 合 物 开 发 的 一 类 杀 螨 剂 以 含 硫 的 有 机 氯 化 合 物 开 发 的 一 类 杀 螨 剂 亚 硫 酸 酯 类 杀 螨 剂 以 及 一 部 分 杂 环 类 杀 螨 剂 一 些 具 有 神 经 毒 剂 作 用 的 有 机 磷 杀 虫 剂 和 拟 除 虫 菊 酯 类 杀 虫 剂 也 具 有 杀 螨 活 性, 这 里 不 进 行 讨 论 一 概 述 1 源 于 DDT 结 构 的 有 机 氯 杀 螨 剂 DDT 结 构 骨 架 中, 其 桥 碳 原 子 连 接 氢 原 子 时 表 现 出 很 强 的 杀 虫 活 性, 当 用 羟 基 取 代 氢 原 子 后, 其 杀 虫 活 性 几 乎 消 失 而 表 现 为 很 好 的 杀 螨 活 性 1950 年 Sherwin Williams 公 司 由 此 开 发 出 杀 螨 醇 (Chlorfenethol) 该 化 合 物 具 有 很 好 的 杀 螨 卵 的 活 性, 还 可 作 为 DDT 的 增 效 剂 82

H C 杀 螨 醇 1955 年 Rohm&Hass 公 司 开 发 成 功 的 三 氯 杀 螨 醇 (Dicofol), 比 杀 螨 醇 有 更 好 的 活 性 成 为 杀 螨 剂 一 个 非 常 重 要 的 品 种 H C C 3 三 氯 杀 螨 醇 Geigy 公 司 于 1952 推 出 的 以 二 苯 甲 醇 为 基 本 骨 架, 当 与 桥 碳 原 子 连 接 的 碳 原 子 连 接 2 个 碳 数 的 短 碳 链 酯 基 时 乙 酯 杀 螨 醇 (Chlorobenzilate) 也 表 现 出 较 高 的 杀 螨 活 性 Geigy 公 司 于 1964 年 又 推 出 丙 酯 杀 螨 醇 (Chloropropylate) H C CCH 2 乙 酯 杀 螨 醇 H C CCH( ) 2 丙 酯 杀 螨 醇 2 含 硫 的 有 机 氯 杀 螨 剂 包 括 磺 酸 酯 硫 醚 和 砜 类 20 世 纪 40 年 代,Dow 公 司 开 发 出 的 磺 酸 酯 类 杀 螨 剂 杀 螨 酯 (chlorfenson), 具 有 优 良 的 杀 螨 卵 和 幼 螨 的 效 力, 但 对 成 螨 无 效 相 同 S 杀 螨 酯 20 世 纪 50 年 代,Boots 公 司 开 发 出 了 氯 杀 螨 (chlorbenside), 其 合 成 路 线 与 杀 螨 酯 基 本 83

SCH 2 氯 杀 螨 氯 杀 螨 对 卵 和 若 螨 有 一 定 效 果 这 种 化 合 物 很 稳 定, 既 不 起 还 原 作 用, 又 不 至 被 酸 或 碱 水 解 但 施 用 到 作 物 上 以 后 就 逐 渐 地 被 氧 化 成 亚 砜 化 合 物, 而 毒 力 会 逐 渐 降 低 与 此 性 质 相 似 的 还 有 杀 螨 硫 醚 (tetrasul), 长 期 曝 露 在 阳 光 下, 也 可 以 氧 化 成 相 应 的 砜 类 化 合 物 S 杀 螨 硫 醚 以 上 两 类 杀 螨 剂 的 杀 螨 效 果 都 不 理 想, 随 后 合 成 的 对 - 氯 苯 基 苯 基 砜, 商 品 名 为 杀 螨 砜 (Sulfenone), 对 许 多 叶 螨 的 卵 幼 螨 及 成 螨 都 有 效, 是 早 期 主 要 的 有 机 硫 杀 螨 剂 品 种 一 氯 杀 螨 砜 (sulphenone) 由 美 国 施 多 福 公 司 于 1944 年 开 发 成 为 杀 螨 剂 以 一 氯 杀 螨 砜 为 模 板, 采 用 类 同 合 成 法, 对 一 氯 杀 螨 砜 的 砜 桥 键 链 的 另 一 未 取 代 的 苯 基 进 行 构 效 关 系 研 究, 当 这 一 苯 基 的 2,4,5 位 为 氯 取 代 时, 杀 螨 毒 力 最 大, 由 此,Philips-Duphar 公 司 于 1954 年 开 发 了 三 氯 杀 螨 砜 (tetradifon) S S 一 氯 杀 螨 砜 三 氯 杀 螨 砜 3 亚 硫 酸 酯 类 杀 螨 剂 该 类 杀 螨 剂 主 要 是 杀 螨 特 (aramite) 和 克 螨 特 (comite), 在 杀 螨 剂 中 占 有 比 较 重 要 的 地 位 杀 螨 特 是 1948 年 由 Rubber 公 司 从 130 多 种 氯 - 烃 基 苯 氧 烃 基 亚 硫 酸 化 合 物 中 筛 选 出 来 的, 对 卵 幼 螨 及 成 螨 都 有 毒 杀 作 用 克 螨 特 由 美 国 Uniroyal 公 司 1964 年 研 制 成 功,1968 年 进 入 市 场 ( ) 3 C CH 2 CH S C 2 H 4 杀 螨 特 ( ) 3 C SCH 2 C CH 4 杂 环 类 神 经 毒 剂 杀 螨 剂 克 螨 特 目 前 成 功 的 品 种 主 要 是 联 苯 肼 酯 (bifenazate) 为 内 吸 性 新 颖 杀 螨 剂,1990 年 由 澳 大 利 亚 84

开 发, 美 国 Uniroyal 公 司 生 产, 并 于 1999 年 商 品 化 H H 3 C H 3 C 联 苯 肼 酯 H 二 主 要 理 化 性 质 1 以 DDT 为 先 导 化 合 物 开 发 的 一 类 杀 螨 剂 化 学 性 质 稳 定, 不 易 分 解 杀 螨 醇 对 热 和 浓 酸 不 稳 定 三 氯 杀 螨 醇 纯 品 为 白 色 结 晶 体, 工 业 品 为 粘 性 油 状 液 体, 不 溶 于 水, 溶 于 大 多 数 脂 肪 族 和 芳 香 族 溶 剂, 对 碱 不 稳 定 2 含 硫 的 有 机 氯 杀 螨 剂 杀 螨 酯 为 白 色 晶 体, 是 一 种 极 为 稳 定 的 化 合 物, 在 碱 溶 液 中 有 一 定 的 溶 解 性, 遇 强 碱 水 解 不 溶 于 水, 微 溶 于 醇, 溶 于 二 氯 乙 烷 丙 酮 和 芳 烃 等 氯 杀 螨 为 白 色 晶 体, 不 溶 于 水, 微 溶 于 矿 物 油 和 醇, 溶 于 酮 和 芳 香 烃 ; 对 酸 碱 稳 定, 但 易 氧 化 成 砜 和 亚 砜 杀 螨 硫 醚 纯 品 为 白 色 无 味 结 晶 ; 微 溶 于 水, 中 度 溶 于 丙 酮 乙 醚, 溶 于 苯 和 氯 仿 3 亚 硫 酸 酯 类 杀 螨 剂 杀 螨 特 原 药 为 无 色 液 体, 可 溶 于 大 多 数 有 机 溶 剂, 对 酸 碱 不 稳 定 分 子 中 存 在 氯 乙 基 酯, 有 可 能 会 发 生 烷 基 化 反 应 克 螨 特 工 业 品 为 琥 珀 色 粘 性 液 体, 微 溶 于 水, 溶 于 己 烷 甲 醇, 对 光 稳 定 4 联 苯 肼 酯 纯 品 外 观 为 白 色 结 晶 固 体, 微 溶 于 水, 易 溶 于 二 氯 甲 烷 和 丙 酮 三 主 要 特 性 1 源 于 DDT 结 构 的 有 机 氯 杀 螨 剂 对 人 畜 安 全, 持 效 期 较 长, 药 效 发 挥 慢, 对 植 物 在 一 般 使 用 浓 度 下 不 会 产 生 药 害 对 螨 的 不 同 发 育 期, 视 药 剂 种 类 不 同 而 有 一 定 选 择 性 但 是, 螨 类 容 易 对 这 类 品 种 产 生 抗 性 三 氯 杀 螨 醇 是 曾 经 得 到 大 面 积 应 用 的 杀 螨 剂 品 种, 其 具 有 以 下 特 性 : 为 神 经 毒 剂, 对 害 螨 具 有 较 强 的 触 杀 作 用, 无 内 吸 性, 对 成 若 螨 和 卵 均 有 效 能 阻 止 a + 通 道 的 关 闭, 在 动 作 电 位 过 后, 仍 可 使 a + 不 断 涌 入 膜 内, 使 负 后 电 位 延 长, 神 经 过 度 兴 奋, 造 成 神 经 中 毒 属 低 毒 性 农 药 原 油 急 性 经 口, 大 鼠 的 LD 50 为 5355mg/kg, 小 鼠 的 LD 50 为 1468~1678mg/kg; 乳 油 经 口, 大 鼠 的 LD 50 为 8377mg/kg, 小 鼠 的 LD 50 为 3332mg/kg 动 物 急 性 中 毒 出 现 食 欲 及 活 动 减 少, 全 身 无 力, 昏 迷 和 死 亡 该 药 有 较 强 的 积 蓄 作 用 亚 急 性 毒 性 试 验, 可 引 起 肝 坏 死 和 脂 肪 性 病 变, 以 及 肾 脑 的 病 变 人 口 服 出 现 头 痛 头 晕 恶 心 腹 泻 等 症 状, 严 重 者 出 现 抽 搐 和 意 识 不 清 该 药 对 皮 肤 有 刺 激 作 用, 乳 油 溶 剂 有 脱 脂 作 用, 局 部 接 触 可 引 起 接 触 性 皮 炎 而 且, 由 于 其 原 料 来 自 DDT, 因 此, 三 氯 杀 螨 醇 的 工 业 品 中 都 可 能 会 含 有 一 定 量 DDT, 这 会 导 致 使 用 该 药 剂 的 农 产 品 的 残 留 量 明 显 增 高 我 国 早 已 禁 止 在 蔬 菜 和 茶 叶 上 使 用, 并 根 据 斯 德 哥 尔 摩 公 约 (PPs 公 约 ) 的 要 求, 三 氯 杀 螨 醇 将 被 替 代 我 国 已 经 在 许 多 作 物 上 限 制 使 用 三 氯 杀 螨 醇, 其 替 代 方 案 已 经 基 本 形 成 85

杀 螨 醇 : 对 热 和 浓 酸 不 稳 定 大 鼠 口 服 急 性 LD 50 为 936~1391mg/kg 以 含 0.1% 杀 螨 醇 的 饲 料 饲 喂 大 鼠 10 周, 未 见 明 显 性 影 响 ; 乙 酯 杀 螨 醇 的 大 鼠 口 服 急 性 毒 性 LD 50 为 700~3100mg/kg, 小 鼠 为 725~4850mg/kg, 兔 急 性 经 皮 LD 50 大 于 5000mg/kg 慢 性 毒 性 实 验 无 作 用 剂 量, 大 鼠 为 40mg/kg, 狗 为 500mg/kg. 丙 酯 杀 螨 醇 的 大 鼠 口 服 急 性 毒 性 LD 50 >5000mg/kg 2 含 硫 的 有 机 氯 杀 螨 剂 有 机 硫 杀 螨 剂 都 是 触 杀 性 杀 螨 剂, 一 般 不 具 有 内 吸 性 对 螨 类 有 速 效 性, 而 且 持 效 期 比 较 长, 对 高 等 动 物 和 被 保 护 植 物 都 较 安 全, 都 能 有 效 地 防 治 螨 卵 和 幼 螨 杀 螨 硫 醚 雌 大 鼠 的 口 服 LD 50 为 6810mg/kg 氯 杀 螨 的 大 鼠 的 口 服 LD 50 为 1000mg/kg 家 鼠 每 日 吞 食 200mg/kg 连 续 3 星 期, 在 生 长 上 及 血 液 中 并 未 起 不 良 影 响, 肝 脏 有 肿 大 却 没 有 病 理 上 的 变 化 杀 螨 酯 的 大 鼠 急 性 口 服 LD 50 为 2000mg/kg 左 右 用 含 有 0.03% 浓 度 的 食 物 给 家 鼠 取 食 130d 后, 无 论 在 家 鼠 的 外 观 上 或 内 部 组 织 中 都 未 出 现 病 变 征 象, 但 是 用 含 药 0.1% 的 食 物 饲 喂 家 鼠 便 引 起 鼠 肝 脏 轻 度 的 病 变 3 亚 硫 酸 酯 类 杀 螨 剂 亚 硫 酸 酯 类 杀 螨 剂 是 一 类 非 内 吸 性 的 触 杀 杀 螨 剂, 对 多 种 叶 螨 的 发 育 阶 段 都 有 效, 对 高 等 动 物 低 毒, 且 不 易 产 生 抗 药 性 73% 克 螨 特 乳 油 大 鼠 急 性 经 口 LD 50 为 1760mg/kg, 家 兔 急 性 经 皮 LD 50 为 4-8ml/kg, 大 鼠 急 性 吸 入 LC 50 为 2.0mg/L 对 家 兔 眼 睛 刺 激 严 重, 对 皮 肤 有 中 度 刺 激 该 化 合 物 对 光 稳 定, 在 土 壤 中 半 衰 期 为 40d, 由 于 无 烷 基 化 基 团 存 在, 故 无 致 癌 隐 患 杀 螨 特 原 药 大 鼠 急 性 经 口 的 LD 50 为 2200mg/kg, 对 皮 肤 有 中 度 刺 激 由 于 分 子 中 存 在 氯 乙 基 酯, 有 可 能 会 发 生 烷 基 化 作 用, 人 们 怀 疑 它 有 致 癌 作 用 克 螨 特 对 成 若 螨 有 效, 杀 卵 效 果 差, 可 控 制 各 种 螨 类, 特 别 是 对 二 斑 叶 螨 山 楂 叶 螨 等 有 很 好 的 效 果 杀 螨 效 果 与 温 度 有 关, 20 以 上 随 温 度 升 高 而 药 效 有 所 提 高,20 以 下 药 效 随 温 度 下 降 而 降 低 4 杂 环 类 神 经 毒 剂 杀 螨 剂 杂 环 类 神 经 毒 剂 杀 螨 剂 涉 及 到 多 种 作 用 机 制 对 于 联 苯 肼 酯 来 说, 其 作 用 方 式 可 能 涉 及 到 γ- 氨 基 丁 酸 受 体, 但 目 前 还 没 有 详 细 的 研 究 结 果 联 苯 肼 酯 属 于 低 毒 杀 螨 剂, 大 鼠 急 性 经 口 和 经 皮 LD 50 均 大 于 5000mg/kg; 大 鼠 急 性 吸 入 LC 50 小 于 4.4mg/L 四 应 用 技 术 1 有 机 氯 杀 螨 剂 大 都 采 用 喷 雾 的 方 法 施 用, 但 乙 酯 杀 螨 醇, 也 可 作 为 烟 雾 剂 用 于 防 治 果 树 观 赏 植 物 和 棉 花 等 作 物 上 的 多 种 螨 类 的 所 有 发 育 阶 段 的 螨 丙 酯 杀 螨 醇 为 非 内 吸 性 触 杀 杀 螨 剂, 用 于 防 治 果 树 茶 叶 棉 花 甜 菜 蔬 菜 和 观 赏 植 物 的 多 种 害 螨, 应 尽 量 均 匀 喷 雾 三 氯 杀 螨 醇 除 主 要 用 于 喷 雾 外, 有 时 可 以 喷 粉 使 用, 主 要 用 于 棉 花 果 树 花 卉 等 害 螨 的 控 制, 对 苹 果 某 些 品 种 易 产 生 药 害, 不 宜 使 用 2 杀 螨 硫 醚 氯 杀 螨 杀 螨 酯 均 可 用 于 防 治 各 种 螨 态 的 螨, 特 别 是 具 有 杀 卵 活 性, 但 无 内 吸 作 用 使 用 时, 一 定 要 考 虑 均 匀 喷 雾, 而 且 争 取 早 期 施 药 86

3 杀 螨 特 适 用 于 果 树 棉 花 黄 瓜 茄 子 等 害 螨 的 控 制, 一 般 不 可 与 其 他 药 剂 混 合 使 用 ; 克 螨 特 可 用 于 防 治 果 树 蔬 菜 棉 花 花 卉 等 多 种 植 物 的 害 螨 在 高 温 高 湿 条 件 下 喷 洒 高 浓 度 的 克 螨 特 对 某 些 作 物 的 幼 苗 和 新 梢 嫩 叶 有 药 害, 对 蔬 菜 及 棉 苗, 使 用 倍 数 应 不 能 低 于 3000 倍 ; 在 柑 橘 接 近 成 熟 期 时, 尽 量 减 少 使 用 ; 不 可 与 碱 性 农 药 混 合 使 用 4 联 苯 肼 酯 由 于 与 其 它 药 剂 无 交 互 抗 性, 故 被 用 于 果 蔬 棉 花 玉 米 和 观 赏 作 物 防 治 各 种 螨 类, 特 别 是 二 斑 叶 螨 和 全 爪 螨, 主 要 在 螨 的 活 动 期 有 效 用 药 后 3d 内 对 靶 标 害 螨 有 击 倒 作 用, 并 能 持 续 有 效 30d 第 五 节 具 有 呼 吸 代 谢 抑 制 作 用 的 杀 螨 剂 在 杀 螨 剂 中, 具 有 呼 吸 代 谢 抑 制 作 用 的 杀 螨 剂, 大 致 可 分 为 三 大 类 群, 一 类 是 早 期 开 发 的 具 有 杀 卵 作 用 的 二 硝 基 苯 类, 一 类 是 20 世 纪 70 年 代 开 发 成 功 的 有 机 锡 类 杀 螨 剂, 另 一 类 是 在 20 世 纪 90 年 代, 相 继 开 发 的 一 批 具 有 良 好 杀 螨 活 性 的 杂 环 类 杀 螨 剂 二 硝 基 苯 类 杀 螨 剂 在 本 章 第 二 节 已 经 讨 论, 这 里 不 再 赘 述 本 节 主 要 介 绍 有 机 锡 类 和 具 有 呼 吸 代 谢 抑 制 作 用 的 杂 环 类 杀 螨 剂 的 开 发 特 点 和 应 用 技 术 等 一 概 述 1 有 机 锡 类 杀 螨 剂 薯 瘟 锡 即 三 苯 基 醋 酸 锡 (Brestan) 是 第 一 个 商 品 化 的 有 机 锡 类 农 用 化 学 品, 后 来 人 们 发 现 了 毒 菌 锡 ( 三 苯 基 氢 氧 化 锡 Du-Ter) 在 薯 瘟 锡 和 毒 菌 锡 之 后,1968 年 人 们 发 现 了 对 一 些 螨 类 有 更 高 活 性 的 三 环 己 基 氢 氧 化 锡,1974 年 壳 牌 化 学 公 司 开 发 了 活 性 更 好 的 杀 螨 剂 苯 丁 锡,1976 年 德 国 拜 耳 公 司 又 成 功 开 发 了 三 唑 锡 由 于 锡 的 残 留 作 用, 国 外 目 前 仅 有 少 量 生 产 和 应 用, 我 国 曾 对 以 上 品 种 进 行 过 研 究 和 开 发, 国 内 目 前 仅 苯 丁 锡 还 有 少 量 生 产 (1) 苯 丁 锡 (fenbutatin oxide) C CH 2 3 SnSn CH 2 C 3 (2) 三 唑 锡 (azocyclotin) 苯 丁 锡 (fenbutatin) 87

Sn 三 唑 锡 (azocyclotin) 2 具 有 呼 吸 代 谢 抑 制 作 用 的 杂 环 类 杀 螨 剂 (1) 嘧 啶 类 具 有 杀 螨 活 性 的 嘧 啶 类 化 合 物 主 要 是 嘧 螨 醚 (pyrimidifen) 嘧 虫 胺 (flufenerim) 和 嘧 螨 酯 (fluacrypyrim) 三 个 品 种 CH 2 H 2 C H 3 C CH 2 CH 2 H 3 C H CH 2 CH 2 嘧 螨 醚 F H 嘧 虫 胺 CF 3 H 3 C CH3 嘧 螨 酯 其 中 嘧 螨 醚 嘧 虫 胺 都 是 日 本 宇 部 兴 产 开 发 的 杀 虫 杀 螨 剂 拜 耳 公 司 以 已 商 品 化 的 嘧 虫 胺 结 构 为 模 板 采 用 类 同 合 成 法 继 续 开 发 杀 虫 杀 螨 剂, 并 先 后 报 道 了 化 合 物 1~3, 同 样 也 具 有 很 好 的 杀 螨 活 性 H 3 C H H 3 C H H 3 C C H CH CF 3 CF 3 1 2 3 (2) 吡 唑 类 吡 唑 类 杂 环 杀 螨 剂 主 要 有 唑 螨 酯 (fenpyroximate) 和 吡 螨 胺 (tebufenpyrad) 唑 螨 酯 是 日 本 88

农 药 株 式 会 社 于 1985 年 开 发 的 一 种 吡 唑 类 化 合 物, 并 于 1991 年 商 品 化 吡 螨 胺 由 日 本 三 菱 化 学 公 司 于 1987 年 发 现, 并 与 美 国 氰 胺 公 司 ( 现 BASF 公 司 ) 合 作 开 发 ( ) 3 C C CH 2 CH 唑 螨 酯 H 3 CH 2 C CHCH 2 C( ) 3 吡 螨 胺 (3) 哒 嗪 酮 类 哒 嗪 酮 类 化 合 物 唯 一 商 品 化 的 品 种 是 哒 螨 酮 (pyridaben), 由 日 产 化 学 工 业 株 式 会 社 于 1984 年 开 发 成 功, 并 于 1991 年 商 品 化 在 我 国 有 较 多 企 业 生 产, 并 已 广 泛 使 用, 是 我 国 杀 螨 剂 的 主 要 品 种 之 一 ( ) 3 C SCH 2 C( ) 3 哒 螨 酮 发 (4) 萘 醌 类 萘 醌 类 最 典 型 的 杀 螨 药 剂 是 灭 螨 醌 (acequinocyl) 在 20 世 纪 70 年 代 由 美 国 杜 邦 公 司 开 C C 12 H 25 灭 螨 醌 (5) 喹 唑 啉 类 喹 螨 醚 (fenazaquin, 喹 螨 特 ) 属 喹 唑 啉 类 杀 螨 剂 1988 年 由 陶 氏 益 农 公 司 开 发, 并 于 1993 年 商 品 化 CH 2 CH 2 C( ) 3 喹 螨 醚 89

二 主 要 理 化 性 质 苯 丁 锡 原 药 为 白 色 晶 体, 在 水 和 大 多 数 溶 剂 中 都 很 难 溶 解, 对 光 氧 气 和 酸 都 很 稳 定 水 可 使 苯 丁 锡 转 化 为 三 (2- 甲 基 -2- 苯 基 丙 基 ) 锡 氢 氧 化 物, 该 产 物 在 室 温 下 慢 慢 地 再 转 化 为 母 体 化 合 物, 但 在 98 可 以 迅 速 转 化 三 唑 锡 纯 品 是 无 色 结 晶, 遇 水 则 失 去 三 唑 基 而 水 解 易 溶 于 二 氯 甲 烷 嘧 螨 醚 纯 品 结 晶 固 体 或 粉 末, 难 溶 于 水, 易 溶 于 甲 醇, 二 甲 苯 (, 二 甲 基 亚 砜 灭 螨 醌 纯 品 为 淡 黄 色 粉 状 固 体, 难 溶 于 水, 易 溶 于 甲 苯, 二 氯 甲 烷 等 有 机 溶 剂 唑 螨 酯 纯 品 为 白 色 蜡 状 粉 末, 水 中 溶 解 度 1.16 10-2 g/l, 易 溶 于 二 氯 甲 烷 氯 仿 四 氢 呋 喃 等 有 机 溶 剂, 在 酸 碱 条 件 下 均 稳 定 哒 螨 酮 纯 品 为 无 色 晶 体, 微 溶 于 水, 易 溶 于 丙 酮 环 己 烷 二 甲 苯 等 在 50 下 稳 定 90d, 在 有 机 溶 剂 中 稳 定, 对 光 不 稳 定 喹 螨 醚 原 药 为 白 色 结 晶, 在 水 中 有 一 定 的 溶 解 度, 制 剂 外 观 为 透 明 琥 珀 色 液 体, 储 藏 稳 定 性 在 2 年 以 上 三 主 要 特 性 1 具 有 呼 吸 代 谢 抑 制 作 用 的 杀 螨 剂 其 作 用 机 理 主 要 分 为 解 耦 联 剂 特 异 性 抑 制 剂 电 子 传 递 链 复 合 体 抑 制 剂 等 三 种 情 况 线 粒 体 电 子 传 递 链 由 复 合 体 Ⅰ~Ⅴ 组 成 ( 如 图 1), 作 用 于 电 子 传 递 链 复 合 体 的 杀 螨 剂 分 别 有 哒 嗪 酮 唑 螨 酯 吡 螨 胺 抗 螨 唑 灭 螨 醌 嘧 螨 酯 等 化 合 物 哒 嗪 酮 抑 制 复 合 体 Ⅰ 的 辅 酶 Q 0 处 电 子 传 递 ; 吡 唑 类 的 唑 螨 酯 作 用 于 复 合 体 Ⅰ 的 线 粒 体 ADH- 辅 酶 Q 还 原 酶 位 点 抑 制 线 粒 体 电 子 传 递 链, 吡 螨 胺 阻 止 氧 化 磷 酸 化 作 用, 影 响 二 磷 酸 腺 苷 (ADP) 转 变 成 相 应 的 三 磷 酸 腺 苷 (ATP); 喹 唑 啉 类 喹 螨 醚 在 辅 酶 Q 0 位 点 与 复 合 体 Ⅰ 结 合 从 而 抑 制 线 粒 体 电 子 传 递 链 ; 萘 醌 类 灭 螨 醌 在 电 子 传 递 链 复 合 体 Ⅲ 上 抑 制 线 粒 体 呼 吸 作 用, 结 合 位 点 是 复 合 体 Ⅲ 的 ubiquinol 氧 化 位 点 ; 嘧 啶 类 嘧 螨 酯 通 过 抑 制 细 胞 色 素 b 和 c 1 间 电 子 转 移 抑 制 线 粒 体 的 呼 吸 苯 丁 锡 和 三 唑 锡 为 触 杀 作 用 较 强 的 有 机 锡 杀 螨 剂, 通 过 抑 制 线 粒 体 ATP 酶 而 抑 制 其 氧 化 磷 酸 化 图 1 线 粒 体 电 子 传 递 与 各 个 复 合 体 的 典 型 抑 制 剂 2 具 有 呼 吸 代 谢 抑 制 作 用 的 杀 螨 剂 大 多 作 用 时 间 长, 一 般 具 有 触 杀 活 性, 无 内 吸 性 或 内 吸 性 较 弱 对 有 机 磷 和 有 机 氯 有 抗 性 的 害 螨 不 产 生 交 互 抗 性 对 害 螨 以 触 杀 为 主, 对 若 螨 幼 螨 和 成 螨 的 杀 伤 力 均 比 较 强, 但 对 卵 的 杀 伤 力 不 大 3 有 机 锡 类 的 两 种 杀 螨 剂 都 属 于 低 毒 或 中 等 毒 性 杀 螨 剂 苯 丁 锡 大 鼠 急 性 经 口 LD 50 为 2631mg/kg; 三 唑 锡 大 鼠 急 性 经 口 的 LD 50 为 99mg/kg 有 机 锡 类 化 合 物 虽 然 对 目 标 生 物 有 极 佳 的 防 治 效 果, 但 对 非 目 标 生 物 也 同 时 有 抑 制 成 长 抑 制 胚 胎 发 育 等 作 用 90

4 灭 螨 醌 具 有 快 速 击 倒 作 用, 其 作 用 以 及 对 所 有 抗 性 螨 类 的 活 性 与 萘 醌 相 似 它 不 容 易 与 其 它 杀 螨 剂 产 生 交 互 抗 性 对 哺 乳 动 物 低 毒 ( 对 大 鼠 LD 50 为 5000mg/kg), 残 留 期 短 (DT 为 3d) 该 化 合 物 是 一 种 杀 螨 剂 前 体, 在 螨 体 内 分 解 为 活 性 的 代 谢 物 5 嘧 螨 酯 和 唑 螨 酯 对 水 生 生 物 尤 其 鱼 类 毒 性 较 大, 因 此 应 用 时 要 特 别 注 意, 不 要 污 染 江 河 湖 泊 以 及 鱼 塘 6 吡 螨 胺 可 以 杀 卵, 也 能 够 抑 制 产 卵, 对 螨 的 不 同 发 育 阶 段 的 虫 态 都 有 效, 持 效 期 长 该 品 种 虽 无 内 吸 性, 但 有 渗 透 性, 具 有 触 杀 和 拒 食 作 用, 对 目 标 作 物 有 极 佳 的 选 择 性, 与 三 氯 杀 螨 醇 苯 丁 锡 噻 螨 酮 等 无 交 互 抗 性, 是 防 治 苹 果 葡 萄 柑 橘 蔬 菜 棉 花 和 观 赏 作 物 害 螨 的 一 个 优 良 的 杀 螨 剂 四 使 用 技 术 1 对 于 具 有 呼 吸 作 用 抑 制 活 性 的 杀 螨 剂, 主 要 是 对 成 螨 和 若 螨 的 活 性 比 较 好, 大 多 数 品 种 对 卵 的 杀 伤 作 用 比 较 差 该 类 药 剂 的 内 吸 性 不 强, 因 此, 喷 雾 时 要 注 意 均 匀 周 到 2 该 类 药 剂 在 施 药 后 初 期 药 效 作 用 慢, 故 应 在 害 螨 盛 发 期 前, 虫 口 密 度 较 低 时 施 用 ; 主 要 用 于 防 治 柑 橘 苹 果 葡 萄 茶 及 观 赏 植 物 上 的 瘿 螨 科 和 叶 螨 科 类 害 螨, 尤 其 对 全 爪 螨 属 和 叶 螨 属 的 害 螨 高 效 3 一 般 不 可 与 波 尔 多 液 石 硫 合 剂 等 碱 性 农 药 混 用 施 药 时 要 搞 好 安 全 防 护 工 作 91

第 四 章 杀 菌 剂 植 物 病 害 是 严 重 危 害 农 作 物 的 自 然 灾 害 之 一 根 据 联 合 国 粮 农 组 织 估 计, 全 世 界 的 谷 物 和 棉 花 生 产 因 病 害 常 年 损 失 10% 以 上 植 物 病 害 不 仅 可 引 起 农 作 物 产 量 的 减 少, 同 时 在 一 定 程 度 上 还 严 重 威 胁 到 农 产 品 的 质 量 安 全 和 国 际 贸 易 历 史 上 有 很 多 因 植 物 病 害 的 大 面 积 爆 发 和 流 行 给 人 类 带 来 重 大 的 灾 难 的 事 件, 著 名 的 爱 尔 兰 大 饥 荒, 即 是 1845 年 由 于 马 铃 薯 晚 疫 病 的 严 重 流 行 而 造 成 的 重 大 案 例 植 物 病 害 化 学 防 治 的 历 史 伴 随 着 植 物 病 害 的 发 生 而 发 展, 迄 今 已 有 一 个 多 世 纪 的 实 践 和 应 用 人 类 在 与 自 然 灾 害 长 期 抗 争 中 逐 渐 总 结 和 研 发 出 系 列 的 杀 菌 剂 用 于 植 物 病 害 的 防 治, 并 随 着 时 代 的 发 展, 不 断 地 推 陈 出 新, 目 前 已 有 300 多 种 杀 菌 剂 有 效 成 分 可 以 用 来 防 治 多 种 植 物 病 害 伴 随 着 人 类 文 明 和 科 学 技 术 的 进 步, 将 会 有 更 多 的 高 效 低 毒 低 残 留 环 境 友 好 型 的 杀 菌 剂 被 研 发 和 应 用, 在 农 业 生 产 中 发 挥 重 要 的 作 用 一 概 述 1 定 义 第 一 节 杀 菌 剂 及 其 发 展 历 史 和 现 状 杀 菌 剂 (Fungicide), 是 一 类 用 来 防 治 植 物 病 害 的 药 剂 初 期 杀 菌 剂 的 含 义 即 为 杀 死 真 菌 或 抑 制 其 生 长 的 化 学 物 质 随 着 杀 菌 剂 的 发 展, 科 学 的 定 义 包 括 能 够 直 接 杀 死 或 抑 制 植 物 病 原 物 生 长 发 育 的 农 药, 或 一 些 对 病 菌 无 直 接 生 物 活 性, 而 是 通 过 改 变 病 菌 的 致 病 过 程 或 通 过 诱 导 植 物 产 生 抗 病 性 能, 从 而 达 到 病 害 防 治 目 的 的 药 剂 实 际 防 治 植 物 病 害 的 杀 菌 剂 大 部 分 情 况 下 并 没 有 直 接 将 病 原 菌 杀 灭, 表 现 出 杀 菌 作 用, 而 是 通 过 抑 制 病 原 菌 的 生 长 或 发 育, 表 现 出 抑 菌 活 性 其 中, 杀 菌 作 用 主 要 是 由 于 药 剂 影 响 了 病 原 物 的 能 量 合 成, 使 孢 子 不 能 萌 发, 从 而 阻 止 了 病 原 菌 侵 入 寄 主 体 内 ; 抑 菌 作 用 大 多 则 是 由 于 药 剂 影 响 了 病 原 物 的 生 物 合 成, 抑 制 了 生 命 活 动 的 某 个 过 程, 表 现 为 菌 丝 生 长 受 阻, 或 抑 制 吸 器 产 生 有 丝 分 裂 细 胞 壁 的 形 成 等, 使 病 原 菌 不 能 正 常 发 育, 在 受 抑 制 的 一 定 时 间 内 失 去 致 病 能 力, 而 药 剂 解 除 后 即 可 恢 复 生 长 杀 菌 和 抑 菌 两 种 作 用 往 往 不 能 截 然 分 开 一 个 杀 菌 剂 是 表 现 为 杀 菌 作 用 还 是 抑 菌 作 用, 除 与 药 剂 本 身 的 性 质 有 关, 还 与 使 用 浓 度 和 作 用 时 间 有 关 一 般 来 说, 杀 菌 剂 在 低 浓 度 时 表 现 为 抑 菌 作 用, 而 高 浓 度 时 则 表 现 为 杀 菌 作 用 ; 药 剂 作 用 时 间 短, 常 表 现 为 抑 菌 作 用, 延 长 作 用 时 间, 则 表 现 为 杀 菌 作 用 2 杀 菌 剂 的 作 用 方 式 1) 保 护 作 用 (Protective action): 在 植 物 未 罹 病 之 前 使 用 药 剂, 消 灭 病 菌 或 在 病 原 菌 与 植 物 之 间 建 立 起 一 道 化 学 屏 障, 防 治 病 菌 侵 入, 以 使 植 物 得 到 保 护 该 类 杀 菌 剂 对 病 原 物 的 杀 死 或 抑 制 作 用 仅 局 限 于 在 寄 主 体 表, 对 已 经 侵 入 的 病 原 物 无 效 92

2) 治 疗 作 用 (Curative action): 在 植 物 感 病 或 发 病 以 后, 对 植 物 体 施 用 杀 菌 剂 解 除 病 菌 与 寄 主 的 寄 生 关 系 或 阻 止 病 害 发 展, 使 植 物 恢 复 健 康 包 括 系 统 治 疗 和 局 部 治 疗 (1) 系 统 治 疗 作 用 (Systemic Curative action): 也 称 内 吸 作 用 即 在 植 物 的 不 同 部 位 施 药 后, 药 剂 能 够 通 过 植 物 根 部 吸 收 茎 叶 渗 透 进 入 植 物 体 内, 并 通 过 质 外 体 系 或 共 质 体 系 输 导, 使 药 剂 在 植 物 体 内 系 统 分 布, 可 防 止 病 害 在 植 株 上 远 离 施 药 点 部 位 的 发 展 该 类 杀 菌 剂 一 般 选 择 性 强 持 效 期 较 长 既 可 以 在 病 原 物 侵 入 以 前 使 用, 起 到 化 学 保 护 作 用, 也 可 在 病 原 物 侵 入 以 后 甚 至 发 病 以 后 使 用, 发 挥 其 化 学 治 疗 作 用 (2) 局 部 治 疗 作 用 (Local Curative action): 也 称 铲 除 作 用 (Eradicantive action) 施 药 于 寄 主 表 面, 通 过 药 剂 的 渗 透 性 和 杀 菌 作 用, 杀 死 侵 入 点 附 近 的 病 原 菌, 铲 除 在 施 药 处 已 形 成 的 侵 染 这 类 杀 菌 剂 大 多 数 内 吸 性 差, 不 能 在 植 物 体 内 输 导, 但 渗 透 性 能 好 杀 菌 作 用 强 可 通 过 渗 透 作 用 将 寄 生 在 寄 主 表 面 或 已 侵 入 寄 主 表 层 的 病 原 物 杀 死, 具 有 局 部 治 疗 作 用 3) 诱 导 抗 病 性 作 用 (Systematic acquired resistance,sar): 也 称 免 疫 作 用, 即 通 过 化 学 物 质 的 施 用 而 使 植 物 系 统 获 得 抗 性, 增 强 对 病 原 物 入 侵 的 抵 抗 能 力 这 类 杀 菌 剂 大 多 对 靶 标 生 物 没 有 直 接 毒 力 作 用, 防 治 谱 较 广, 但 须 在 植 物 未 罹 病 之 前 使 用, 对 已 经 侵 入 的 病 原 物 无 效 3 分 类 根 据 对 杀 菌 剂 研 究 和 使 用 目 的 的 不 同, 分 别 按 照 使 用 方 式 作 用 方 式 作 用 机 制 和 化 学 组 成 和 分 子 结 构, 通 常 将 其 分 为 以 下 几 类 ( 如 表 4-1): 表 4-1 杀 菌 剂 的 分 类 分 类 依 据 作 用 方 式 使 用 方 法 作 用 机 制 杀 菌 剂 类 型 保 护 性 杀 菌 剂 内 吸 性 杀 菌 剂 铲 除 性 杀 菌 剂 植 物 诱 导 抗 病 激 活 剂 土 壤 消 毒 剂 根 部 浇 灌 剂 种 子 处 理 剂 叶 面 喷 洒 剂 烟 雾 熏 蒸 剂 果 实 保 护 剂 能 量 生 成 抑 制 剂 ( 巯 基 抑 制 剂 电 子 传 递 抑 制 剂 氧 化 磷 酸 化 抑 制 剂 糖 酵 解 抑 制 剂, 脂 肪 酸 β- 氧 化 抑 制 剂 等 ) 生 物 合 成 抑 制 剂 ( 细 胞 壁 功 能 及 其 合 成 抑 制 剂 细 胞 膜 功 能 及 其 合 成 抑 制 剂 蛋 白 质 合 成 抑 制 剂 核 酸 合 成 抑 制 剂 甾 醇 生 物 合 成 抑 制 剂 ) 93

化 学 组 成 及 来 源 无 机 杀 菌 剂 ( 硫 制 剂 铜 制 剂 ) 有 机 杀 菌 剂 ( 有 机 汞 铜 锡 ; 有 机 磷 砷 ; 二 硫 代 氨 基 甲 酸 类 ; 取 代 苯 类 ; 苯 并 咪 唑 类, 苯 基 酰 胺 类 ; 二 甲 亚 酰 胺 类 ; 氨 基 甲 酸 酯 类 ; 取 代 醌 类 ; 硫 氰 酸 类 ; 取 代 甲 醇 类 ; 杂 环 类 等 ( 吡 咯 苯 类 三 唑 类 咪 唑 类 羧 酰 替 苯 胺 类 吗 啉 类 苯 胺 嘧 啶 类 甲 氧 基 丙 烯 酸 酯 类 ) 可 根 据 杀 菌 剂 对 防 治 对 象 的 作 用 方 式, 通 常 将 其 划 分 为 以 下 四 类 : 1) 保 护 性 杀 菌 剂 : 只 能 通 过 化 学 保 护 方 式 防 治 病 害, 在 病 原 菌 侵 入 之 前 发 挥 作 用 的 杀 菌 剂 保 护 性 杀 菌 剂 大 部 分 是 非 内 吸 性 杀 菌 剂 2) 内 吸 性 杀 菌 剂 : 能 够 被 植 物 吸 收, 并 在 植 物 体 内 系 统 分 布 的 杀 菌 剂 可 以 通 过 化 学 保 护 和 化 学 治 疗 方 式 防 治 植 物 病 害 该 类 杀 菌 剂 大 多 随 蒸 腾 流 向 顶 输 导, 并 会 在 叶 缘 积 累 少 数 药 剂 具 有 双 向 输 导 的 能 力, 如 乙 磷 铝, 甲 呋 酰 胺 等 3) 铲 除 性 杀 菌 剂 : 可 杀 死 侵 入 点 附 近 的 病 原 菌, 以 终 止 寄 生 关 系 的 杀 菌 剂 多 为 非 内 吸 性 但 具 有 一 定 渗 透 作 用 的 保 护 性 杀 菌 剂 如 二 甲 酰 亚 胺 类 杀 菌 剂 吡 咯 苯 类 的 适 乐 时 等 4) 植 物 诱 导 抗 病 激 活 剂 : 施 用 后 可 使 植 物 系 统 获 得 抗 性, 提 高 植 物 对 病 原 物 入 侵 的 抵 抗 能 力 的 一 类 杀 菌 剂 如 苯 并 噻 二 唑, 氨 基 寡 糖 等 二 杀 菌 剂 发 展 简 史 杀 菌 剂 是 人 类 历 史 上 最 古 老 的 药 剂, 其 发 展 史 大 致 可 分 为 四 个 重 要 时 期 第 一 时 期 为 上 古 时 期 至 19 世 纪 80 年 代 以 前 主 要 以 元 素 硫 汞 为 主 的 天 然 矿 物 性 杀 菌 剂 和 植 物 性 杀 菌 剂 公 元 前 1000 年 古 希 腊 诗 人 荷 马 (Homer) 在 其 著 作 中 就 描 述 了 硫 磺 的 防 病 作 用 公 元 前 470 年 德 莫 克 里 图 介 绍 用 橄 榄 浸 出 液 洒 在 植 物 上 防 治 疫 病 约 公 元 60 年 蒲 林 尼 介 绍 用 酒 和 捣 碎 的 柏 叶 混 合 物 浸 种 防 治 小 麦 霉 病 公 元 900 年 左 右, 中 国 民 间 开 始 使 用 砷 制 剂 防 治 蔬 菜 病 虫 害 1705 年, 升 汞 (Hg 2 ) 开 始 用 于 木 材 防 腐 和 种 子 消 毒 随 着 植 物 病 害 病 原 学 理 论 的 形 成,1761 年 Schulthess 首 次 将 硫 酸 铜 用 于 防 治 小 麦 黑 穗 病,1802 年 William Forsyth 首 次 制 备 出 石 灰 - 硫 磺 合 剂, 并 应 用 于 防 治 果 树 白 粉 病, 此 后 各 种 元 素 硫 和 石 硫 合 剂 在 欧 洲 和 美 国 进 一 步 得 到 应 用 第 二 时 期 为 19 世 纪 80 年 代 ~20 世 纪 30 年 代 中 期 主 要 以 波 尔 多 液 为 代 表 的 无 机 合 成 杀 菌 剂 时 代 1882 年 法 国 波 尔 多 大 学 Millardet 教 授 发 现 波 尔 多 液 ( 石 灰 硫 酸 铜 混 合 液 ) 可 以 防 治 葡 萄 霜 霉 病, 从 此 开 创 了 人 类 积 极 主 动 合 成 无 机 杀 菌 剂 防 治 植 物 病 害 的 历 史, 这 是 杀 菌 剂 历 史 上 第 一 个 重 要 的 里 程 碑,1885 年 以 后 波 尔 多 液 被 大 规 模 地 用 于 植 物 病 害 化 学 保 护 这 一 时 期 固 体 碱 性 铜, 砷 酸 钙, 砷 酸 铅 和 无 机 汞 制 剂 在 农 业 生 产 上 也 开 始 大 规 模 使 用 1930 年 我 国 浙 江 省 植 物 病 虫 防 治 所 建 立 了 中 国 最 早 的 农 药 研 究 机 构 药 剂 研 究 室, 开 发 了 铜 制 剂, 硫 制 剂 砷 制 剂 汞 94

制 剂 用 于 植 物 病 害 防 治 第 三 时 期 为 20 世 纪 30 年 代 中 期 至 60 年 代 主 要 是 以 福 美 类 和 代 森 类 为 代 表 的 有 机 合 成 保 护 性 杀 菌 剂 时 代 在 经 过 开 发 和 利 用 一 系 列 无 机 金 属 和 无 机 非 金 属 化 合 物 防 治 植 物 病 害 达 半 个 世 纪 以 后,1934 年 Tisdale 和 Williams 与 Martin 同 时 发 现 并 各 自 报 道 了 对 植 物 相 对 比 较 安 全 而 对 植 物 病 害 具 有 显 著 控 制 作 用 的 一 类 有 机 硫 保 护 性 杀 菌 剂, 即 二 硫 代 氨 基 甲 酸 衍 生 物 ( 福 美 类 ), 标 志 着 人 类 进 入 人 工 合 成 有 机 杀 菌 剂 防 治 植 物 病 害 的 新 纪 元 从 此 人 们 开 始 大 量 筛 选 和 合 成 有 机 杀 菌 剂,1942 年 出 现 了 有 效 的 种 子 处 理 剂 四 氯 苯 醌 和 三 氯 萘 醌 等 醌 类 化 合 物,1943 年 另 一 类 二 硫 代 氨 基 甲 酸 类 化 合 物, 即 乙 撑 双 二 硫 代 氨 基 甲 酸 衍 生 物 ( 代 森 类 ) 和 福 美 类 一 起 作 为 广 谱 防 效 稳 定 价 格 低 廉 的 保 护 性 杀 菌 剂, 长 期 居 于 有 机 杀 菌 剂 的 主 导 地 位, 至 今 仍 为 世 界 上 生 产 吨 位 很 大 的 有 机 杀 菌 剂 1952 年 含 有 三 氯 甲 硫 基 (-SC 3 ) 杀 菌 剂 克 菌 丹 灭 菌 丹 问 世, 六 氯 代 苯 五 氯 硝 基 苯 氯 硝 胺 地 茂 散 和 百 菌 清 等 取 代 苯 类 8- 羟 基 喹 啉 铜 等 有 机 金 属 盐 类 取 代 苯 二 甲 酰 亚 胺 类 和 硫 赶 磷 酸 酯 类 杀 菌 剂 也 相 继 应 用 于 生 产 50 年 代 后 期 还 开 发 出 一 些 植 物 源 杀 菌 剂 和 抗 菌 素 上 述 杀 菌 剂 生 物 活 性 较 高, 对 植 物 比 较 安 全, 但 内 吸 性 差, 在 植 物 罹 病 之 后 使 用 效 果 差 第 四 时 期 为 20 世 纪 60 年 代 以 后 主 要 以 萎 锈 灵, 苯 菌 灵 甲 霜 灵 三 唑 酮 和 嘧 菌 酯 为 代 表 的 内 吸 性 有 机 杀 菌 剂 的 涌 现 和 广 泛 应 用 时 代 早 在 50 年 代 初, 就 进 行 了 以 威 菌 磷 为 代 表 的 有 机 内 吸 性 杀 菌 剂 研 究, 进 行 了 诸 多 探 索, 直 至 60 年 代 中 期, 以 萎 锈 灵 为 代 表 的 丁 烯 酰 胺 类 和 以 苯 菌 灵 为 代 表 的 苯 并 咪 唑 类 杀 菌 剂 的 研 究 成 功, 才 标 志 着 人 类 采 用 化 学 药 剂 控 制 植 物 病 害 的 重 大 突 破 这 一 时 期 涌 现 出 许 多 有 价 值 的 内 吸 性 杀 菌 剂 新 品 种, 如 甲 菌 啶 乙 菌 啶 等 氨 基 嘧 啶 类 ; 甲 霜 灵 恶 霜 灵 等 苯 酰 胺 类 ; 异 稻 瘟 净 乙 磷 铝 甲 基 立 枯 磷 等 有 机 磷 类 ; 邻 酰 胺 等 苯 胺 类 ; 叶 青 双 拌 种 灵 等 噻 唑 类 ; 恶 霉 灵 等 恶 唑 类 ; 以 三 唑 酮 氯 苯 嘧 啶 醇 十 三 吗 啉 等 为 代 表 的 麦 角 甾 醇 生 物 合 成 抑 制 剂 类 等 200 多 种 内 吸 性 杀 菌 剂 和 10 多 种 抗 菌 素 上 述 品 种 在 防 治 谱 的 扩 大 防 治 效 果 的 提 高 方 面 都 有 了 较 大 进 展 其 中 以 三 唑 类 为 代 表 的 超 高 效 生 物 活 性 杀 菌 剂 的 广 泛 应 用, 为 实 现 扩 大 杀 菌 剂 防 治 谱, 降 低 使 用 剂 量 的 目 标 奠 定 了 基 础 ;20 世 纪 90 年 代 strobilurin 类 杀 菌 剂 成 为 继 三 唑 类 之 后 杀 菌 剂 发 展 史 上 的 又 一 里 程 碑, 这 类 杀 菌 剂 是 以 具 有 杀 菌 活 性 的 天 然 β- 甲 氧 基 丙 烯 酸 酯 为 先 导 化 合 物, 能 同 时 有 效 地 防 治 真 菌 和 卵 菌 引 起 的 病 害, 对 环 境 和 非 靶 标 生 物 友 善, 对 作 物 的 产 量 和 品 质 均 有 一 定 的 提 高 和 改 善 自 1992 年 先 正 达 宣 布 第 一 个 新 产 品 嘧 菌 酯 开 发 成 功, 世 界 各 国 的 农 化 公 司 也 先 后 陆 续 研 发 出 十 多 种 甲 氧 基 丙 烯 酸 酯 类 杀 菌 剂 同 时 一 些 新 型 的 杀 菌 剂, 如 三 环 唑 噻 瘟 唑 也 被 广 泛 用 于 稻 瘟 病 防 治 与 此 同 时, 一 些 优 秀 的 保 护 性 杀 菌 剂 如 二 甲 酰 亚 胺 类 和 吡 咯 类 也 研 制 成 功 尤 其 是 继 苯 酰 胺 类 杀 菌 剂 后, 另 一 类 以 氟 吗 啉 为 代 表 的 对 卵 菌 病 害 高 效 的 羧 酸 氨 基 化 合 物 类 杀 菌 剂 (CAA 类 ) 于 上 世 纪 90 年 代 始 走 向 市 场, 其 系 列 化 合 物 的 研 究 得 到 了 国 际 社 会 的 关 注 和 巨 资 投 入 至 此, 人 类 几 乎 对 所 有 重 要 的 植 物 真 菌 病 害 卵 菌 病 害 部 分 细 菌 病 害 均 可 采 用 化 学 手 段 进 行 防 治 使 用 化 学 制 剂 防 治 植 物 病 害, 迄 今 已 愈 百 年 历 史, 从 硫 黄 石 硫 合 剂 波 尔 多 液 福 美 双 95

至 今 天 的 甲 氧 基 苯 甲 酸 类 羧 酸 氨 基 酸 类 嘧 啶 胺 类 杀 菌 剂 杀 菌 剂 在 植 物 病 害 的 化 学 防 治 中 发 挥 了 重 要 的 作 用 植 物 病 害 化 学 防 治 伴 随 着 植 物 病 害 的 发 生 而 发 展, 植 物 病 原 菌 对 杀 菌 剂 的 抗 药 性 产 生 以 及 杀 菌 剂 自 身 对 环 境 的 影 响 等 问 题 推 动 着 新 型 杀 菌 剂 的 研 究 和 开 发 可 以 这 么 认 为, 植 物 病 害 防 治 发 展 史 就 是 杀 菌 剂 的 研 发 和 应 用 史 第 二 节 保 护 性 杀 菌 剂 保 护 性 杀 菌 剂 是 杀 菌 剂 中 最 早 出 现 使 用 时 间 最 长 的 一 类 化 学 物 质 其 中 无 机 杀 菌 剂 是 指 以 无 机 物 为 原 料 加 工 制 成 的 具 有 杀 菌 作 用 的 元 素 或 无 机 化 合 物, 目 前 生 产 中 仍 在 使 用 的 包 括 含 硫 和 含 铜 的 两 类 无 机 物 除 此 之 外, 目 前 使 用 的 有 机 保 护 性 杀 菌 剂 主 要 有 二 硫 代 氨 基 甲 酸 酯 类 二 酰 亚 胺 类 和 取 代 苯 类 一 无 机 铜 杀 菌 剂 人 类 使 用 铜 制 剂 已 有 两 百 多 年 的 历 史, 铜 制 剂 堪 称 是 杀 菌 剂 中 的 百 年 老 字 号 1761 年, 人 们 用 硫 酸 铜 处 理 小 麦 种 子 防 治 腥 黑 穗 病 1882 年,Millardat 发 现 波 尔 多 液 对 葡 萄 霜 霉 病 的 防 治 效 果, 开 始 了 铜 制 剂 在 防 治 植 物 病 害 中 应 用 的 历 史 在 化 学 合 成 的 有 机 杀 菌 剂 进 入 市 场 之 前, 无 机 铜 在 防 治 植 物 病 害 中 占 有 优 势 地 位 达 50 年 之 久, 至 今 仍 在 许 多 国 家 和 地 区 的 多 种 作 物 上 广 泛 使 用 目 前 生 产 中 具 有 代 表 性 的 无 机 铜 制 剂 包 括 波 尔 多 液 和 硫 酸 铜 氯 氧 化 铜 氢 氧 化 铜 氧 化 亚 铜 碳 酸 胺 铜 或 其 它 各 种 含 铜 制 剂 1 波 尔 多 液 (Bordeaux mixture): 波 尔 多 液 因 法 国 波 尔 多 地 区 用 来 防 治 葡 萄 霜 霉 病 而 得 名, 为 硫 酸 铜 和 氢 氧 化 钙 ( 熟 石 灰 ) 反 应 的 产 物 至 今 仍 然 是 在 全 球 范 围 内 应 用 最 广 的 含 铜 杀 菌 剂 CuS 4 xcu(h) 2 yca(h) 2 zh 2 波 尔 多 液 (Bordeaux mixture) (1) 配 制 方 法 : 根 据 不 同 作 物 对 铜 或 石 灰 忍 耐 力 的 强 弱, 选 择 合 适 的 配 比 通 常 硫 酸 铜 氢 氧 化 钙 和 水 的 配 比 为 1 1 100, 即 称 为 1% 等 量 式 植 物 幼 嫩 生 长 期 喷 施 的 波 尔 多 液, 硫 酸 铜 和 熟 石 灰 的 含 量 需 要 减 少, 其 配 比 可 以 为 1 0.5 100(1% 半 量 式 ),0.5 1 100(0.5% 倍 量 式 ),0.5 0.5 100(0.5% 等 量 式 ),0.5 0.25 100(0.5% 半 量 式 ) 等 对 已 知 波 尔 多 液 敏 感 的 植 物, 熟 石 灰 的 浓 度 需 要 大 幅 度 提 高, 通 常 还 有 熟 石 灰 三 倍 量 式 (2) 毒 理 : 波 尔 多 液 对 病 原 菌 的 杀 菌 和 抑 菌 效 果 主 要 归 因 于 铜 离 子 主 要 表 现 为 1 与 菌 体 细 胞 膜 上 的 含 -SH 酶 作 用, 使 酶 失 去 活 性 ;2 与 细 胞 膜 表 面 的 Ca +,Mg +,K + 和 H + 等 阳 离 子 交 换, 影 响 了 菌 体 细 胞 膜 蛋 白 质 的 活 性 ;3 局 部 渗 入 菌 体 内 与 某 些 酶 结 合, 影 响 其 活 性 (3) 生 物 活 性 与 应 用 : 波 尔 多 液 是 一 种 保 护 性 杀 菌 剂, 有 效 成 分 为 碱 式 硫 酸 铜, 喷 洒 药 液 后 在 植 物 体 和 病 菌 表 面 形 成 一 层 很 薄 的 药 膜, 该 膜 不 溶 于 水, 但 在 二 氧 化 碳 氨 及 病 菌 分 泌 物 96

的 作 用 下, 使 可 溶 性 铜 离 子 逐 渐 增 加 而 起 到 杀 菌 作 用, 从 而 有 效 阻 止 孢 子 萌 发, 防 止 病 菌 侵 染, 并 能 促 使 叶 色 浓 绿 生 长 健 壮, 提 高 植 物 抗 病 能 力 该 制 剂 具 有 杀 菌 谱 广 持 效 期 长 病 菌 不 易 产 生 抗 药 性 对 人 和 畜 低 毒 等 特 点 可 以 防 治 多 种 真 菌 卵 菌 和 细 菌 引 起 的 叶 斑 病 疫 病 炭 疽 病 霜 霉 病 黑 点 病 和 溃 疡 病 适 宜 作 物 为 马 铃 薯 蔬 菜 ( 白 菜 除 外 ) 小 麦 葡 萄 苹 果 梨 棉 花 辣 椒 油 菜 豌 豆 水 稻 等 在 应 用 过 程 中, 波 尔 多 液 对 植 物 易 产 生 药 害, 造 成 叶 片 灼 伤, 在 冷 湿 条 件 下 还 易 导 致 苹 果 产 生 褐 色 伤 斑 波 尔 多 液 的 植 物 毒 性, 随 着 提 高 熟 石 灰 对 硫 酸 铜 的 比 例 而 降 低 铜 元 素 是 波 尔 多 液 中 的 活 性 成 分, 但 使 用 浓 度 不 慎 也 会 对 植 物 有 毒 性, 石 灰 基 本 上 是 一 种 安 全 剂 在 不 易 挥 发 的 或 不 溶 的 铜 制 剂 中, 溶 解 的 铜 离 子 比 在 波 尔 多 液 中 的 少, 因 此 这 些 药 剂 比 波 尔 多 液 的 植 物 毒 性 小 二 无 机 硫 杀 菌 剂 硫 磺 是 已 知 最 早 的 杀 菌 剂, 早 在 公 元 前 约 1000 年 古 希 腊 人 Homer 在 史 诗 中 就 曾 谈 及 硫 磺 的 防 病 及 其 性 质 到 19 世 纪 已 逐 渐 有 意 识 地 利 用 硫 磺,1802 年 就 有 了 石 硫 合 剂 的 记 载, 后 来 在 1833 年 和 1888 年, 进 一 步 明 确 了 石 硫 合 剂 对 白 粉 病 的 防 治 效 果, 1850 年 由 于 硫 磺 的 大 量 使 用, 促 使 了 喷 粉 法 的 创 立 以 硫 磺 为 主 体 的 无 机 硫 杀 菌 剂, 由 于 原 料 易 得 加 工 工 艺 简 单 价 格 便 宜 防 病 效 果 稳 定, 至 今 仍 在 大 量 使 用 目 前 生 产 中 具 有 代 表 性 的 无 机 硫 杀 菌 剂 包 括 石 硫 合 剂 硫 磺 和 胶 体 硫 1 石 硫 合 剂 (lime Sulphur): 石 硫 合 剂 的 化 学 名 称 又 叫 多 硫 化 钙, 它 是 由 石 灰 和 硫 磺 一 起 煮 沸 而 成 合 适 的 比 例 为 生 石 灰.. 硫 磺.. 水 =1..1.4~1.5..13 硫 磺 S x CaS S x 石 硫 合 剂 主 要 成 分 为 五 硫 化 钙, 并 含 有 多 种 多 硫 化 物 和 少 量 硫 酸 钙 与 亚 硫 酸 钙 (1) 作 用 方 式 与 毒 理 : 无 机 硫 杀 菌 剂 具 有 保 护 和 局 部 治 疗 作 用, 但 没 有 内 吸 性 毒 理 意 义 主 要 归 因 于 硫 离 子 和 少 量 硫 化 氢 气 体 对 病 原 菌 的 杀 菌 和 抑 菌 效 果 它 是 菌 体 细 胞 的 呼 吸 抑 制 剂, 作 用 于 1 病 原 菌 细 胞 色 素 b 和 c 之 间 的 氧 化 还 原 体 系 之 间 的 电 子 传 递 过 程 ;2 阻 碍 菌 体 内 三 羧 酸 循 环 中 的 琥 珀 酸 的 氧 化 石 硫 合 剂 呈 碱 性, 遇 酸 分 解 在 空 气 中 易 被 氧 化, 特 别 在 高 温 及 日 光 照 射 下, 更 易 引 起 变 化, 生 成 游 离 的 硫 磺 及 硫 酸 钙, 故 贮 存 时 要 严 加 密 封 2) 生 物 活 性 和 应 用 : 具 有 杀 菌 杀 虫 双 重 功 效, 主 要 用 来 防 治 各 种 作 物 的 白 粉 病 锈 病 黑 穗 病 赤 霉 病 等, 持 效 期 可 达 半 月 左 右 药 剂 喷 洒 在 植 物 表 面 上, 接 触 空 气, 经 水 氧 和 二 氧 化 碳 的 作 用 发 生 一 系 列 变 化, 形 成 极 微 细 的 元 素 硫 沉 积 并 放 出 少 量 的 硫 化 氢 气 体, 因 而 得 以 发 挥 杀 菌 杀 虫 作 用, 且 杀 菌 作 用 比 其 他 硫 磺 制 剂 强 同 时 石 硫 合 剂 呈 碱 性, 有 侵 蚀 昆 虫 表 皮 蜡 质 层 的 作 用, 故 对 介 壳 虫 及 其 卵 有 较 强 的 杀 伤 力 石 硫 合 剂 对 人 畜 毒 性 低, 但 对 皮 肤 有 腐 蚀 作 用, 对 眼 睛 和 鼻 子 有 刺 激 性 适 宜 作 物 为 小 麦 甜 菜 蔬 菜 如 黄 瓜 茄 子 等, 果 树 有 苹 果 梨 李 葡 萄 和 柑 橘 等 不 同 植 物 对 石 硫 合 剂 的 敏 感 性 差 异 很 大, 叶 组 织 幼 嫩 的 植 物 易 受 伤 害 气 温 愈 高, 药 97

效 愈 高, 药 害 也 愈 重, 尤 其 是 对 硫 敏 感 的 植 物, 如 番 茄 瓜 类 和 葡 萄, 与 矿 物 油 或 其 它 杀 虫 剂 一 起 使 用 时 更 容 易 造 成 药 害 可 与 代 森 锰 锌 多 菌 灵 等 农 药 混 用 三 有 机 硫 杀 菌 剂 有 机 硫 杀 菌 剂 于 20 世 纪 30~40 年 代 问 世, 是 杀 菌 剂 发 展 史 上 最 早 而 广 泛 应 用 于 植 物 病 害 防 治 的 一 类 有 机 化 合 物, 它 的 出 现 标 志 着 杀 菌 剂 从 无 机 物 发 展 到 有 机 物 阶 段, 在 替 代 铜 砷 汞 制 剂 方 面 起 了 重 要 作 用 先 后 开 发 成 功 的 有 福 美 类 和 代 森 类 系 列 H H S C SH 二 硫 代 氨 基 甲 酸 主 要 品 种 包 括 福 美 双 福 美 铁 代 森 钠 代 森 锰 代 森 锌 和 代 森 锰 锌, 它 们 都 是 二 硫 代 氨 基 甲 酸 的 衍 生 物 该 类 杀 菌 剂 因 其 作 用 广 谱 防 效 稳 定 价 格 低 廉, 长 期 居 于 有 机 杀 菌 剂 的 主 导 地 位, 至 今 仍 为 世 界 上 生 产 吨 位 很 大 的 有 机 杀 菌 剂 目 前 主 要 与 高 效 的 内 吸 性 杀 菌 剂 复 配, 以 延 缓 抗 药 性 产 生, 降 低 药 剂 使 用 成 本 生 产 中 具 有 代 表 性 的 有 机 硫 杀 菌 剂 包 括 二 甲 基 二 硫 代 氨 基 甲 酸 盐 类 的 福 美 双 和 乙 撑 二 硫 代 氨 基 甲 酸 盐 类 的 代 森 锰 锌 等 品 种 1 福 美 双 (thiram) 福 美 类 化 合 物 氮 原 子 上 的 两 个 氢 原 子 都 被 取 代 是 一 类 有 强 螯 合 力 的 化 合 物, 至 今 二 甲 基 二 硫 代 氨 基 甲 酸 盐 类 仍 大 量 使 用 的 品 种 是 福 美 双 C S S C S S 福 美 双 (thiram) (1) 毒 理 : 硫 代 氨 基 甲 酸 盐 ( 或 酯 ) 杀 菌 剂 作 用 机 制 是 抑 制 一 些 酶 的 活 性, 从 而 干 扰 三 羧 酸 循 环 它 在 菌 体 内 能 够 代 谢 为 含 硫 氰 基 (-=C=S) 的 化 合 物 硫 氰 基 可 以 使 病 原 菌 细 胞 体 内 氨 基 酸 和 酶 的 巯 基 (-SH) 失 活, 最 终 抑 制 这 些 物 质 的 合 成 和 功 能 (2) 生 物 活 性 和 应 用 : 福 美 双 属 于 广 谱 保 护 性 有 机 硫 杀 菌 剂, 对 种 传 土 传 的 病 害 有 较 好 的 防 治 作 用, 主 要 用 于 种 子 球 茎 和 土 壤 的 处 理, 以 防 治 水 稻 大 麦 小 麦 玉 米 豌 豆 甘 蓝 和 瓜 类 等 多 种 作 物 上 的 疫 病 黑 穗 病 黄 枯 病 和 立 枯 病 等, 也 可 用 于 喷 洒, 防 治 一 些 果 树 蔬 菜 上 的 霜 霉 病, 白 粉 病 和 炭 疽 病 该 药 剂 对 人 畜 为 中 等 毒 性, 对 甲 虫 及 鼠 兔 等 动 物 有 一 定 的 忌 避 作 用 2 代 森 锰 锌 (mancozeb): 代 森 类 化 合 物 的 特 点 是 连 接 氮 原 子 上 的 两 个 氢 原 子 仍 保 留 一 个 不 被 取 代 氮 原 子 上 游 离 氢 能 使 H 2 S 或 HS - 分 裂 出 来, 形 成 异 硫 氰 酸 酯 类 化 合 物, 是 另 一 类 具 有 不 同 分 子 构 造 的 二 硫 代 氨 基 甲 酸 的 衍 生 物 乙 撑 二 硫 代 氨 基 甲 酸 盐 类 化 合 物 包 含 代 森 锰 和 代 森 锌 代 森 锰 常 与 锌 或 锌 离 子 混 合 制 成 代 森 锰 锌, 或 制 成 锌 离 子 代 森 锰, 称 为 代 森 锰 锌 锌 的 加 入 降 低 98

了 代 森 锰 对 植 物 的 毒 性, 增 加 了 其 杀 菌 活 性 代 森 锰 锌 的 另 一 作 用 是 提 供 锰 和 锌 元 素 以 满 足 缺 素 植 物 的 需 求 S H 2 C H 2 C H H C C S S S Mn x ( Zn ) y 代 森 锰 锌 (mancozeb) (1) 毒 理 : 代 森 锰 锌 的 作 用 机 制 是 多 方 面 的, 其 主 要 为 1 破 坏 了 辅 酶 A, 直 接 影 响 了 需 有 辅 酶 A 参 与 的 脂 肪 酸 的 β 氧 化, 丙 酮 酸 脱 氢 酶 系 a- 酮 戊 二 酸 脱 氢 酶 系 的 活 性 ;2 抑 制 以 铜 铁 为 辅 基 的 酶 的 活 性, 因 为 该 类 化 合 物 可 与 金 属 离 子 形 成 螯 合 物 而 使 酶 失 去 活 性 代 森 锰 锌 不 可 与 碱 性 农 药 或 铜 汞 制 剂 混 用, 如 需 与 此 类 药 剂 混 用, 中 间 需 间 隔 7~10d 在 试 验 剂 量 下 未 发 现 致 突 变 致 畸 作 用, 在 极 高 剂 量 下, 会 引 起 动 物 生 育 障 碍 (2) 生 物 活 性 和 应 用 : 代 森 锰 锌 是 一 种 以 叶 面 喷 洒 使 用 为 主 的 保 护 剂, 主 要 用 来 防 治 卵 菌 及 半 知 菌 中 的 尾 孢 属 壳 二 孢 属 等 真 菌 引 起 的 多 种 病 害, 对 果 树 蔬 菜 上 的 炭 疽 病 早 疫 病, 晚 疫 病 等 多 种 病 害 有 效 该 药 剂 对 人 畜 为 低 等 毒 性, 对 眼 睛 有 严 重 的 刺 激 性, 对 皮 肤 中 等 刺 激 四 取 代 苯 类 杀 菌 剂 该 类 杀 菌 剂 的 分 子 结 构 特 征 是 以 苯 核 作 为 母 体, 多 数 为 非 内 吸 性 杀 菌 剂, 个 别 品 种 具 有 一 定 的 内 吸 性, 如 杀 菌 磺 胺, 地 茂 散 这 类 杀 菌 剂 中 的 一 些 品 种, 如 六 氯 苯 五 氯 硝 基 苯 等 是 利 用 杀 虫 剂 六 六 六 无 毒 体 作 原 料 生 产 的, 随 着 杀 虫 剂 六 六 六 禁 用 及 新 的 高 效 杀 菌 剂 的 不 断 涌 现, 这 类 药 剂 的 发 展 受 到 了 限 制 代 表 性 品 种 包 括 五 氯 硝 基 苯 和 百 菌 清, 目 前 五 氯 硝 基 苯 在 某 些 国 家 已 经 限 用 或 禁 用, 百 菌 清 生 产 吨 位 依 旧 很 大, 为 销 售 额 超 过 1 亿 美 元 的 杀 菌 剂 品 种 之 一 1 五 氯 硝 基 苯 (quintozene) 和 百 菌 清 (chlorothalonil) 2 C 五 氯 硝 基 苯 (quintozene) C 百 菌 清 (chlorothalonil) 1) 主 要 特 性 与 毒 理 : 取 代 苯 类 杀 菌 剂 化 学 性 质 稳 定, 不 易 挥 发, 不 易 水 解 和 氧 化, 在 土 壤 中 相 当 稳 定, 残 效 期 长 五 氯 硝 基 苯 的 杀 菌 作 用 机 制 为 影 响 细 胞 的 有 丝 分 裂 百 菌 清 则 能 与 真 菌 细 胞 中 的 3- 磷 酸 甘 油 醛 脱 氢 酶 发 生 作 用, 与 该 酶 体 中 含 有 半 胱 氨 酸 的 蛋 白 质 结 含, 破 坏 酶 的 活 99

力, 使 真 菌 细 胞 的 呼 吸 代 谢 受 到 破 坏 而 丧 失 生 命 力 2) 生 物 活 性 和 应 用 : 属 保 护 性 杀 菌 剂, 无 内 吸 性 五 氯 硝 基 苯 常 用 做 土 壤 处 理 和 种 子 处 理 对 立 枯 丝 核 菌 有 特 效, 对 甘 蓝 根 肿 病 菌 白 绢 病 菌 马 铃 薯 疮 痂 病 菌 油 菜 菌 核 病 菌 和 放 线 菌 均 有 防 效 对 腐 霉 菌 疫 霉 菌 镰 刀 菌 轮 枝 菌 等 土 传 病 菌 防 效 差 该 药 剂 对 人 畜 为 低 等 毒 性, 对 皮 肤 眼 睛 有 刺 激 性 百 菌 清 常 做 茎 叶 喷 雾 处 理 使 用, 在 植 物 表 面 有 良 好 的 黏 着 性, 不 易 雨 水 等 冲 刷, 对 多 种 作 物 真 菌 病 害 具 有 预 防 作 用, 或 加 工 成 烟 剂 或 片 剂, 在 温 室 中 可 以 在 热 力 下 扩 散 主 要 用 于 防 治 果 树 蔬 菜 霜 霉 病 白 粉 病 叶 斑 病 叶 枯 病 霜 霉 病 锈 病 炭 疽 病 油 菜 菌 核 病 小 麦 雪 腐 病 等 五 酰 亚 胺 类 杀 菌 剂 20 世 纪 70 年 代 开 发 的 一 类 化 学 结 构 上 变 化 较 大 的 化 合 物, 包 括 甲 菌 利, 乙 菌 利 异 菌 脲 腐 霉 利 和 乙 烯 菌 核 利 等 优 秀 的 杀 菌 剂 其 中 以 异 菌 脲 和 腐 霉 利 为 代 表 的 品 种 目 前 仍 为 世 界 上 生 产 吨 位 较 大 的 有 机 杀 菌 剂, 在 很 多 国 家 和 地 区 得 到 广 泛 地 应 用 1 异 菌 脲 (iprodione) 和 腐 霉 利 (procymidone) C HCH( ) 2 异 菌 脲 (iprodione) 腐 霉 利 (procymidone) C 2 CH 2 CH CH 2 乙 菌 利 ( chlozolinate ) 乙 烯 菌 核 利 ( vinclozolin) 1) 主 要 特 性 与 毒 理 : 这 类 药 剂 也 能 够 抑 制 含 有 -H 2 和 -SH 的 重 要 物 质, 如 氨 基 酸 和 酶 的 合 成 认 为 其 作 用 机 制 也 与 菌 体 磷 脂 过 氧 化 反 应 有 关, 并 对 细 胞 膜 和 细 胞 壁 有 影 响, 改 变 膜 的 渗 透 性 和 功 能 除 此 之 外, 异 菌 脲 也 能 抑 制 蛋 白 激 酶, 控 制 一 些 细 胞 内 的 信 号 传 递 病 原 菌 也 易 对 其 产 生 抗 药 性, 为 预 防 抗 性 菌 株 的 产 生, 作 物 全 生 育 期, 扑 海 因 的 施 用 次 数 应 控 制 在 3 次 以 内, 在 病 害 发 生 初 期 和 高 峰 期 使 用, 可 获 得 最 佳 效 果 腐 霉 利 使 用 过 程 中 不 能 与 碱 性 药 剂 和 有 机 磷 药 剂 混 用 100

2) 生 物 活 性 和 应 用 : 该 类 杀 菌 剂 大 多 为 保 护 性 杀 菌 剂, 个 别 品 种 如 腐 霉 利 具 有 一 定 的 渗 透 性, 表 现 为 保 护 和 铲 除 作 用, 能 够 抑 制 孢 子 萌 发 和 菌 丝 生 长, 对 灰 霉 孢 属 和 核 盘 菌 属 引 起 的 病 害 有 特 效 ; 其 中 异 菌 脲 的 商 品 名 为 扑 海 因, 是 一 种 广 谱 的 叶 面 接 触 性 杀 菌 剂, 它 对 葡 萄 孢 属 链 核 盘 菌 属 和 核 盘 菌 属 真 菌 有 效, 同 时 对 链 格 孢 属 和 丝 核 菌 属 真 菌 也 有 效, 常 用 作 叶 面 喷 雾, 有 时 用 作 产 后 浸 渍 和 种 子 处 理, 防 治 小 麦 黑 穗 病 和 马 铃 薯 种 薯 黑 痣 病, 另 外 对 柑 橘 储 藏 期 的 褐 色 和 黑 色 蒂 腐 病 青 绿 霉 腐 烂 病 也 有 效 腐 霉 利 主 要 用 于 防 治 黄 瓜 番 茄 草 莓 等 作 物 的 灰 霉 病 和 油 菜 莴 苣 菌 核 病 等 第 三 节 内 吸 性 杀 菌 剂 内 吸 性 杀 菌 剂 在 整 个 杀 菌 剂 的 发 展 过 程 中 占 有 非 常 重 要 的 地 位, 大 多 品 种 生 物 活 性 优 异, 内 吸 传 导 性 强, 可 以 被 植 物 的 叶 片 和 根 吸 收, 并 在 植 物 组 织 中 通 过 木 质 部 输 导 而 在 植 株 体 内 达 到 系 统 分 布 内 吸 性 杀 菌 剂 的 出 现, 改 变 了 人 类 对 于 已 经 发 生 或 流 行 的 病 害 无 能 为 力 的 被 动 状 况, 在 植 物 罹 病 之 后 施 用 仍 能 起 到 有 效 地 防 治 作 用 根 据 其 内 吸 传 导 的 作 用 方 式, 很 多 内 吸 性 杀 菌 剂 可 以 采 用 种 子 处 理, 苗 木 浸 根, 土 壤 处 理, 地 上 部 喷 施, 直 接 注 射 树 干 等 多 种 使 用 方 式 来 有 效 防 治 植 物 病 害 同 时 由 于 大 多 内 吸 性 杀 菌 剂 均 为 位 点 专 化 性 杀 菌 剂, 因 此, 很 多 靶 标 病 原 菌 只 要 通 过 简 单 的 突 变, 可 能 在 几 年 内 就 对 频 繁 使 用 的 各 种 杀 菌 剂 出 现 抗 药 性 因 此, 人 类 制 定 了 相 应 的 治 理 策 略 来 延 长 内 吸 性 杀 菌 剂 的 使 用 寿 命, 与 广 谱 保 护 性 杀 菌 剂 复 配 使 用 即 是 其 中 的 一 种 重 要 方 法 目 前 生 产 中 广 泛 使 用 的 内 吸 性 杀 菌 剂 种 类 很 多, 根 据 其 化 学 活 性 结 构 和 作 用 机 制 主 要 分 为 以 下 几 种 一 羧 酰 替 苯 胺 类 1 概 述 1960 年 由 UIRYAL 公 司 实 验 室 发 现 了 萎 锈 灵 的 内 吸 杀 菌 活 性,1966 年 在 大 田 试 验 中 确 定 了 药 效 并 在 加 拿 大 的 埃 尔 朱 拉 建 厂 投 产, 自 此 拉 开 了 内 吸 性 杀 菌 剂 研 发 和 应 用 的 序 幕 萎 锈 灵 被 认 为 是 第 一 个 具 有 应 用 价 值 的 内 吸 性 杀 菌 剂, 控 制 当 时 难 于 防 治 的 大 小 麦 散 黑 穗 和 锈 病 至 今 仍 在 广 泛 使 用, 其 研 究 成 功, 不 仅 促 进 了 该 类 杀 菌 剂 的 研 发, 而 且 也 推 动 了 其 它 类 型 内 吸 性 杀 菌 剂 地 研 究 和 开 发, 紧 随 其 后 的 苯 并 咪 唑 类 杀 菌 剂 即 其 中 一 例 主 要 代 表 品 种 包 括 萎 锈 灵 氧 化 萎 锈 灵 和 拌 种 灵 101

C H S 萎 锈 灵 (carboxin) C H S 氧 化 萎 锈 灵 (oxycarboxin) H 2 S 2 作 用 方 式 与 毒 理 H 拌 种 灵 (seedvax) I C H 麦 锈 灵 (benodanil) 羧 酰 替 苯 胺 类 杀 菌 剂 为 呼 吸 抑 制 剂 可 以 在 真 菌 细 胞 中 有 选 择 性 地 积 累, 最 终 抑 制 线 粒 体 呼 吸 中 重 要 的 琥 珀 酸 脱 氢 酶 的 活 性 氧 化 萎 锈 灵 作 用 位 点 与 萎 锈 灵 相 似, 但 该 药 剂 对 孢 子 的 萌 发 不 产 生 完 全 抑 制 作 用, 而 是 延 缓 了 孢 子 萌 发 的 时 间, 抑 制 芽 管 的 伸 长 icobifen 也 是 一 种 新 的 酰 替 苯 胺 类 杀 菌 剂, 抑 制 线 粒 体 呼 吸 和 能 量 合 成, 可 在 层 间 移 动 和 向 上 移 动, 可 以 防 治 多 种 作 物 的 子 囊 菌 病 害 3 生 物 活 性 和 应 用 用 于 棉 花 花 生 蔬 菜 和 甜 菜 等 作 物 的 种 子 处 理, 对 担 子 菌 引 起 的 真 菌 病 害 特 效 可 防 治 由 丝 核 菌 引 起 的 立 枯 病 和 各 种 谷 类 作 物 的 黑 穗 病, 或 防 治 叶 锈 豆 锈 病 和 黄 萎 病 对 作 物 出 苗 安 全, 具 有 促 进 种 子 萌 发 和 生 长 的 作 用 萎 锈 灵 在 土 壤 中 和 植 物 体 内 极 易 被 氧 化 成 完 全 失 效 的 亚 砜 衍 生 物, 持 效 期 短, 很 少 用 于 叶 面 喷 洒 防 治 麦 类 锈 病 在 生 产 应 用 中 萎 锈 灵 通 常 可 以 与 其 它 杀 菌 剂 混 用, 可 以 扩 大 防 治 谱, 延 缓 抗 药 性 的 产 生, 其 相 互 增 效 作 用 也 较 明 显 卫 福 200, 即 是 萎 锈 灵 和 福 美 双 的 最 具 代 表 性 的 复 配 产 品, 在 世 界 领 域 被 广 泛 用 于 多 种 作 物 的 种 子 处 理 之 中 氧 化 萎 锈 灵 在 体 外 活 性 差 于 萎 锈 灵, 但 在 体 内 较 其 稳 定, 适 用 于 需 长 期 治 疗 和 保 护 的 病 害, 其 对 谷 物 锈 病 和 豆 锈 病 的 活 性 高 于 萎 锈 灵 二 苯 并 咪 唑 类 1 概 述 自 1968 年 发 现 苯 菌 灵 具 有 防 治 植 物 真 菌 病 害 的 优 良 特 性 以 后, 其 他 苯 并 咪 唑 类 杀 菌 剂 也 被 开 发 应 用 到 植 物 病 害 的 防 治, 如 1969 年 开 发 的 多 菌 灵 和 1971 年 开 发 的 甲 基 硫 菌 灵, 以 及 先 前 开 发 的 噻 菌 灵 和 麦 穗 宁 苯 并 咪 唑 类 杀 菌 剂 的 母 体 结 构 是 含 有 苯 并 咪 唑 环 的 活 性 部 分, 该 类 杀 菌 102

剂 系 列 产 品 先 后 问 世, 标 志 着 人 类 采 用 化 学 药 剂 控 制 植 物 病 害 的 重 大 突 破 自 此 内 吸 性 杀 菌 剂 的 研 发 取 得 了 突 破 性 进 展 CH(CH 2 ) 3 苯 菌 灵 (benomyl) HC 多 菌 灵 (carbendazim) HC S 麦 穗 宁 (fuberidazole) 噻 菌 灵 (thiabendazole) 该 类 杀 菌 剂 中 的 硫 菌 灵 和 甲 基 硫 菌 灵 从 化 学 结 构 上 不 含 苯 并 咪 唑 类 环, 但 它 们 在 代 谢 过 程 中 经 过 环 化 后 转 化 成 多 菌 灵 起 作 用, 苯 并 咪 唑 类 杀 菌 剂 都 有 共 同 的 衍 生 物 多 菌 灵 或 它 的 乙 基 同 系 物 乙 基 多 菌 灵, 这 是 与 病 菌 相 互 作 用 的 最 终 化 合 物, 因 此 它 们 具 有 相 同 的 作 用 机 理 和 抑 菌 谱 S H C HCC 2 H 5 HCSHC H C HCC 2 H 5 S 硫 菌 灵 (thiophanate) HCSHC 甲 基 硫 菌 灵 (thiophanate-methyl) 苯 并 咪 唑 类 杀 菌 剂 在 生 产 上 广 泛 使 用 后 不 久 就 出 现 了 抗 药 性 问 题, 至 今 报 道 对 苯 并 咪 唑 类 杀 菌 剂 产 生 耐 药 性 的 植 物 病 原 真 菌 至 少 有 56 个 属 的 数 百 种 真 菌, 抗 药 性 产 生 的 速 率 与 药 剂 的 选 择 以 及 植 物 病 害 类 型 密 切 相 关, 抗 性 菌 株 也 常 常 表 现 出 对 这 类 化 合 物 具 有 交 互 抗 药 性 目 前 抗 药 性 已 成 为 制 约 这 类 杀 菌 剂 被 继 续 使 用 的 最 主 要 的 因 素, 这 类 杀 菌 剂 中 的 一 些 品 种 在 欧 盟 已 被 限 用 或 禁 用, 大 多 国 家 仍 然 按 照 抗 性 治 理 措 施 的 要 求, 对 其 进 行 合 理 而 广 泛 地 使 用, 目 前 多 菌 灵 仍 然 排 名 在 我 国 出 口 农 药 前 列 2 结 构 与 生 物 活 性 苯 并 咪 唑 类 杀 菌 剂 的 分 子 中 都 含 有 1.3- 苯 并 咪 唑 母 核 根 据 咪 唑 环 中 C-2 原 子 上 取 代 基 的 不 同, 分 为 两 种 类 型 : 第 一 类 为 杂 环 取 代 基, 如 呋 喃 基 取 代 后 开 发 出 的 麦 穗 宁, 噻 唑 基 取 代 后 开 发 出 的 涕 必 灵 等 ; 第 二 类 为 胺 基 甲 酸 酯 基 取 代 或 者 经 过 降 解 可 以 形 成 该 种 形 式 的 化 合 物, 其 中 包 括 多 菌 灵, 苯 菌 灵, 硫 菌 灵 和 甲 基 硫 菌 灵 等 由 于 大 多 数 成 员 都 能 转 化 成 共 同 的 衍 生 物 多 菌 灵 或 它 的 乙 基 同 系 物 乙 基 多 菌 灵, 因 而 具 有 相 似 的 作 用 机 制 和 防 治 谱, 而 咪 唑 环 中 -1 原 子 上 侧 链 103

的 存 在, 由 此 也 赋 予 不 同 品 种 在 渗 透 性 生 物 活 性 等 方 面 的 差 别 苯 并 咪 唑 母 核 苯 并 咪 唑 类 杀 菌 剂 为 安 全 广 谱 内 吸 性 杀 菌 剂, 对 大 多 数 子 囊 菌 半 知 菌 担 子 菌 引 起 的 植 物 病 害 有 特 效 但 对 细 菌 卵 菌 和 半 知 菌 中 的 交 链 孢 长 蠕 孢 和 轮 枝 孢 菌 等 无 效 由 于 具 内 吸 并 向 顶 输 导 性 能, 故 可 用 于 种 子 处 理 土 壤 处 理 或 地 上 部 茎 叶 喷 雾 病 原 菌 易 对 该 类 杀 菌 剂 产 生 抗 药 性 和 交 互 抗 性 噻 菌 灵 通 常 用 于 产 后 病 害 的 防 治, 如 防 治 贮 藏 期 柑 橘 苹 果 梨 香 蕉 土 豆 和 南 瓜 上 腐 烂 病 柑 橘 绿 霉 病 芒 果 炭 疽 病 和 苹 果 青 霉 病 等 甲 基 硫 菌 灵 常 用 于 防 治 草 皮 病 害, 喷 雾 防 治 白 粉 病 和 灰 霉 病, 另 外 还 可 以 防 治 许 多 叶 片 和 果 实 斑 点 病 疮 痂 病 和 腐 烂 病 它 也 可 通 过 土 壤 处 理, 从 而 防 治 土 传 病 害 该 类 杀 菌 剂 通 常 可 与 福 美 双 百 菌 清 代 森 锰 锌 抑 菌 脲 粉 唑 醇 戊 唑 醇 烯 唑 醇 丁 苯 吗 啉 乙 烯 菌 核 利 甲 霜 灵 咪 鲜 胺 等 混 剂 对 人 蓄 低 毒 3 毒 理 苯 并 咪 唑 类 杀 菌 剂 的 作 用 方 式 与 秋 水 仙 素 的 十 分 相 似, 在 病 原 物 细 胞 分 裂 过 程 中, 药 剂 可 与 纺 锤 丝 的 β- 微 管 蛋 白 相 结 合, 从 而 干 扰 细 胞 核 的 有 丝 分 裂, 导 致 真 菌 细 胞 内 染 色 体 加 倍 这 类 药 剂 作 用 位 点 单 一, 选 择 性 较 强, 病 原 菌 容 易 对 其 产 生 抗 药 性 三 有 机 磷 类 1 概 述 有 机 磷 农 药 的 发 展 始 于 20 世 纪 40 年 代, 早 期 开 发 的 系 列 产 品 主 要 是 作 为 神 经 毒 剂 的 有 机 磷 杀 虫 剂 早 在 50 年 代 初, 荷 兰 的 Philips-Duphar B. V.( 苏 利 浦 一 杜 发 ) 公 司 发 现 威 菌 磷 的 内 吸 性 杀 菌 活 性, 进 行 了 探 索 性 研 究,1960 年 申 报 了 专 利 并 进 行 了 商 品 化 生 产 这 是 第 一 个 磷 酰 胺 类 的 内 吸 性 杀 菌 剂, 它 对 白 粉 病 有 特 效, 并 能 兼 治 蚜 虫 和 螨 类 60 年 代 末 与 70 年 代 中 期, 是 有 机 磷 农 药 研 发 的 重 要 时 期, 除 了 大 量 有 机 磷 杀 虫 剂 的 涌 现 外, 在 杀 菌 剂 除 草 剂 杀 线 虫 剂 和 植 物 生 长 调 节 剂 等 方 面 也 都 研 制 出 了 相 关 品 种 并 实 现 工 业 化 生 产 有 机 磷 杀 菌 剂 主 要 品 种 有 1965 年 日 本 Ihara 公 司 和 1968 年 日 本 组 合 化 学 公 司 分 别 开 发 的 稻 瘟 净 和 异 稻 瘟 净,1966 年 由 道 化 学 (Dow Chemical) 公 司 开 发 的 灭 菌 磷,1968 年 由 拜 耳 (Bayer) 公 司 推 广 的 敌 瘟 磷 ( 克 瘟 散 ) 以 及 70 年 代 由 Rhone-Poulenc Agrochimie 公 司 开 发 的 三 乙 膦 酸 铝 ( 乙 磷 铝 ),80 年 代 日 本 住 友 化 学 公 司 和 英 国 FBC 公 司 开 发 的 甲 基 立 枯 磷 定 菌 磷 等 十 几 个 个 品 种, 但 有 机 磷 杀 菌 剂 品 种 不 如 有 机 磷 杀 虫 剂 那 样 多 而 重 要, 有 些 化 合 物 也 因 应 用 范 围 小 等 原 因 未 商 品 化 或 不 再 作 为 杀 菌 剂 使 用, 而 稻 瘟 净 异 稻 瘟 净 敌 瘟 磷 甲 基 立 枯 磷 乙 磷 铝 等 品 种 则 在 全 球 的 植 物 病 害 防 治 中 发 挥 了 重 要 的 作 用 有 些 品 种 至 今 仍 在 世 界 范 围 内 防 范 使 104

用 H 5 C 2 ( ) 2 ( ) 2 P S P S H 2 威 菌 磷 (triamiphos) 敌 瘟 磷 (edifenphos) CH 2 S P C 2 H 5 C 2 H 5 ( ) 2 CH ( ) 2 CH P SCH 2 稻 瘟 净 (EBP) 异 稻 瘟 净 (IBP, iprobenfos) CH3 S P CH3 CH3CH2 P Al CH3 H 3 甲 基 立 枯 磷 (tolclofos methy1) 三 乙 膦 酸 铝 (fosetyl-aluminium) 有 机 磷 杀 菌 剂 毒 性 一 般 为 低 到 中 等, 不 同 于 大 多 有 机 磷 杀 虫 剂 那 样 具 有 高 毒 的 特 征, 但 因 为 其 一 般 具 有 难 闻 的 气 味, 化 学 稳 定 性 差, 在 保 护 性 方 面 不 如 百 菌 消 代 森 锰 锌 等 品 种, 在 内 吸 性 方 面 又 不 及 三 唑 类 杀 菌 剂 的 性 能 优 越, 近 年 来 在 很 多 国 家 逐 渐 淡 出 了 历 史 舞 台 但 结 合 有 机 磷 类 杀 菌 剂 广 谱 经 济 低 残 留 和 对 作 物 不 易 产 生 药 害 等 的 优 势, 有 些 国 家 也 在 积 极 寻 求 通 过 结 构 改 造 或 加 工 剂 型 改 进, 使 之 能 够 克 服 其 固 有 的 缺 憾, 在 全 球 的 植 物 保 护 中 继 续 发 挥 作 用 2 有 机 磷 杀 菌 剂 分 类 和 构 效 关 系 根 据 化 学 结 构, 有 机 磷 杀 菌 剂 主 要 有 三 类 : 包 括 硫 代 磷 酸 酯 类 中 的 硫 赶 磷 酸 酯 类 和 硫 逐 磷 酸 酯 类 杀 菌 剂, 磷 酰 胺 类 有 机 磷 杀 菌 剂 和 金 属 有 机 磷 化 合 物 其 中 稻 瘟 净 异 稻 瘟 净 敌 瘟 磷 均 属 于 硫 赶 磷 酸 酯 类 杀 菌 剂 此 类 杀 菌 剂 在 化 学 结 构 上 为 硫 赶 型 酯, 且 苯 环 是 通 过 S 或 S-CH 2 与 P 原 子 连 结 成 S- 苯 基 酯 或 S- 苄 基 酯, 对 水 稻 稻 瘟 病 菌 具 有 较 强 的 抑 菌 作 用 ; 定 菌 磷 和 甲 基 立 枯 磷 为 硫 逐 磷 酸 酯 类 杀 菌 剂, 其 在 在 化 学 结 构 上 为 硫 逐 型 酯, 对 稻 瘟 病 菌 抑 菌 活 性 较 差, 而 分 别 对 白 粉 病 菌 和 立 枯 病 菌 具 有 较 高 生 物 活 性 S P S C P C 105

硫 赶 型 酯 硫 逐 型 酯 威 菌 磷 为 磷 酰 胺 类 杀 菌 剂, 在 化 学 机 构 上 含 有 磷 酰 基, 具 有 杀 菌 活 性, 兼 有 杀 虫 杀 螨 作 用 ; 三 乙 膦 酸 铝 为 目 前 唯 一 的 金 属 有 机 磷 类 杀 菌 剂, 杀 菌 谱 广, 是 第 一 个 可 以 防 治 卵 菌 病 害 的 内 吸 性 杀 菌 剂 品 种, 也 是 第 一 个 具 有 向 基 和 向 顶 双 向 传 导 的 内 吸 性 杀 菌 剂 3 理 化 性 质 和 毒 性 硫 赶 磷 酸 酯 类 杀 菌 剂 原 药 均 为 黄 色 透 明 液 体, 带 有 特 殊 臭 味 稻 瘟 净 和 异 稻 瘟 净 对 光 照 和 热 条 件 下 比 较 稳 定, 对 酸 稳 定, 遇 碱 易 分 解, 长 时 间 处 于 高 温 状 态 也 易 造 成 分 解, 综 合 比 较 异 稻 瘟 净 比 稻 瘟 净 更 为 稳 定, 对 高 等 动 物 毒 性 低, 对 人 畜 急 性 胃 毒 毒 性 属 中 等 ; 敌 瘟 磷 在 自 然 条 件 下 稳 定, 在 强 酸 强 碱 条 件 下 水 解, 水 溶 液 不 稳 定, 经 24h 则 分 解 失 效, 属 中 等 毒 性 杀 菌 剂 硫 逐 磷 酸 酯 类 杀 菌 剂 甲 基 立 枯 磷 原 药 为 无 色 至 浅 棕 色 固 体, 几 乎 不 溶 于 水, 易 溶 于 多 种 有 机 溶 剂 对 光 热 和 潮 湿 均 较 稳 定, 贮 存 稳 定 性 良 好 对 人 畜 低 毒 而 定 菌 磷 则 为 中 等 毒 性, 并 可 在 植 物 体 内 转 化 为 毒 性 更 强 的 物 质 (6- 乙 氧 基 羰 基 -5- 甲 基 吡 唑 基 并 嘧 啶 ); 磷 酰 胺 类 杀 菌 剂 威 菌 磷 为 白 色 无 味 固 体, 几 乎 不 溶 于 水, 可 溶 于 大 多 数 有 机 溶 剂 中 在 中 性 或 弱 碱 性 条 件 下 于 室 温 时 稳 定, 遇 强 酸 则 迅 速 水 解 对 高 等 动 物 毒 性 高, 雄 性 大 鼠 急 性 经 口 服 LD 50 为 20mg/kg; 白 兔 急 性 经 皮 LD 50 为 1.5~3g/kg, 对 皮 肤 无 刺 激 金 属 有 机 磷 类 杀 菌 剂 三 乙 膦 酸 铝 原 药 为 白 色 至 淡 黄 色 粉 末 20 条 件 下 水 中 溶 解 度 为 120g/L, 在 强 酸 强 碱 条 件 下 水 解 属 低 毒 杀 菌 剂 无 致 畸 诱 变 和 致 癌 作 用 4 毒 理 稻 瘟 净 异 稻 瘟 净 敌 瘟 磷 均 属 于 硫 赶 磷 酸 酯 类 杀 菌 剂 主 要 通 过 影 响 细 胞 膜 上 的 卵 磷 酯 合 成 过 程 的 甲 基 转 移 酶 的 活 性, 而 表 现 为 对 细 胞 壁 合 成 的 影 响 定 菌 磷 和 甲 基 立 枯 磷 等 硫 逐 磷 酸 酯 类 杀 菌 剂 作 用 机 制 则 是 抑 制 DA RA 和 蛋 白 质 的 生 物 合 成, 以 及 氧 的 吸 收 磷 酰 胺 类 杀 菌 剂 威 菌 磷 对 白 粉 病 菌 的 抑 制 作 用 主 要 表 现 在 影 响 吸 器 的 形 成 过 程 并 作 用 于 寄 主 的 代 谢, 扰 乱 寄 主 和 病 原 间 的 互 作 金 属 有 机 磷 类 杀 菌 剂 三 乙 膦 酸 铝 对 靶 标 菌 除 了 直 接 的 抑 菌 作 用 外,Bempeix 等 1981 年 的 研 究 结 果 表 明, 其 防 病 作 用 可 能 是 通 过 诱 导 寄 主 植 物 体 内 产 生 酚 类 和 陪 半 萜 类 的 物 质, 而 增 强 了 寄 主 的 抗 病 能 力 5 生 物 活 性 与 应 用 (1) 生 物 活 性 : 有 机 磷 类 杀 菌 剂 均 具 有 内 吸 性, 兼 有 保 护 和 治 疗 作 用 根 据 其 构 效 关 系 的 特 点, 防 治 谱 不 尽 相 同 1 其 中 有 些 品 种 具 有 防 病 并 可 兼 治 害 虫 : 硫 赶 磷 酸 酯 类 杀 菌 剂 主 要 用 于 106

防 治 稻 瘟 病, 并 可 兼 治 稻 飞 虱 叶 蝉, 对 水 稻 小 粒 菌 核 病 纹 枯 病 颖 枯 病 和 玉 米 大 小 斑 病 也 有 效 异 稻 瘟 净 药 效 高 于 稻 瘟 净, 持 效 期 长, 且 无 残 留 敌 瘟 磷 用 途 与 稻 瘟 净 异 稻 瘟 净 相 同, 对 稻 瘟 病 菌 孢 子 萌 发 的 抑 制 作 用 高 于 稻 瘟 净 和 异 稻 瘟 净, 但 治 疗 作 用 不 及 异 稻 瘟 净 ; 威 菌 磷 对 大 麦 苹 果 和 玫 瑰 等 植 物 白 粉 病 菌 具 有 活 性, 并 兼 有 杀 虫 杀 螨 活 性 ; 定 菌 磷 主 要 用 于 防 治 谷 物 瓜 菜 苹 果 和 观 赏 植 物 的 白 粉 病, 持 效 期 长 达 21d, 并 具 有 有 一 定 的 杀 虫 杀 螨 杀 线 虫 活 性, 也 可 用 于 防 治 菊 属 植 物 上 潜 叶 蝇 2 广 谱 杀 菌 活 性 : 甲 基 立 枯 灵 对 罗 氏 白 绢 菌 丝 核 菌 玉 米 黑 粉 菌 灰 霉 菌 核 盘 菌 禾 谷 全 蚀 菌 和 青 霉 菌 均 有 效, 特 别 对 立 枯 丝 核 菌 有 特 效, 可 用 于 多 种 作 物 苗 期 的 立 枯 病 菌 核 病 和 雪 腐 病 的 防 治, 效 果 优 异 但 对 疫 霉 菌 腐 霉 菌 镰 刀 菌 和 黄 萎 轮 枝 菌 无 效 3 三 乙 膦 酸 铝 是 第 一 个 双 向 传 导 的 内 吸 性 杀 菌 剂, 进 入 植 物 体 内 移 动 迅 速 并 且 持 效 期 长, 根 据 作 物 种 类 的 不 同, 药 效 可 维 持 4 周 至 4 个 月 防 病 谱 广, 是 防 治 真 菌 和 卵 菌 病 害 的 重 要 品 种, 对 霜 霉 病 菌 疫 霉 病 菌 白 粉 病 菌 菌 核 病 菌 均 有 较 高 的 防 效 (2) 应 用 : 异 稻 瘟 净 适 用 于 水 田 水 面 施 药, 由 根 部 及 水 面 下 的 叶 鞘 吸 收 后 传 导 迅 速, 水 面 施 药 3 天 后 即 可 见 效 果,5-7 天 内 吸 量 达 到 最 大, 在 水 中 药 效 可 维 持 3-4 周 其 防 效 是 叶 面 喷 施 的 2-3 倍 定 菌 磷 极 易 被 植 物 叶 部 所 吸 收 并 在 植 物 内 传 导, 但 不 能 充 分 被 植 物 根 部 或 种 子 吸 收, 因 此 主 要 用 于 地 上 部 喷 洒 使 用 甲 基 立 枯 灵 则 可 采 用 土 壤 处 理 拌 种 浸 种 或 叶 面 喷 雾 等 多 种 方 式 三 乙 膦 酸 铝 除 叶 面 喷 施, 也 可 作 灌 根 浸 渍 方 法 施 用 四 酰 苯 胺 类 1 概 述 酰 苯 胺 类 杀 菌 剂 是 1973 年 瑞 士 汽 巴 - 嘉 基 (Ciba - Geigy) 公 司 筛 选 除 草 剂 时 意 外 发 现 的 一 种 优 良 的 内 吸 性 杀 菌 剂, 其 对 卵 菌 特 效 甲 霜 灵 作 为 酰 苯 胺 类 杀 菌 剂 的 第 一 个 产 品, 1978 年 被 商 品 化, 随 后 系 列 产 品 得 到 开 发 该 类 药 剂 的 共 同 特 点 是 低 毒, 选 择 性 强, 只 对 卵 菌 有 效, 施 用 后 对 植 物 有 保 护 及 治 疗 作 用, 持 效 期 长, 可 达 24 周 代 表 性 品 种 有 苯 霜 灵 呋 霜 灵 甲 霜 灵 精 甲 霜 灵 恶 霜 灵 和 甲 呋 酰 胺 等 大 多 品 种 在 植 物 体 内 可 向 顶 传 导, 甲 呋 酰 胺 则 具 有 向 顶 向 基 及 侧 向 传 导 的 活 性 CH 2 HC H H 3 C 甲 霜 灵 (metalaxyl) 苯 霜 灵 (benalaxyl) 107

C CH 2 H 3 C C CH 2 甲 呋 酰 胺 (ofurance) 恶 霜 灵 (oxadixyl) 1978 年 以 色 列 用 该 类 药 剂 甲 霜 灵 防 治 黄 瓜 霜 霉 病, 一 年 后 病 菌 对 甲 霜 灵 的 抗 药 性 水 平 高 达 500 倍 以 上 ; 荷 兰 和 爱 尔 兰 用 甲 霜 灵 防 治 马 铃 薯 晚 疫 病, 至 1979 年 即 发 生 抗 药 性 引 发 晚 疫 病 大 流 行 我 国 许 多 地 区 的 卵 菌 病 害 都 对 甲 霜 灵 产 生 了 严 重 抗 性 虽 然 从 2003 年 以 来 欧 洲 已 开 始 禁 止 使 用 普 通 甲 霜 灵 单 剂, 但 以 精 甲 霜 灵 为 代 表 的 酰 苯 胺 类 杀 菌 剂 在 世 界 杀 菌 剂 市 场 中 仍 然 占 有 相 当 重 要 的 地 位 CH C C CH 2 精 甲 霜 灵 (metalaxyl-m) 精 甲 霜 灵 是 原 瑞 士 诺 华 农 化 有 限 公 司 开 发 面 市 的 第 一 个 旋 光 活 性 杀 菌 剂, 是 外 消 旋 体 甲 霜 灵 中 的 R 体 已 有 研 究 表 明,R 体 较 外 消 旋 体 具 有 更 高 的 杀 菌 活 性 更 快 的 土 壤 降 解 速 度 等 特 点, 有 利 于 减 少 施 药 次 数, 增 长 施 药 周 期, 并 增 加 了 对 使 用 者 的 安 全 性 及 与 环 境 的 相 容 性 R 体 可 用 于 种 子 土 壤 处 理 和 茎 叶 喷 雾, 用 以 防 治 包 括 马 铃 薯 晚 疫 病 在 内 的 卵 菌, 如 疫 霉 属 腐 霉 属 和 霜 霉 菌 等 引 起 的 病 害, 在 对 病 害 获 得 同 等 防 效 的 情 况 下, 其 用 量 远 远 低 于 甲 霜 灵 2 结 构 特 点 酰 苯 胺 杀 菌 剂 的 分 子 结 构 特 征 是 含 有 一 个 酰 苯 胺 基 的 骨 架 根 据 化 学 结 构 的 差 异 将 酰 苯 胺 类 杀 菌 剂 分 为 三 类, 即 酰 基 丙 氨 酸 甲 酯 类, 噁 唑 烷 酮 类 和 丁 内 酯 类 其 中 苯 霜 灵 呋 霜 灵 甲 霜 灵 和 精 甲 霜 灵 几 个 品 种 为 氨 基 丙 酸 甲 酯 类, 恶 霜 灵 为 噁 唑 烷 基 类, 甲 呋 酰 胺 为 丁 内 酯 类 3 作 用 方 式 与 毒 理 108

但 这 几 类 杀 菌 剂 均 具 有 相 近 的 作 用 方 式 和 生 物 活 性 酰 苯 胺 杀 菌 剂 作 用 机 制 为 抑 制 rra 聚 合 酶 的 活 性, 从 而 抑 制 了 rra 的 生 物 合 成 其 表 现 出 菌 体 细 胞 壁 加 厚, 影 响 病 原 菌 侵 入 后 在 菌 丝 在 体 内 的 发 育, 而 对 孢 子 囊 的 萌 发 没 有 影 响 4 生 物 活 性 和 应 用 酰 苯 胺 杀 菌 剂 为 安 全 广 谱 内 吸 性 杀 菌 剂, 安 全, 高 效, 持 效 期 长 具 有 优 良 的 保 护 治 疗 铲 除 活 性, 对 卵 菌 中 的 腐 霉 属 疫 霉 属 和 许 多 霜 霉 病 菌 有 特 效, 而 对 大 多 真 菌 无 效 大 多 品 种 向 顶 传 导 能 力 强, 甲 呋 酰 胺 具 有 双 向 传 导 的 活 性 在 病 原 物 侵 染 以 后 施 用, 仍 能 显 示 出 优 良 的 治 疗 作 用 广 泛 用 于 土 壤 或 种 子 处 理, 防 治 由 腐 霉 数 和 疫 霉 属 病 菌 引 起 的 种 子 腐 烂 和 猝 倒 病 对 人 畜 低 毒 目 前 部 分 病 原 菌 已 对 该 类 药 剂 产 生 了 明 显 的 抗 药 性, 因 此 建 议 将 该 类 药 剂 和 广 谱 保 护 性 杀 菌 剂 代 森 锰 锌 百 菌 清 和 铜 盐 等 复 配 或 混 和 使 用 五 三 唑 类 1 概 述 三 唑 类 杀 菌 剂 是 继 苯 并 咪 唑 类 之 后, 迄 今 为 止 发 展 最 快, 品 种 最 多 的 一 类 杀 菌 剂, 其 大 多 数 品 种 的 化 学 活 性 基 团 为 1,2,4- 三 唑, 也 是 麦 角 甾 醇 合 成 抑 制 剂 中 最 重 要 的 一 类 化 合 物, 具 有 高 效 广 谱 持 效 期 长 等 特 点 该 类 杀 菌 剂 的 研 发 应 该 追 溯 到 20 世 纪 60 年 代 末, 拜 耳 公 司 和 比 利 时 詹 森 公 司 首 先 报 道 了 1- 取 代 唑 类 衍 生 物 的 杀 菌 活 性 70 年 代 初, 唑 类 化 合 物 的 高 效 杀 菌 活 性 逐 渐 引 起 国 际 农 药 界 的 高 度 重 视 1974 年, 拜 耳 公 司 成 功 地 开 发 出 三 唑 酮 并 进 行 商 品 化, 标 志 着 三 唑 类 杀 菌 剂 时 代 的 到 来 随 后, 很 多 公 司 投 入 巨 资 在 三 唑 酮 的 基 础 上 进 行 了 优 化 和 研 究 开 发, 三 唑 醇 双 苯 三 唑 醇 烯 唑 醇 戊 唑 醇 和 环 唑 醇 等 一 系 列 产 品 逐 步 走 向 市 场, 显 示 出 三 唑 类 杀 菌 剂 的 巨 大 潜 力 早 期 的 三 唑 类 杀 菌 剂 三 唑 环 上 的 支 链 以 脂 肪 链 为 主, 脂 肪 链 上 的 羟 基 或 羰 基 部 分 变 成 环 氧 基 团, 主 要 防 治 对 象 以 白 粉 病, 锈 病 和 黑 星 病 为 主 HC C C H HC CH C 三 唑 酮 (triadimefon) CH 2 CH 2 C CH 2 三 唑 醇 (triadimenol) H CH C CH C 109

丙 环 唑 (propiconazole) 烯 唑 醇 (diniconazole) H CH 2 CH 2 C C H 2 C C CH 2 戊 唑 醇 (tebuconazole) 戊 环 唑 (azaconazole) 为 了 扩 大 防 治 谱, 减 少 药 剂 施 用 量, 减 缓 药 害 的 发 生 在 上 述 杀 菌 剂 研 究 基 础 上, 保 留 了 活 性 基 团 三 唑 环 的 同 时, 在 结 构 中 引 入 氟 原 子, 硅 原 子 和 硫 原 子, 也 成 为 三 唑 类 杀 菌 剂 开 发 的 另 一 个 特 点 近 年 来 一 些 品 种 还 增 加 了 杂 环 结 构 由 于 结 构 的 变 化, 使 新 开 发 的 杀 菌 剂 不 但 对 白 粉 病 和 锈 病 等 具 有 活 性, 而 且 对 灰 霉 病, 眼 纹 病 等 也 有 效, 由 此 形 成 了 第 二 代 三 唑 类 杀 菌 剂 进 入 90 年 代 后, 随 着 甲 氧 基 丙 烯 酸 酯 类 药 剂 的 开 发, 三 唑 类 杀 菌 剂 受 到 了 一 定 冲 击, 但 由 于 甲 氧 基 丙 烯 酸 酯 类 药 剂 的 抗 药 性 迅 速 发 生 发 展, 使 得 三 唑 类 杀 菌 剂 再 次 受 关 注 三 唑 类 化 合 物 一 般 具 有 几 何 异 构 和 光 学 异 构 等 立 体 结 构 因 而 不 同 异 构 体 之 间 表 现 在 抑 菌 活 性 和 植 物 生 长 调 节 活 性 方 面 的 差 别 很 大 C H 3 Si CH2 F F 氟 硅 唑 (flusilazole) 氟 环 唑 (epoxiconazole) C CH 2 (CH 2 ) 3 C CH 2 C 苯 醚 甲 环 唑 (difenoconazole) 腈 菌 唑 (myclobutanil) 截 至 2006 年, 已 开 发 的 三 唑 类 杀 菌 剂 已 有 30 多 种, 成 为 了 杀 菌 剂 家 族 中 成 员 最 多 的 一 类 品 种 其 中 包 括 一 些 优 秀 的 内 吸 性 杀 菌 剂, 如 三 唑 酮 三 唑 醇, 双 苯 三 唑 醇 苯 醚 甲 环 唑 ( 敌 萎 丹, 世 高 ) 氟 硅 唑 丙 环 唑 ( 敌 力 脱 ) 乙 环 唑 腈 菌 唑 环 唑 醇 和 戊 唑 醇 等 均 为 菌 体 内 麦 角 甾 醇 合 成 过 程 中 C-14 脱 甲 基 化 的 抑 制 剂 除 三 唑 类 杀 菌 剂 之 外, 杀 菌 剂 中 还 有 几 类 麦 角 甾 醇 合 成 抑 制 剂 根 据 作 用 的 主 要 靶 标 位 点, 可 以 分 为 : 脱 甲 基 抑 制 剂 (DMIs) 吗 啉 类 和 哌 啶 类 化 合 物 其 中 脱 甲 基 抑 制 剂 包 括 了 三 唑 类 咪 唑 类 吡 啶 类 嘧 啶 类, 这 些 化 合 物 在 结 构 上 有 一 个 共 同 的 特 点 就 是 至 少 具 有 一 个 含 有 一 对 自 110

由 电 子 的 氮 原 子 杂 环, 它 们 的 作 用 机 制 也 被 证 实 是 抑 制 真 菌 麦 角 甾 醇 生 物 合 成 中 细 胞 色 素 p450 加 单 氧 酶 催 化 的 脱 甲 基 反 应, 故 此 这 几 类 杀 菌 剂 被 称 为 脱 甲 基 化 抑 制 剂 Eli Lilly 公 司 70 年 代 开 发 了 3 个 嘧 啶 类 杀 菌 剂 品 种 分 别 为 : 嘧 菌 醇 氯 苯 嘧 啶 醇 和 氟 苯 嘧 啶 醇 吡 啶 类 杀 菌 剂 的 代 表 品 种 有 1975 年 开 发 的 丁 赛 特 和 1986 开 发 的 啶 斑 肟 咪 唑 类 杀 菌 剂 的 代 表 品 种 有 抑 霉 唑 咪 鲜 胺 菌 灭 腈 和 氟 菌 唑 其 中 抑 霉 唑 和 咪 鲜 胺 被 广 泛 用 于 生 产 中 由 长 蠕 孢 属 镰 孢 霉 属 和 壳 针 孢 属 等 引 起 的 真 菌 病 害, 以 及 采 后 果 品 上 的 病 害 防 治 CH 2 CH CH 2 CH 2 CH 2 咪 鲜 胺 (prochloraz) 抑 霉 唑 (imazalil) 吗 啉 类 的 十 三 吗 啉 和 十 二 吗 啉 分 别 于 1965 年 和 1969 年 开 发 用 来 防 治 植 物 白 粉 病 二 十 世 纪 八 十 年 代 初 又 开 发 了 丁 苯 吗 啉 Baloch 等 1984 年 分 别 用 十 三 吗 啉 丁 苯 吗 啉 和 苯 锈 啶 处 理 玉 米 黑 粉 菌 和 啤 酒 酵 母, 经 过 对 菌 体 中 不 同 组 分 甾 醇 的 变 化 的 细 致 分 析 认 为, 这 三 种 杀 菌 剂 在 菌 体 麦 角 甾 醇 生 物 合 成 中 的 作 用 靶 标 为 8-7 异 构 化 酶 和 14 还 原 酶 上 述 吗 啉 类 杀 菌 剂 均 具 有 立 体 异 构 体, 已 知 十 三 吗 啉 的 顺 式 和 反 式 活 性 相 当, 而 丁 苯 吗 啉 主 要 是 顺 式 起 杀 菌 作 用 由 于 三 唑 类 杀 菌 剂 的 影 响, 使 吗 啉 类 杀 菌 剂 未 能 形 成 相 当 的 市 场, 开 发 的 品 种 也 很 少, 至 20 世 纪 80 年 代 之 后, 国 外 再 未 有 新 的 吗 啉 类 杀 菌 剂 出 现 (CH 2 )n ( ) 3 C n=10,11,12(60%~70%) 或 13 十 三 吗 啉 (tridemorph) 丁 苯 吗 啉 (fenpropimorph) 2 结 构 与 活 性 三 唑 类 杀 菌 剂 化 学 结 构 共 同 特 点 是 主 链 上 含 有 羟 基 ( 酮 基 ) 取 代 苯 基 和 1,2,4- 三 唑 基 团 化 合 物 早 期 的 三 唑 类 杀 菌 剂 三 唑 环 上 的 支 链 以 脂 肪 链 为 主, 脂 肪 链 上 的 羟 基 或 羰 基 部 分 变 成 环 氧 基 团, 主 要 防 治 对 象 以 白 粉 病 和 锈 病 为 主 如 三 唑 酮 三 唑 醇 烯 唑 醇 戊 唑 醇 和 环 唑 醇 等 随 后 为 了 扩 大 防 治 对 象 和 提 高 其 生 物 活 性, 通 过 在 支 链 上 进 一 步 改 进, 将 脂 肪 链 上 的 羟 基 或 羰 基 部 分 变 成 环 氧 基 或 引 入 氟 原 子 氰 基 等, 也 可 在 脂 肪 链 中 掺 入 S,,P 等 杂 原 子 或 由 S 构 成 噻 唑 环, 由 此 形 成 含 有 硫 醚 或 烯 胺 等 新 三 唑 类 化 合 物, 使 得 三 唑 类 杀 菌 剂 的 防 治 谱 药 效 均 有 不 同 程 度 的 扩 大 提 高 基 于 三 唑 类 化 合 物 对 受 体 的 专 一 性 与 空 间 作 用 的 稳 定 性, 三 唑 类 化 合 物 在 构 效 关 系 上 往 往 表 现 出 结 构 相 似 的 化 合 物, 不 同 取 代 基 导 致 化 合 物 活 性 显 著 不 同 ; 结 构 相 同 的 化 合 111

物, 不 同 的 Z-E 异 构 体, 光 学 异 构 活 性 也 明 显 不 同, 因 此 对 构 效 关 系 进 行 研 究, 无 疑 是 设 计 合 成 高 活 性 三 唑 类 化 合 物 的 最 有 效 途 径 之 一 三 唑 类 杀 菌 剂 持 效 期 长, 一 般 可 达 3-6 周, 三 唑 酮 等 进 行 土 壤 处 理, 持 效 期 可 达 16 周 ; 高 效 广 谱, 施 药 量 非 常 低, 大 田 用 药 量 仅 为 传 统 保 护 性 杀 菌 剂 用 量 的 10% 左 右 除 对 卵 菌 无 活 性 外, 对 子 囊 菌 门 担 子 菌 门 和 半 知 菌 门 的 病 原 菌 均 有 一 定 效 果 主 要 用 于 防 治 各 种 锈 病 及 白 粉 病, 对 麦 类 根 腐 病 黑 穗 病 叶 枯 病 全 蚀 病 亦 有 较 好 的 防 效 可 用 于 叶 面 喷 洒 及 种 子 和 土 壤 处 理, 多 数 品 种 具 有 立 体 选 择 性 活 性 特 点, 并 具 有 一 定 的 植 物 生 长 调 节 活 性, 早 期 开 发 的 一 些 品 种, 如 三 唑 酮 三 唑 醇 烯 唑 醇 和 丙 环 唑 等 对 双 子 叶 植 物 具 有 明 显 的 抑 制 作 用, 当 用 于 种 子 或 土 壤 处 理 时, 如 使 用 不 慎, 易 产 生 药 害 3 作 用 方 式 与 毒 理 三 唑 类 杀 菌 剂 内 吸 性 强, 大 多 品 种 具 有 较 强 的 向 顶 性 传 导 活 性, 及 显 著 的 保 护 和 治 疗 作 用 作 用 机 制 是 由 于 三 唑 类 化 合 物 的 含 氮 杂 环 部 分 的 氮 子 与 细 胞 色 素 P- 450 的 铁 离 子 结 合, 抑 制 从 羊 毛 甾 醇 到 麦 角 甾 醇 的 生 物 合 成, 破 坏 菌 体 细 胞 膜 功 能, 从 而 达 到 抑 菌 作 用, 因 此 称 之 为 麦 角 甾 醇 生 物 合 成 抑 制 剂 与 此 同 时, 三 唑 类 化 合 物 降 低 了 植 物 中 的 赤 霉 素 的 活 性, 具 有 植 物 生 长 调 节 剂 的 作 用 六 嗜 球 果 伞 素 类 或 QoI 杀 菌 剂 1 概 述 早 在 20 世 纪 60 年 代, 捷 克 科 学 家 Musilek V 等 人 在 一 种 蘑 菇 (udemansiella mucida) 中 首 次 发 现 了 strobilurina, 并 将 这 种 物 质 用 于 治 疗 人 类 的 皮 肤 病 直 至 1981 年,Becker 等 报 道 了 Strobilurin A Strobilurin B udemansina MyxothiazoleA 等 衍 生 物 的 抗 菌 活 性 和 新 颖 的 作 用 机 制 后, 才 引 起 农 药 研 究 者 的 普 遍 关 注 C C strobilurin A oudemansin A S S CH2 myxothiazol A 112

至 目 前 为 止, 已 经 报 道 有 30 多 个 此 类 抗 生 素, 其 中 Strobilurin 类 14 个 由 于 天 然 抗 生 素 strobilurin A 的 光 稳 定 性 差, 见 光 分 解 易 挥 发 等 不 良 物 理 特 性, 不 能 直 接 应 用 于 田 间, 于 是 捷 利 康 和 巴 斯 夫 公 司 对 StrobilurinA 的 结 构 进 行 了 大 量 的 研 究, 于 1992 年 分 别 开 发 出 甲 氧 丙 烯 酸 酯 类 杀 菌 剂 嘧 菌 酯 和 醚 菌 酯 由 于 该 类 杀 菌 剂 具 有 广 谱 的 杀 菌 活 性, 独 特 的 作 用 机 制 和 高 效 安 全 等 优 点, 引 起 了 全 世 界 各 大 农 药 公 司 的 开 发 热 情 到 目 前 为 止 已 有 10 余 种 已 经 商 品 化 或 即 将 商 品 化 的 甲 氧 基 丙 烯 酸 酯 类 杀 菌 剂 品 种 H 3 C 嘧 菌 酯 (azoxystrobin) H 3 C 醚 菌 酯 (kresoxim-methyl) 1998 年 发 现 了 肟 菌 酯,1999 年 拜 耳 将 该 产 品 推 向 市 场 ;2000 年 发 现 2001 年 率 先 在 德 国 登 记 的 啶 氧 菌 酯 是 又 一 重 要 品 种, 该 产 品 主 要 用 于 谷 物, 对 小 麦 叶 枯 病 网 斑 病 和 云 纹 病 有 较 其 它 strobilurins 类 杀 菌 剂 更 强 的 传 导 和 治 疗 效 果 巴 斯 夫 公 司 继 1996 年 向 市 场 推 出 醚 菌 酯 以 来, 又 分 别 于 2002 年 2003 年 和 2006 年 开 发 了 唑 菌 胺 酯 醚 菌 胺 和 肟 醚 菌 胺, 其 中 唑 菌 胺 酯 以 其 优 异 的 广 谱 性 迅 速 得 到 推 广 日 本 盐 野 义 公 司 1993 年 研 究 发 现 的 苯 氧 菌 胺 于 1998 年 上 市, 成 为 防 治 水 稻 稻 瘟 病 的 优 良 品 种 嗣 后, 沈 阳 化 工 研 究 院 成 功 研 发 的 烯 肟 菌 酯 和 烯 肟 菌 胺 等, 浙 江 化 工 研 究 院 研 发 的 苯 醚 菌 酯 等 都 是 该 类 很 有 市 场 前 途 的 杀 菌 剂 品 种 F 3 C F 3 C C H 3 C H 3 113

肟 菌 酯 (trifloxystrobin) 啶 氧 菌 酯 (picoxystrobin) H 3 CH C H 3 苯 氧 菌 胺 (metominostrobin) 唑 菌 胺 酯 (pyraclostrobin) H 3 C CH3 H 3 C 烯 肟 菌 酯 (enestroburin) 苯 醚 菌 酯 (ZJ 0712) 由 于 这 类 药 剂 作 用 位 点 专 单 一,1996 年 在 欧 洲 开 始 用 于 小 麦 白 粉 病 的 防 治,1998 年 就 在 德 国 北 部 三 个 地 区 检 测 到 抗 性 个 体, 抗 性 倍 数 大 于 500 1999 年, 在 德 国 的 其 它 地 区 及 法 国 比 利 时 英 国 和 丹 麦 也 检 测 到 了 抗 性 菌 株 1999 年 Ishii 等 报 道 在 日 本 监 测 到 黄 瓜 和 甜 瓜 上 的 白 粉 病 菌 和 霜 霉 菌 对 阿 米 西 达 ( 嘧 菌 酯 ) 的 抗 药 菌 株, 所 以 FRAC 目 前 认 为 这 类 杀 菌 剂 具 有 高 抗 药 性 风 险 2 结 构 与 活 性 Strobilurins 类 杀 菌 剂 是 以 天 然 化 合 物 strobilurins A 及 udemansiella mucida 为 模 型 设 计 合 成 的 化 合 物 ( 日 本 盐 野 义 公 司 的 苯 氧 菌 胺 例 外 ), 它 们 克 服 了 strobilurin A 见 光 易 分 解 难 以 商 品 化 的 缺 点, 保 留 了 先 导 化 合 物 中 的 活 性 基 团 β- 甲 氧 基 丙 烯 酸 酯, 通 过 交 换 与 双 键 结 合 的 苯 基 嘧 啶 基 等, 以 使 其 亲 水 亲 油 性 平 衡, 从 而 提 高 化 合 物 的 渗 透 性 一 些 品 种 的 活 性 基 团 有 所 改 变, 但 它 们 可 被 视 为 β- 甲 氧 基 丙 烯 酸 酯 的 电 子 等 排 体 Strobilurins 类 杀 菌 剂 的 活 性 基 团 大 致 可 分 为 :(1) 甲 氧 基 丙 烯 酸 酯 类, 这 类 品 种 有 嘧 菌 酯 啶 氧 菌 酯 烯 肟 菌 酯 苯 醚 菌 酯 UBF-307 和 嘧 螨 酯 ( 杀 螨 剂 ) (2) 甲 氧 基 氨 基 甲 酸 酯 类, 这 类 品 种 有 唑 菌 胺 酯 (3) 肟 基 乙 酸 酯 类, 这 类 品 种 有 醚 菌 酯 和 肟 菌 酯 (4) 肟 基 乙 酰 胺 类, 这 类 品 种 有 : 苯 氧 菌 胺 醚 菌 胺 肟 醚 菌 胺 和 烯 肟 菌 胺 (5) 唑 烷 二 酮 类, 这 类 品 种 有 恶 唑 菌 酮 (6) 咪 唑 啉 酮 类, 这 类 品 种 有 咪 唑 菌 酮 (7) 肟 基 二 恶 嗪 类, 这 类 品 种 有 氟 嘧 菌 酯 这 些 活 性 基 团 基 本 处 于 同 一 活 性 水 平, 并 优 于 其 它 活 性 基, 当 其 几 何 异 构 体 由 反 式 E 变 为 顺 式 Z 时, 活 性 降 低 ; 当 羰 基 C= 变 为 硫 代 羰 基 C=S 时, 活 性 亦 骤 减 到 目 前 为 止, 甲 氧 基 丙 烯 酸 酯 类 肟 基 乙 酸 酯 类 及 肟 基 乙 酰 胺 类 化 合 物 占 主 导 地 位 114

以 上 各 化 合 物 的 活 性 基 团 中 都 含 有 一 个 羰 基 氧 原 子, 该 氧 原 子 被 认 为 是 用 来 与 酶 结 合 的, 且 大 多 数 化 合 物 中 的 活 性 基 团 都 是 与 苯 环 相 连 接 的 苯 环 则 被 视 为 strobilurins 类 杀 菌 剂 的 桥 ( 图 1) 由 图 1 可 见 活 性 基 团 和 侧 链 的 变 化 构 成 了 strobilurins 类 杀 菌 剂 结 构 上 的 变 化, 它 们 在 bc1 复 合 物 中 的 具 体 结 合 位 点 会 有 一 些 差 异, 从 而 造 成 了 各 化 合 物 生 物 活 性 和 抗 性 风 险 的 不 同 桥 H 3 C 活 性 基 团 团 侧 链 图 4-1 strobilurins 杀 菌 剂 地 活 性 结 构 ( 以 嘧 菌 酯 为 例 ) 在 strobilurins 类 化 合 物 中, 变 化 较 多 的 是 侧 链, 且 侧 链 大 多 在 活 性 基 团 的 邻 位 在 侧 链 结 构 中, 有 芳 氧 基 杂 芳 氧 基 芳 氧 烷 基 杂 芳 氧 烷 基 等, 有 的 还 在 侧 链 中 引 入 氟 原 子 氯 原 子 和 三 氟 甲 基 等 吸 电 子 基 团, 以 优 化 strobilurins 类 杀 菌 剂 的 活 性 这 类 杀 菌 剂 具 有 广 谱 高 效 安 全, 环 境 友 好 等 特 点, 能 同 时 有 效 地 防 治 子 囊 菌 门 担 子 菌 门 半 知 菌 门 真 菌 和 卵 菌 引 起 的 病 害, 对 环 境 和 非 靶 标 生 物 友 善, 对 作 物 的 产 量 和 品 质 均 有 一 定 的 提 高 和 改 善 与 目 前 使 用 的 杀 菌 剂 不 存 在 交 互 抗 性 嗜 球 果 伞 素 类 杀 菌 剂 可 以 防 治 绝 大 多 数 作 物 的 绝 大 多 数 真 菌 病 害 但 是 对 少 数 病 害 也 有 加 重 危 害 的 现 象, 可 能 是 因 为 阻 止 或 抑 制 了 对 病 原 物 有 拮 抗 作 用 的 天 然 微 生 物 群 落 形 成 3 毒 理 Strobilurins 杀 菌 剂 属 于 线 粒 体 呼 吸 抑 制 剂, 药 剂 与 线 粒 体 电 子 传 递 链 中 复 合 物 Ⅲ(Cytbc1 复 合 物 ) 结 合, 阻 断 电 子 从 Cytbc1 复 合 物 流 向 Cytc, 阻 止 ATP 合 成, 干 扰 真 菌 细 胞 的 呼 吸 作 用, 破 坏 能 量 形 成, 从 而 抑 制 靶 标 菌 生 长 或 杀 死 病 原 菌 因 为 该 类 杀 菌 剂 是 与 线 粒 体 内 膜 外 壁 Qo 位 点 (CoQ 的 氧 化 位 点 ) 的 Cytb 低 势 能 血 红 素 结 合 的 抑 制 剂, 为 此 这 类 杀 菌 剂 也 称 为 Qo 位 点 抑 制 剂 七 羧 酸 氨 基 化 合 物 类 杀 菌 剂 1 概 述 杀 菌 剂 烯 酰 吗 啉 是 由 巴 斯 夫 公 司 在 上 世 纪 80 年 代 末 开 发 并 投 入 市 场 的 杀 菌 剂, 其 对 植 物 卵 菌 病 害 具 有 优 异 的 保 护 和 治 疗 作 用, 且 与 甲 霜 灵 等 苯 基 酰 胺 类 杀 菌 剂 无 交 互 抗 药 性 因 此, 该 杀 菌 剂 一 经 投 入 市 场 便 受 到 世 界 各 国 使 用 者 的 亲 睐, 逐 步 成 为 继 甲 霜 灵 之 后 用 于 卵 菌 植 物 病 害 防 治 的 主 要 杀 菌 剂 另 外, 该 类 杀 菌 剂 对 人 类 环 境 安 全, 目 前 亦 是 世 界 农 药 公 司 研 究 的 热 点 之 一 115

1994 年, 我 国 沈 阳 化 工 研 究 院 以 烯 酰 吗 啉 为 先 导, 以 氟 原 子 替 代 了 烯 酰 吗 啉 苯 环 上 的 氯 原 子 开 发 出 氟 吗 啉 H 3 C H 3 C H H F 烯 酰 吗 啉 (dimethomorph) 氟 吗 啉 (flumorph) 1998 年 拜 耳 公 司 推 出 第 一 个 缬 氨 酸 氨 基 甲 酸 盐 类 杀 菌 剂 异 丙 菌 胺, 该 杀 菌 剂 对 多 数 卵 菌 植 物 病 原 菌 如 霜 霉 属 和 疫 霉 属 病 菌 具 有 优 异 的 保 护 治 疗 和 铲 除 效 果 2003 年 日 本 Kumiai 公 司 推 出 杀 菌 剂 benthiavalicarb, 该 杀 菌 剂 同 样 对 卵 菌 具 有 优 异 的 防 治 效 果 在 benthiavalicarb 的 基 础 上, 日 本 组 合 化 学 于 2005 年 推 出 了 具 有 更 高 活 性 的 苯 噻 菌 胺 HC C H 3 H H H 3 C H 3 C HC H 异 丙 菌 胺 (iprovalicarb) 双 炔 酰 菌 胺 (mandipropamid) 另 外, 陶 氏 益 农 巴 斯 夫 等 农 化 公 司 也 开 发 出 同 类 杀 菌 剂, 并 有 望 近 年 投 入 市 场 近 年 来 先 正 达 公 司 在 CAA 类 杀 菌 剂 的 研 发 上 也 取 得 了 突 破 性 进 展, 开 发 出 第 一 个 商 品 化 的 扁 桃 酰 胺 类 杀 菌 剂 双 炔 酰 菌 胺, 该 杀 菌 剂 能 有 效 地 防 治 植 物 卵 菌 病 害, 尤 其 对 霜 霉 和 疫 霉 菌 有 特 效, 公 司 预 计 于 2007 年 将 该 杀 菌 剂 投 入 市 场 意 大 利 农 药 企 业 Isagro 公 司 计 划 用 作 防 治 霜 霉 病 的 杀 菌 剂 valiphenal 将 于 2008 年 底 首 次 推 出 H H 3 C H valiphenal 116

2 结 构 特 点 根 据 化 学 结 构 的 差 异 将 CAA 类 杀 菌 剂 分 为 三 类 ( 表 4-2), 即 苯 乙 烯 酸 类 缬 氨 酸 氨 基 甲 酸 盐 类 和 扁 桃 酸 氨 基 化 合 物 类 但 这 几 类 杀 菌 剂 均 具 有 相 似 的 生 物 活 性 和 防 治 谱 表 4-2 羧 酸 氨 基 酸 类 (Carboxylic Acid Amides,CAA) 类 杀 菌 剂 分 类 类 别 品 种 举 例 苯 乙 烯 酸 氨 基 化 合 物 (Cinnamic acid amides) 缬 氨 酸 氨 基 甲 酸 盐 化 合 物 (Valinamide carbamates) 扁 桃 酸 氨 基 化 合 物 (Mandelic acid amides) 烯 酰 吗 啉 dimethomorph (1989) 氟 吗 啉 flumorph (1998) 异 丙 菌 胺 iprovalicarb (1999) 苯 噻 菌 胺 benthiavalicarb (2003) 异 苯 噻 菌 胺 benthiavalicarbisopropyl (2005) 双 炔 酰 菌 胺 mandipropamid (2007) 2 生 物 活 性 CAA 类 杀 菌 剂 对 植 物 卵 菌 病 害 具 有 优 异 的 保 护 和 治 疗 作 用, 且 与 甲 霜 灵 等 苯 基 酰 胺 类 杀 菌 剂 无 交 互 抗 药 性 对 多 数 卵 菌 植 物 病 原 菌 如 霜 霉 属 ( 葡 萄 霜 霉 黄 瓜 霜 霉 莴 苣 霜 霉 白 菜 霜 霉 等 ) 和 疫 霉 属 病 菌 ( 马 铃 薯 和 番 茄 晚 疫 病 菌 辣 椒 疫 霉 菌 黄 瓜 疫 病 菌 等 ) 均 有 优 异 的 保 护 治 疗 和 铲 除 效 果, 但 对 腐 霉 和 真 菌 均 没 有 明 显 的 抑 制 效 果 该 杀 菌 剂 对 人 类 环 境 安 全,CAA 类 杀 菌 剂 具 有 相 似 的 抑 菌 特 征, 据 此 推 测 它 们 也 可 能 具 有 相 似 的 作 用 机 制 3 作 用 方 式 和 应 用 从 第 一 个 CAA 类 杀 菌 剂 烯 酰 吗 啉 投 入 市 场 至 今 已 经 有 20 多 年 的 历 史, 但 有 关 该 类 杀 菌 剂 的 作 用 机 制 研 究 还 不 是 很 清 楚 从 所 有 CAA 类 杀 菌 剂 都 具 有 相 似 的 杀 菌 谱 和 对 靶 标 菌 不 同 生 长 发 育 阶 段 都 具 有 一 致 的 抑 制 作 用 的 特 征 可 以 推 测, 这 些 杀 菌 剂 可 能 具 有 相 似 的 作 用 机 制 研 究 表 明,CAA 类 杀 菌 剂 对 游 动 孢 子 的 释 放 和 游 动 没 有 抑 制 作 用, 从 CAA 类 杀 菌 剂 对 具 有 细 胞 壁 的 所 有 阶 段 均 具 有 明 显 的 抑 制 作 用, 而 对 不 具 有 细 胞 壁 的 游 动 孢 子 阶 段 没 有 影 响 的 特 性 可 以 推 测 CAA 类 杀 菌 剂 可 能 影 响 细 胞 壁 物 质 的 合 成 对 烯 酰 吗 啉 异 丙 菌 胺 和 氟 吗 啉 的 研 究 均 表 明, 推 测 药 剂 可 能 干 扰 病 菌 细 胞 壁 的 形 成, 但 药 剂 的 具 体 靶 标 位 点 仍 然 不 清 楚 不 同 的 CAA 类 杀 菌 剂 具 有 不 同 的 物 理 化 学 特 性, 因 此, 它 们 在 植 株 体 内 吸 收 和 传 导 行 为 存 在 差 异, 田 间 科 学 用 药 方 式 也 会 不 同 117

第 四 节 植 物 诱 导 抗 病 激 活 剂 一 概 述 作 为 植 物 诱 导 抗 病 激 活 剂 的 杀 菌 剂 自 身 并 无 杀 菌 或 抑 菌 活 性, 但 可 以 作 为 植 物 免 疫 系 统 的 激 活 剂 (Elicitor), 能 在 DA 转 录 水 平 上 调 控 特 殊 代 谢 相 关 基 因 的 表 达 及 PR 蛋 白 的 产 生, 激 发 植 物 启 动 自 身 的 防 御 系 统, 以 抵 抗 病 原 菌 的 侵 染 这 种 现 象 通 常 称 为 植 物 诱 导 抗 病 性 (induced resstance), 包 括 局 部 诱 导 抗 病 性 (local induced resistance) 和 系 统 获 得 抗 性 (systematic acquired resistance, SAR) 其 中 系 统 获 得 抗 性 一 直 是 植 物 病 害 防 治 研 究 领 域 的 一 项 重 要 内 容, 它 是 指 植 物 体 经 局 部 诱 导 后, 在 侵 染 点 产 生 的 抗 病 信 号 可 传 播 至 其 它 非 诱 导 部 位 而 使 植 物 产 生 抗 病 性 的 现 象 一 般 可 利 用 生 物 物 理 的 方 法 和 化 学 物 质 作 为 诱 导 因 子 来 处 理 植 株, 使 其 获 得 抗 病 性 例 如, 可 使 用 非 致 病 性 或 弱 致 病 性 菌 株 的 活 菌 体 菌 体 培 养 滤 液 菌 体 匀 浆 液 或 菌 体 细 胞 提 取 物 等 ; 也 可 用 低 剂 量 的 紫 外 光 (254nm) 照 射, 高 低 温 处 理 水 果 或 种 子, 会 迅 速 激 活 某 些 防 御 反 应 基 因 的 表 达 用 化 学 物 质 来 诱 导 植 物 产 生 抗 病 性, 是 继 生 物 诱 导 抗 性 研 究 之 后 而 逐 渐 发 展 的 新 领 域 无 机 化 合 物 Si 和 a 等 可 应 用 于 植 物 根 部 土 壤 中 诱 导 与 防 卫 反 应 有 关 的 生 化 变 化 ; 天 然 有 机 化 合 物 水 杨 酸 (Salicylic acid,sa) 和 乙 酰 水 杨 酸 (acetyl salicylic acid,asa) 均 可 对 多 种 病 原 物 具 有 诱 导 抗 性 ; 人 工 合 成 化 合 物 2,6- 二 氯 异 烟 酸 IA(Isonicotinic acid),β- 氨 基 丁 酸 (BABA) 在 温 室 和 大 田 使 用 能 够 保 护 植 物 免 受 多 种 真 菌 危 害 H C H H 3 C C C H C l C l C H 水 杨 酸 (SA) 乙 酰 水 杨 酸 (ASA) 2,6- 二 氯 异 烟 酸 (IA) 1973 年 M. Uchiyama 等 报 道 了 烯 丙 异 噻 唑 (probenazole,pbz) 的 激 活 剂 活 性, 随 后 日 本 明 治 制 果 公 司 进 行 了 商 品 化 生 产, 其 成 功 开 发 对 植 物 诱 导 抗 病 激 活 剂 的 发 展 起 到 了 积 极 的 推 动 作 用 1984 年 美 国 Albersheim 发 现 寡 糖 能 作 为 植 物 免 疫 系 统 的 激 活 剂, 随 后 在 世 界 范 围 内 报 道 并 商 品 化 的 具 有 激 发 子 活 性 的 寡 糖 包 括 葡 聚 寡 糖 壳 寡 糖 ( 几 丁 寡 糖 ) 氨 基 寡 糖 寡 聚 半 乳 糖 醛 酸 等 寡 糖 也 是 目 前 中 国 已 商 品 化 的 主 要 植 物 诱 导 激 活 剂 种 类 苯 并 噻 二 唑 及 其 衍 生 物 是 一 类 可 显 著 诱 导 植 物 系 统 获 得 抗 性 的 代 表 性 化 合 物, 其 中 活 化 酯 (acibenzolar) 是 1997 年 W. Kunz 等 人 报 道 在 合 成 磺 酰 脲 类 除 草 剂 时 分 离 得 到 的 一 类 化 合 物, 经 生 物 活 性 筛 选 得 到 了 意 料 之 外 的 诱 导 植 物 产 生 系 统 获 得 抗 性 的 结 果, 原 瑞 士 诺 华 农 化 有 限 公 司 对 其 进 行 开 发 生 产, 该 产 品 也 成 为 近 年 来 成 功 商 业 化 的 环 保 型 农 药 代 表 品 种 由 于 植 物 诱 导 抗 病 激 活 剂 具 备 防 治 谱 较 广, 对 多 种 病 原 生 物 有 效 ; 其 作 用 机 制 为 诱 导 植 物 118

自 身 免 疫 系 统 对 病 原 菌 产 生 抗 性, 不 会 对 病 原 菌 构 成 选 择 压 力, 较 难 产 生 抗 药 性 ; 内 吸 传 导 活 性 强, 对 人 畜 和 环 境 安 全 等 特 点, 并 有 一 些 化 合 物 显 示 出 了 对 难 于 防 治 病 害 如 维 管 束 病 害 的 防 治 潜 力, 因 而 得 到 了 国 内 外 广 泛 的 关 注 但 因 其 特 殊 的 防 病 机 制, 该 类 杀 菌 剂 必 须 在 发 病 前 使 用 才 能 起 到 防 治 病 害 保 护 植 物 的 效 果 ; 通 常 其 诱 导 效 果 与 植 物 种 类, 生 长 时 期, 栽 培 措 施 等 因 素 密 切 相 关, 因 此 田 间 实 际 使 用 中, 大 多 产 品 表 现 为 防 效 不 稳 定 目 前 还 有 诸 多 探 索 性 的 工 作 需 要 深 入 开 展 但 植 物 诱 导 抗 病 激 活 剂 的 发 现 和 应 用, 对 杀 菌 剂 的 应 用 技 术 和 植 保 学 科 的 发 展 均 产 生 了 重 要 的 推 动 作 用 另 外 还 有 一 些 杀 菌 剂 除 了 对 靶 标 菌 具 有 一 定 的 抑 菌 或 杀 菌 活 性, 同 时 也 表 现 出 植 物 诱 导 抗 病 激 活 剂 的 作 用, 如 有 机 磷 类 杀 菌 剂 三 乙 膦 酸 铝 可 能 通 过 诱 导 寄 主 植 物 体 内 产 生 酚 类 和 倍 半 萜 类 的 物 质, 而 增 强 寄 主 的 抗 病 能 力 异 噁 唑 类 的 内 吸 杀 菌 剂 恶 霉 灵 则 能 被 植 物 根 部 吸 收 并 在 根 系 内 移 动, 在 植 株 体 内 代 谢 产 生 两 种 糖 苷, 对 作 物 有 提 高 生 理 活 性 的 效 果 严 格 地 划 分, 这 类 杀 菌 剂 不 属 于 植 物 诱 导 抗 病 激 活 剂 地 范 畴, 已 分 别 在 内 吸 性 杀 菌 剂 中 介 绍, 在 此 不 再 赘 述 二 烯 丙 异 噻 唑 (probenazole,pbz) CH 2 CH CH 2 S 烯 丙 异 噻 唑 (PBZ) 1 生 物 活 性 : 具 有 内 吸 传 导 作 用, 可 以 根 施 或 叶 部 喷 洒 在 离 体 条 件 下, 具 有 很 弱 的 抑 菌 活 性, 在 育 秧 或 移 栽 前 施 于 水 稻 植 株 上 后, 对 于 水 稻 稻 瘟 病 具 有 显 著 的 防 治 效 果, 对 水 稻 白 叶 枯 病 也 有 较 好 的 防 效 其 主 要 代 谢 产 物 1,2- 苯 异 噻 唑 -1,1- 二 氧 化 物 (BIT) 也 具 有 化 学 诱 导 作 用 烯 丙 异 噻 唑 属 于 低 毒, 对 人 畜 安 全 2 作 用 机 制 : 诱 导 水 稻 植 株 体 内 产 生 α- 亚 麻 酸 3 亚 麻 酸 是 茉 莉 酸 的 前 体, 而 茉 莉 酸 是 植 物 抗 病 反 应 中 的 重 要 信 号 分 子 可 增 强 与 植 物 抗 病 性 相 关 的 酶 的 活 性, 并 使 侵 染 部 位 寄 主 细 胞 形 成 了 类 木 质 素 的 保 护 屏 障 三 苯 并 噻 二 唑 (benzothiadiazole,bth) BTH 及 其 衍 生 物 是 迄 今 为 止 防 治 效 果 表 现 最 稳 定 的 一 类 典 型 的 植 物 诱 导 抗 病 激 活 剂 其 对 许 多 作 物 的 多 种 病 害 有 很 好 的 防 治 效 果, 目 前 已 研 发 出 了 系 列 产 品, 并 逐 步 进 行 商 品 化 生 产 其 毒 性 低 无 公 害, 杀 菌 谱 广, 一 经 诱 导 能 够 抵 抗 多 种 病 原 生 物 的 侵 害, 且 不 易 产 生 抗 药 性 最 具 代 表 性 的 产 品 为 苯 并 [1,2,3] 噻 二 唑 -7- 硫 代 羧 酸 甲 酯, 其 中 文 通 用 名 为 活 化 酯 (acibenzolar) 119

活 化 酯 (acibenzolar) 1 生 物 活 性 : 活 化 酯 是 一 种 典 型 的 植 物 诱 导 激 活 剂, 离 体 条 件 下 对 病 原 菌 无 生 物 活 性, 预 防 性 施 用 或 者 在 发 病 早 期 施 用 后 可 使 植 物 对 多 种 真 菌 和 细 菌 病 害 等 产 生 防 御 作 用, 尤 其 对 白 粉 病 锈 病 霜 霉 病 等 效 果 显 著 其 活 性 高, 施 用 量 低, 在 禾 谷 类 作 物 上 用 30g a.i./ hm 叶 面 喷 施 一 次, 可 有 效 预 防 白 粉 病, 且 能 兼 防 叶 枯 病 和 锈 病 可 与 其 它 常 规 杀 菌 剂 如 甲 霜 灵 代 森 锰 锌 烯 酰 吗 啉 等 混 用, 提 高 活 化 酯 的 防 治 效 果, 且 能 扩 大 其 防 病 范 围 活 化 酯 具 有 较 强 的 内 吸 传 导 作 用, 通 过 根 部 施 药 可 迅 速 被 植 物 吸 收 和 传 导 到 植 株 各 个 部 位, 施 药 时 间 和 病 原 菌 接 种 间 隔 1h, 即 可 观 测 到 对 植 株 明 显 的 保 护 效 果 ; 叶 面 施 药 则 需 要 施 药 时 间 和 病 原 菌 接 种 间 隔 24h 以 上, 才 可 表 现 出 明 显 的 防 治 效 果, 但 生 产 中 习 惯 于 叶 部 喷 施 在 推 荐 剂 量 下 对 作 物 安 全, 对 人 畜 低 毒 2 作 用 机 制 : 激 活 植 物 的 免 疫 系 统, 使 其 表 现 为 系 统 获 得 抗 性 可 诱 导 植 物 体 内 病 程 相 关 蛋 白 PR 蛋 白 的 产 生 ; 苯 丙 氨 酸 解 氨 酶 几 丁 质 酶 β-1,3- 葡 聚 糖 酶 过 氧 化 物 酶 等 一 系 列 防 御 酶 系 活 性 的 提 高, 以 及 本 质 素 和 酚 类 物 质 含 量 的 提 高 包 括 使 植 物 细 胞 产 生 乳 状 突 起 形 成 胼 胝 质 等 四 寡 糖 (ligosaccharide) 真 菌 病 原 Pmg (Phytophthora megasperma f.sp.glycinea) 的 菌 丝 体 壁 上 分 离 到 带 分 枝 的 β-1,3 和 β-1,6 连 接 组 成 的 葡 聚 七 糖 是 首 次 被 发 现 的 寡 糖 激 活 剂, 它 能 明 显 诱 导 大 豆 子 叶 中 植 保 素 积 累 还 原 端 少 一 个 葡 萄 糖 单 元 的 六 糖 类 也 有 类 似 于 七 糖 的 功 能 由 于 葡 萄 寡 糖 ( 六 糖 ) 无 毒 无 公 害 而 效 率 高, 并 可 适 用 于 小 麦 番 茄 瓜 菜 等 多 种 高 等 植 物, 是 理 想 的 新 一 代 杀 菌 剂 葡 萄 寡 糖 ( 六 糖 ) 1 生 物 活 性 : 葡 萄 寡 糖 ( 六 糖 ) 广 谱 高 效,10ng 寡 糖 激 活 剂 应 用 于 1g 植 物 组 织 即 能 产 生 足 够 的 植 保 素 在 活 体 条 件 下 能 抑 制 多 种 病 原 微 生 物 的 侵 染, 对 于 番 茄 叶 霉 病 小 麦 白 粉 和 西 瓜 枯 萎 病 均 具 有 良 好 的 防 治 效 果, 并 表 现 为 提 高 作 物 抗 病 能 力, 延 缓 和 减 轻 病 害 发 生, 提 高 农 作 物 产 量 和 品 质 等 综 合 效 能 寡 糖 通 过 喷 施 叶 部 或 根 部 施 药 后 能 够 被 西 瓜 等 植 株 快 速 吸 收, 在 叶 片 中 的 传 导 表 现 为 从 叶 缘 向 叶 片 中 心 分 布 的 趋 势 将 叶 部 处 理 8h 和 根 部 处 理 24 h 后, 寡 糖 即 可 以 传 导 和 分 布 到 西 瓜 幼 苗 的 整 个 植 株 体 内, 表 明 寡 糖 在 西 瓜 幼 苗 植 株 体 内 具 有 较 强 的 扩 散 和 向 基 120

或 向 顶 传 导 特 征 2 作 用 机 制 : 寡 糖 可 诱 导 植 保 素 蛋 白 酶 抑 制 剂 的 合 成 以 及 与 病 程 相 关 PR 蛋 白 的 积 累, 并 可 使 苯 丙 氨 酸 解 氨 酶 过 氧 化 物 酶 多 种 防 御 酶 系 活 性 增 强 第 五 节 杀 菌 农 用 抗 生 素 杀 菌 农 用 抗 生 素 (fungicidal argro-antibiotic), 是 指 由 细 菌 真 菌 或 放 线 菌 等 微 生 物 产 生 的 可 以 在 较 低 浓 度 下 杀 死 或 抑 制 农 作 物 病 原 菌 的 次 生 代 谢 产 物 目 前, 我 国 已 登 记 杀 菌 农 用 抗 生 素 13 种, 其 中 井 冈 霉 素 农 抗 120 多 抗 霉 素 等 8 种 已 获 正 式 登 记, 中 生 菌 素 宁 南 霉 素 等 5 种 获 临 时 登 记, 成 为 我 国 杀 菌 剂 市 场 的 重 要 组 成 部 分 一 概 述 抗 生 素 的 研 发 始 于 1877 年 巴 斯 德 关 于 微 生 物 拮 抗 作 用 的 发 现 1929 年 Fleming 发 现 青 霉 素 1944 年 Wakesman 发 现 链 霉 素 开 创 了 抗 生 素 的 黄 金 时 代 所 用 重 要 的 抗 生 素 类 型 ( 四 环 素 类 头 孢 类 氨 基 糖 甙 类 及 大 环 内 酯 类 ) 均 是 在 20 世 纪 40~50 年 代 开 发 的 农 用 抗 生 素 的 研 究 与 开 发 则 相 对 滞 后 早 期 用 于 防 治 农 业 病 害 的 抗 生 素 乃 是 医 用 的 链 霉 素 和 土 霉 素, 对 苹 果 梨 柑 橘 烟 草 蔬 菜 等 作 物 的 细 菌 性 病 害 有 独 特 的 防 治 效 果 但 这 些 医 用 抗 生 素 通 常 只 对 细 菌 性 病 害 有 效, 而 在 植 物 病 害 中 90% 以 上 是 真 菌 性 病 害 此 外, 医 用 抗 生 素 在 水 果 蔬 菜 上 普 遍 使 用 后, 其 抗 生 素 残 留 即 进 入 人 体, 可 能 有 促 进 人 体 病 原 菌 产 生 耐 药 性 的 风 险 因 此, 必 须 研 究 与 开 发 专 为 农 业 使 用 的 农 用 抗 生 素 日 本 科 学 家 Fukunaga 早 在 1955 年 从 一 株 链 霉 菌 Streptomyces griseochomagenes 2A-32J 发 酵 液 中 发 现 灭 瘟 素 A B C(blasticidin A B C), 其 中 灭 瘟 素 A 对 稻 瘟 病 有 良 好 的 防 治 效 果, 但 在 光 照 下 不 稳 定, 未 能 大 面 积 推 广 应 用 1959 年 Misato 等 从 发 酵 液 中 分 离 出 光 稳 定 的 灭 瘟 素 -S, 但 因 其 药 害 严 重, 防 治 不 增 产, 直 到 将 其 改 造 成 为 灭 瘟 素 苄 氨 基 苯 磺 酸 盐 后 才 减 轻 了 药 害, 开 发 出 第 一 个 商 品 化 的 杀 菌 农 用 抗 生 素 灭 瘟 素 -S 中 国 科 学 院 微 生 物 研 究 所 亦 于 1959 年 从 广 东 省 花 县 土 壤 中 分 离 得 到 灭 瘟 素 产 生 菌, 开 始 了 灭 瘟 素 -S 的 商 品 化 生 产 121

H C CH H 2 C H C H 2 H 2 C H 2 C H H 2 H 2 灭 瘟 素 blasticidin S 灭 瘟 素 -S 主 要 用 于 防 治 水 稻 稻 瘟 病, 具 有 保 护 兼 治 疗 作 用, 可 抑 制 病 菌 孢 子 萌 发 菌 丝 生 长 及 孢 子 形 成 灭 瘟 素 -S 和 稻 瘟 病 菌 原 核 细 胞 的 50S 核 糖 结 合, 阻 断 了 肽 基 的 转 运 和 蛋 白 链 的 延 长, 从 而 抑 制 了 蛋 白 质 的 合 成 由 于 灭 瘟 素 -S 对 人 畜 毒 性 较 大 ( 大 鼠 急 性 经 口 LD50 为 55.9~ 56.8mg Kg -1 ), 而 且 对 人 体 的 眼 睛 有 强 烈 的 刺 激 性, 因 此, 现 在 基 本 上 不 再 生 产 和 使 用 灭 瘟 素 - S 1963 年 Umegawa 等 从 春 日 链 霉 菌 Streptomyces kasugaensis 分 离 出 一 种 抗 生 素, 即 春 日 霉 素 (kasugamycin) 1964 年 中 国 科 学 院 微 生 物 研 究 所 从 江 西 泰 和 县 土 壤 中 分 离 的 小 金 色 放 线 菌 HC H H H 3 C H 2 H H H H H 春 雷 霉 素 kasugamycin R H 2 C CH H CH CH HC H H CH H H H 2 C C H 2 R= -CH 2 H 或 -CH 多 抗 霉 素 (polyxin) Actinomyces microanueus 亦 产 生 和 春 日 霉 素 相 同 的 抗 生 素, 命 名 为 春 雷 霉 素 (kasugamycin) 春 雷 霉 素 为 水 溶 性 内 吸 性 抗 生 素, 具 有 保 护 作 用 和 治 疗 作 用, 对 稻 瘟 病 甜 菜 叶 斑 病 番 茄 叶 霉 病 等 真 菌 病 害 及 黄 瓜 角 斑 病 苹 果 炭 疽 病 等 细 菌 性 病 害 都 有 良 好 的 防 治 效 果 春 雷 霉 素 是 微 生 物 蛋 白 质 合 成 抑 制 剂, 通 过 氨 酰 -RA 与 核 糖 体 30S 小 亚 基 及 70S 大 亚 基 结 合 抑 制 蛋 白 质 合 成, 抑 制 菌 丝 生 长 1965 年 Suzuki 及 其 同 事 从 Streptomyces cacaoi var.asoensis 发 酵 产 物 中 发 现 多 抗 霉 素 (polyoxin),1967 年 中 国 科 学 院 微 生 物 研 究 所 亦 分 离 得 到 此 菌 122

多 抗 霉 素 是 水 溶 性 抗 生 素, 是 具 有 相 同 肽 嘧 啶 核 苷 酸 骨 架 的 14 种 同 系 物 的 混 合 物, 主 要 为 多 抗 霉 素 B 和 多 抗 霉 素 D 多 抗 霉 素 是 一 种 水 溶 性 内 吸 性 杀 菌 抗 生 素, 具 有 广 谱 抗 菌 性, 对 多 种 真 菌 病 害, 特 别 是 对 由 交 链 孢 菌 引 起 的 梨 黑 斑 病 和 苹 果 斑 点 落 叶 病 及 由 灰 葡 萄 孢 引 起 的 灰 霉 病 有 良 好 的 防 治 效 果 此 外, 多 抗 霉 素 通 过 干 扰 病 原 菌 细 胞 壁 ( 几 丁 质 ) 的 合 成, 阻 止 病 菌 产 生 孢 子 和 病 斑 扩 大 上 一 世 纪 70 年 代 杀 菌 农 用 抗 生 素 开 发 取 得 新 的 重 大 进 展 : 日 本 科 学 家 为 水 稻 三 大 病 害 之 一 CH 2 H H CH 2 H H H H H HH 2 C H H H H 井 冈 霉 素 Jinggangmycin) 的 水 稻 纹 枯 病 找 到 一 种 特 效 抗 生 素, 即 1972 年 Horii 等 报 道 的 有 效 霉 素 (Validamycin), 其 产 生 菌 是 Streptomyces hygroscopicus var. Limoneus 1973 年 上 海 农 药 研 究 所 独 立 发 现 Streptomyces hygroscopicus var. jinggangensis 菌 也 可 以 产 生 这 种 抗 生 素, 命 名 为 井 冈 霉 素 (Jinggangmycin) 井 冈 霉 素 是 水 溶 性 抗 生 素, 由 7 种 结 构 相 似 的 组 分 有 效 霉 素 A~G 组 成, 其 中 有 效 霉 素 A 是 主 要 活 性 成 分 井 冈 霉 素 对 由 立 枯 丝 核 菌 引 起 的 多 种 农 业 病 害 防 效 显 著, 尤 其 对 水 稻 纹 枯 病 有 特 效, 是 我 国 迄 今 产 量 和 用 量 最 大 的 杀 菌 抗 生 素 井 冈 霉 素 对 立 枯 丝 核 菌 并 无 直 接 杀 菌 作 用, 但 井 冈 霉 素 是 立 枯 丝 核 菌 AG-1 海 藻 糖 酶 的 抑 制 剂, 能 有 效 地 阻 止 纹 枯 病 菌 从 菌 丝 的 基 部 向 顶 端 输 送 营 养 ( 如 葡 萄 糖 ), 从 而 抑 制 菌 丝 的 生 长 和 发 育 麦 类 果 树 蔬 菜 等 作 物 上 的 白 粉 病 发 生 严 重, 长 期 依 赖 化 学 杀 菌 剂 防 治 Harada 和 Kishi1978 年 从 Streptoverticillium rimofaciens B-98891 菌 株 中 开 发 出 米 多 霉 素 (mildiomycin) 米 多 霉 素 不 仅 具 有 良 好 的 保 护 作 用, 而 且 具 有 很 好 的 治 疗 效 果, 并 具 有 渗 透 性, 对 多 种 真 菌 病 害 有 效, 尤 对 白 粉 病 高 效, 田 间 喷 洒 仅 为 5~10g/ha 植 物 病 毒 病 是 一 类 以 预 防 为 主 的 病 害, 绝 大 多 数 杀 菌 抗 生 素 都 没 有 抗 植 物 病 毒 作 用 1997 年 中 国 科 学 院 成 都 生 物 研 究 所 从 西 昌 地 区 分 离 的 链 霉 菌 Streptomyces noursei var. xichangensis 发 酵 液 中 分 离 鉴 定 出 抗 生 素 宁 南 霉 素 (ningnanmycin) 宁 南 霉 素 为 水 溶 性 胞 嘧 啶 核 苷 肽 型 抗 生 素, 就 分 子 结 构 而 言, 是 kangaki 等 1962 年 报 道 的 抗 肿 瘤 药 物 谷 氏 菌 素 (gougerotin) 的 异 构 体, 其 差 别 在 于 谷 氏 菌 素 的 丝 氨 酸 为 D 型, 而 宁 南 霉 素 的 丝 氨 酸 为 L 型 123

宁 南 霉 素 保 护 与 治 疗 兼 备, 除 对 香 蕉 囊 顶 病 麦 类 白 粉 病 大 豆 根 腐 病 等 有 较 好 的 防 治 效 果 外, 还 对 烟 草 番 茄 辣 椒 及 瓜 类 病 毒 病 有 一 定 防 治 效 果 H H H 2 CH 2 H H 宁 南 霉 素 (ningnanmycin) H H 2 H H H 2 H C 2 H H H 2 HC H 2 H CH 2 H CH 2 H 米 多 霉 素 (mildiomycin) 除 上 述 几 种 外, 较 重 要 的 杀 菌 农 用 抗 生 素 品 种 尚 有 多 马 霉 素 (natamycin, pimaricin) 公 主 岭 霉 素 (gongzhulingmycin) 中 生 菌 素 (zhongshengmycin) 武 夷 菌 素 (wuyiencin) 梧 宁 霉 素 (Tetramycin) 农 抗 120 等 H S CH 公 主 岭 霉 素 gongzhulingmycin) H 3 C H H H CH 中 生 菌 素 H 多 马 霉 素 (natamycin) H H 2 武 夷 霉 素 124

H HC H H 2 梧 宁 霉 素 A ( 结 构 同 四 环 素 ) 二 杀 菌 农 用 抗 生 素 的 特 性 四 霉 素 杀 菌 农 用 抗 生 素 均 为 微 生 物 特 别 是 放 线 菌 的 次 生 代 谢 产 物, 属 于 生 物 源 天 然 产 物 的 范 畴 和 传 统 的 化 学 合 成 杀 菌 剂 相 比, 杀 菌 农 用 抗 生 素 具 有 下 述 特 点 : 1. 毒 性 : 杀 菌 农 用 抗 生 素 对 哺 乳 动 物 的 毒 性 多 数 为 低 毒, 使 用 中 对 人 畜 比 较 安 全 如 春 雷 霉 素 大 鼠 急 性 经 口 LD50 大 于 5000 mg Kg -1, 兔 急 性 经 皮 LD50 大 于 2000 mg Kg -1 ; 米 多 霉 素 大 鼠 急 性 经 口 LD50 为 4120~4300 mg Kg -1, 大 鼠 急 性 经 皮 LD50 大 于 5000 mg Kg -1 ; 井 冈 霉 素 大 鼠 急 性 经 口 LD50 大 于 2000 mg Kg -1, 大 鼠 急 性 经 皮 LD50 大 于 5000 mg Kg -1 只 有 个 别 品 种 如 灭 瘟 素 - S 急 性 毒 性 较 大, 大 鼠 急 性 经 口 LD50 为 55.9~56.8mg Kg -1, 大 鼠 急 性 经 皮 LD50 大 于 500 mg Kg - 1, 严 重 眼 刺 激 性 ; 属 于 中 等 毒 性 的 品 种 有 公 主 岭 霉 素 农 抗 120 及 中 生 霉 素, 后 者 大 鼠 急 性 经 口 LD50 为 237~316mg Kg -1, 大 鼠 急 性 经 皮 LD50 大 于 2000 mg Kg -1 2. 对 环 境 和 生 态 影 响 : 农 用 抗 生 素 对 环 境 的 压 力 较 小, 对 非 靶 标 生 物 安 全 由 于 杀 菌 农 用 抗 生 素 均 为 微 生 物 次 生 代 谢 物, 一 般 只 含 有 碳 氢 氧 氮 4 元 素, 在 环 境 中 易 于 降 解, 本 身 又 多 是 低 毒 化 合 物, 因 而 不 存 在 严 重 的 环 境 污 染 或 农 产 品 残 留 毒 性 问 题 大 多 数 抗 生 素 属 水 溶 性 化 合 物, 一 般 都 加 工 成 水 剂 可 溶 性 粉 剂, 避 免 了 乳 油 等 剂 型 中 有 机 溶 剂 对 环 境 的 影 响 对 许 多 农 田 非 靶 标 生 物, 特 别 对 鸟 类 兽 类 蚯 蚓 鱼 类 及 害 虫 天 敌 等 比 较 安 全, 大 多 数 品 种 对 农 作 物 及 有 益 微 生 物 的 影 响 亦 较 小 3. 生 物 活 性 和 应 用 : 大 多 产 品 具 有 内 吸 传 导 活 性, 可 被 植 物 组 织 吸 收 并 在 植 物 体 内 运 转, 因 而 兼 有 保 护 和 治 疗 作 用 可 采 用 根 部 土 壤 处 理 或 叶 部 喷 施 等 多 种 方 式 进 行 药 剂 处 理, 这 对 于 防 治 一 些 维 管 束 病 害 根 部 病 害 十 分 有 利 但 杀 菌 农 用 抗 生 素 的 作 用 位 点 单 一, 而 且 大 多 数 是 蛋 白 质 合 成 抑 制 剂, 因 此 靶 标 病 原 菌 容 易 对 其 产 生 抗 药 性 例 如 春 日 霉 素 1965 年 在 日 本 产 业 化 后, 仅 使 用 了 3 年 就 检 测 到 水 稻 稻 瘟 病 菌 对 它 的 抗 药 性, 至 1972 年 这 种 抗 药 性 在 日 本 稻 田 已 成 为 一 125

个 严 重 问 题 因 此 杀 菌 农 用 抗 生 素 不 宜 单 一 长 期 使 用, 而 应 注 意 和 其 它 杀 菌 剂 的 轮 换 使 用 和 混 合 使 用 126

第 五 章 杀 线 虫 剂 杀 线 虫 剂 (ematicide) 是 用 于 防 治 植 物 病 原 线 虫 的 药 剂 线 虫 属 于 无 脊 椎 动 物 线 形 门 线 形 纲 植 物 和 土 壤 中 的 植 物 寄 生 性 线 虫 是 植 物 侵 染 性 病 害 的 主 要 病 原 之 一 由 于 线 虫 具 有 能 主 动 趋 向 和 用 口 针 刺 入 寄 主, 并 自 行 转 移 为 害 的 特 点, 其 给 农 作 物 造 成 的 损 失 比 其 他 病 害 更 难 于 估 测 全 球 每 年 因 线 虫 为 害 导 致 的 作 物 产 量 损 失 约 780 亿 美 元 历 史 上 曾 用 二 硫 化 碳 甲 醛 等 化 合 物 防 治 植 物 病 原 线 虫, 但 防 效 甚 微 目 前 世 界 上 只 有 30 种 左 右 的 杀 线 虫 剂, 常 用 品 种 仅 10 余 种 新 型 高 效 环 境 友 好 的 杀 线 虫 剂 亟 待 开 发 按 照 用 途 不 同, 杀 线 虫 剂 分 为 两 类, 一 类 是 专 性 杀 线 虫 剂, 即 在 使 用 浓 度 下 只 对 线 虫 有 活 性 的 农 药 ; 另 一 类 是 兼 性 杀 线 虫 剂, 即 在 使 用 浓 度 下 对 土 壤 中 大 多 数 生 物 都 有 活 性 的 农 药 按 照 作 用 方 式 不 同, 杀 线 虫 剂 可 分 为 熏 蒸 性 杀 线 虫 剂 (Fumigant nematicide) 和 非 熏 蒸 性 杀 线 虫 剂 (onfumigant nematicide) 第 一 节 熏 蒸 性 杀 线 虫 剂 一 概 述 熏 蒸 性 杀 线 虫 剂 是 通 过 在 土 壤 中 扩 散 起 到 熏 蒸 消 毒 作 用 的 挥 发 性 液 体 或 气 体 杀 线 虫 剂 这 是 一 类 开 发 与 应 用 最 早 的 杀 线 虫 剂 类 型, 多 数 品 种 因 药 效 差 或 环 境 安 全 性 问 题 已 被 禁 用, 仅 有 棉 隆 (dazomet) 等 几 个 品 种 在 生 产 上 仍 有 应 用, 且 其 中 一 些 品 种 并 非 专 用 杀 线 虫 剂, 而 是 对 病 虫 草 甚 至 鼠 都 有 效 的 杀 生 物 剂 1871 年 Kuhn 在 德 国 首 先 用 二 硫 化 碳 防 治 甜 菜 孢 囊 线 虫 (Heterodera schachtii), 但 防 治 效 果 不 够 理 想 1900-1920 年 Bessey 在 美 国 对 二 硫 化 碳 防 治 根 结 线 虫 (Root-knot nematodes) 进 行 了 大 量 试 验, 但 没 有 有 关 二 硫 化 碳 作 为 杀 线 虫 剂 商 品 化 的 报 道 甲 醛 氰 化 物 石 灰 等 也 曾 被 用 于 防 治 线 虫, 但 由 于 毒 性 高 等 原 因 而 未 能 大 面 积 推 广 1920 年 Mathews 报 道 氯 化 苦 (chloropicrin) 具 有 杀 线 虫 作 用 1927-1928 年 Johnson 和 Godfrey 在 美 国 夏 威 夷 用 氯 化 苦 防 治 菠 萝 根 结 线 虫 取 得 理 想 效 果 1935 年 Godfrey 进 一 步 证 实 了 氯 化 苦 对 菠 萝 根 结 线 虫 的 防 效, 并 能 显 著 提 高 菠 萝 产 量 此 后 氯 化 苦 作 为 第 一 个 商 品 化 的 杀 线 虫 剂 得 到 了 广 泛 应 用 1940 年 Christie 和 Cobb 采 用 溴 甲 烷 (methyl bromide) 防 治 菊 花 叶 部 线 虫, 但 由 于 药 害 严 重 而 未 被 推 广 Taylor 和 McBeth (1940) 首 次 将 溴 甲 烷 用 作 土 壤 熏 蒸 杀 线 虫 剂, 取 得 了 良 好 防 治 效 果 1943 年 美 国 夏 威 夷 菠 萝 研 究 所 的 昆 虫 专 家 Walter Carter 偶 尔 发 现 D-D 混 剂 (1,3- 二 氯 丙 稀 1,3-dichloropropene 和 1,2- 二 氯 丙 稀 1,2-dichloropropane) 具 有 很 好 的 杀 线 虫 效 果 1944 年,DW 化 学 公 司 在 美 国 加 利 福 尼 亚,1945 年 Christie 在 马 里 兰 应 用 1,2- 二 溴 乙 烷 (ethylene dibeonide, EDB) 熏 蒸 土 壤 防 治 根 结 线 虫 取 得 理 想 效 果 D-D 和 EDB 的 出 现 是 植 物 病 原 线 虫 化 学 防 治 时 代 的 开 始 1955 年 McBeth 和 Bergson 报 道 了 二 溴 氯 丙 烷 (1,2-dibromo-3-chloropropane,DBCP) 的 杀 线 虫 活 性 127

由 于 存 在 对 人 及 环 境 的 不 良 影 响, 卤 化 烃 类 杀 线 虫 剂 的 发 展 受 到 了 限 制, 一 些 品 种 相 继 被 禁 用 毒 理 试 验 证 明,DBCP 对 试 验 动 物 有 致 突 变 和 致 癌 作 用, 并 可 引 起 男 性 不 育 1977 年 美 国 首 先 禁 用 DBCP EDB 不 仅 能 使 人 畜 致 癌, 而 且 还 能 使 精 ( 卵 ) 子 的 遗 传 基 因 失 常, 使 胎 儿 致 畸 致 残 致 突 变 和 肝 肾 受 损 等 许 多 国 家 均 已 禁 止 EDB 的 生 产 使 用 我 国 于 1984 年 l2 月 6 日 决 定 禁 止 生 产 进 口 销 售 和 使 用 EDB D-D 混 剂 用 量 大 易 燃 施 用 与 贮 运 皆 不 方 便, 其 中 约 占 总 量 1/2 的 1,2- 二 氯 丙 烷 药 效 甚 低, 为 了 保 护 生 态 环 境,1984 年 后 已 不 再 销 售 溴 甲 烷 在 常 温 下 为 气 体, 能 够 在 土 壤 颗 粒 间 扩 散 和 渗 透, 可 有 效 地 杀 灭 土 壤 中 的 真 菌 细 菌 线 虫 病 毒 昆 虫 螨 类 啮 齿 动 物 寄 生 性 种 子 植 物 及 杂 草 等 各 种 土 栖 有 害 生 物 宽 广 的 防 治 谱 和 优 良 的 杀 虫 杀 菌 活 性, 使 得 溴 甲 烷 成 为 应 用 最 为 广 泛, 并 对 农 业 生 产 影 响 最 深 远 的 农 用 化 学 药 剂 之 一 20 世 纪 90 年 代 以 来 大 量 研 究 证 实, 平 流 层 中 的 溴 甲 烷 能 够 在 短 时 间 内 耗 减 臭 氧, 使 臭 氧 浓 度 迅 速 降 低, 是 现 已 查 明 的 89 种 臭 氧 层 消 耗 物 质 (DS) 之 一 1992 年 内 罗 毕 会 议 和 同 年 在 哥 本 哈 根 召 开 的 关 于 消 耗 大 气 臭 氧 层 物 质 蒙 特 利 尔 议 定 书 第 四 次 缔 约 国 大 会 将 溴 甲 烷 列 为 受 控 物 质, 要 求 发 达 国 家 于 2005 年 全 面 淘 汰 溴 甲 烷, 发 展 中 国 家 于 2015 年 全 面 淘 汰 溴 甲 烷 1,3- 二 氯 丙 烯 (1,3-dichloropropene) 碘 甲 烷 ( methyl iodide ) 异 硫 氰 酸 烯 丙 酯 (allylisothiocyanate,aitc) 异 硫 氰 酸 甲 酯 (MITC) 二 甲 基 二 硫 化 物 (DMDS) 氰 胺 化 钙 (calcium cyanamide) 环 氧 丙 烷 (propylene oxide) 叠 氮 化 纳 (sodium azide) 丙 烯 醛 (acrolein) 硫 酰 氟 (sulphuryl fluoride) 等 是 潜 在 的 溴 甲 烷 替 代 品 H 2 C CH CH 2 C S H 3 C C S 异 硫 氰 酸 烯 丙 酯 (AITC) 异 硫 氰 酸 甲 酯 (MITC) H 2 C CH 2 H 2 C CH 2 CH 环 氧 丙 烷 (propylene oxide) 丙 烯 醛 (acrolein) S F F 硫 酰 氟 (sulphuryl fluoride) 二 主 要 类 型 熏 蒸 性 杀 线 虫 剂 主 要 包 括 卤 化 烃 和 硫 代 异 硫 氰 酸 甲 酯 两 类 化 合 物 1. 卤 化 烃 类 卤 化 烃 类 杀 线 虫 剂 具 有 较 高 的 蒸 气 压, 多 是 土 壤 熏 蒸 剂, 通 过 药 剂 在 土 壤 中 扩 散 而 直 接 毒 杀 线 虫 主 要 品 种 有 氯 化 苦 溴 甲 烷 碘 甲 烷 D-D 混 剂 EDB DBCP 二 氯 异 丙 醚 (DCIP) 1,3- 二 氯 丙 烯, 等 128

氯 化 苦 (chloropicrin) 溴 甲 烷 (methyl bromide) 1,3- 二 氯 丙 稀 (1,3-dichloropropene) 1,2- 二 氯 丙 稀 (1,2-dichloropropane) 二 溴 氯 丙 烷 (DBCP) 二 氯 异 丙 醚 (DCIP) 2 硫 代 异 硫 氰 酸 甲 酯 类 硫 代 异 硫 氰 酸 甲 酯 类 杀 线 虫 剂 能 释 放 出 异 硫 氰 酸 甲 酯 (methyl isothiocyanate), 使 线 虫 中 毒 死 亡 主 要 品 种 有 威 百 亩 (metam) 和 棉 隆 威 百 亩 (metam) 棉 隆 (dazomet) 三 生 物 活 性 与 应 用 氯 化 苦 具 有 广 谱 的 杀 虫 杀 菌 杀 线 虫 和 杀 鼠 作 用, 进 行 土 壤 熏 蒸 可 有 效 防 治 土 壤 中 多 种 植 物 病 原 线 虫 1,3- 二 氯 丙 烯 用 于 果 树 蔬 菜 花 卉 等 多 种 作 物 种 植 前 土 壤 处 理, 对 于 线 虫 具 有 很 好 的 防 效 然 而,1,3- 二 氯 丙 烯 具 有 慢 性 毒 性, 在 土 壤 和 水 中 的 残 留 会 对 环 境 和 人 类 健 康 造 成 较 大 压 力 其 残 留 引 起 的 水 污 染 问 题 在 美 国 许 多 州 已 有 报 道, 美 国 新 的 环 保 法 规 对 1,3. 二 氯 丙 烯 的 应 用 地 区 和 使 用 剂 量 都 做 了 更 严 格 的 规 定 碘 甲 烷 对 土 传 病 原 真 菌 线 虫 杂 草 的 防 效 与 溴 甲 烷 相 当 或 优 于 溴 甲 烷, 但 碘 甲 烷 价 格 昂 贵 威 百 亩 和 棉 隆 均 是 广 谱 的 熏 蒸 性 杀 线 虫 剂, 并 能 兼 治 土 壤 真 菌 地 下 害 虫 及 杂 草, 易 在 土 壤 及 其 他 基 质 中 扩 散, 杀 线 虫 谱 广, 对 绿 色 植 物 有 杀 伤 作 用, 使 用 不 当 易 产 生 药 害, 影 响 作 物 生 长 棉 隆 不 会 在 植 物 体 内 残 留, 但 对 鱼 毒 性 较 高, 且 易 污 染 地 下 水 卤 代 烃 类 杀 线 虫 剂 是 通 过 烷 基 化 作 用 或 氧 化 作 用 使 线 虫 中 毒 死 亡 中 毒 线 虫 最 初 表 现 为 过 度 活 动, 继 而 麻 醉, 最 终 死 亡 卤 代 烃 是 烷 基 化 试 剂, 生 物 体 内 的 蛋 白 质, 特 别 是 酶 分 子 中 均 拥 有 巯 基 羟 基 或 氨 基, 卤 代 烃 可 与 它 们 发 生 烷 基 化 反 应, 而 使 酶 失 去 原 有 的 活 性 或 使 活 性 受 到 抑 制, 因 而 导 致 线 虫 死 亡 这 种 烷 基 化 反 应 属 于 双 分 子 亲 核 取 代 反 应 (Sn2) 129

烷 基 化 作 用 酶 AH+RX 酶 AR+HX 卤 代 烃 也 可 以 与 土 壤 水 发 生 单 分 子 亲 核 取 代 反 应 (Sn1), 而 使 药 剂 失 去 活 性 所 以,Sn2 反 应 活 性 强 而 Sn1 反 应 活 性 弱 的 卤 代 烃, 应 具 有 较 强 的 杀 线 虫 活 性 另 一 作 用 机 制 是 发 生 在 细 胞 色 素 链 Fe 2+ 离 子 部 位 的 氧 化 作 用, 氧 化 作 用 的 结 果 是 使 线 虫 呼 吸 作 用 受 阻, 最 终 导 致 线 虫 死 亡 EDB 对 线 虫 蛋 白 质 烷 基 化 反 应 作 用 的 速 度 比 氧 化 作 用 慢 得 多, 因 此 在 实 际 应 用 的 剂 量 下, 氧 化 作 用 似 乎 是 更 重 要 的 异 硫 氰 酸 甲 酯 是 氨 基 甲 酰 化 试 剂 一 般 认 为 它 的 杀 线 虫 作 用 是 通 过 与 酶 分 子 中 的 亲 核 部 位 ( 如 氨 基 羟 基 巯 基 ) 发 生 氨 基 甲 酰 化 反 应 来 实 现 的 酶 XH + S=C=-CH3 酶 X-C-H 其 中 X=,S,H 2 熏 蒸 性 杀 线 虫 剂 主 要 用 于 土 壤 处 理 防 治 植 物 病 原 线 虫 一 般 在 播 种 或 移 栽 前 10-20d 撒 施 或 沟 施, 施 后 覆 土 或 用 地 膜 覆 盖,1-2 周 后 松 土 通 气, 然 后 播 种 或 移 栽 作 物 生 育 期 施 用 容 易 造 成 药 害 土 壤 质 地 温 度 湿 度 等 因 素 对 该 类 杀 线 虫 剂 药 效 影 响 很 大, 为 确 保 良 好 药 效 和 避 免 药 害, 土 壤 温 度 宜 保 持 在 12-20 之 间, 土 壤 含 水 量 保 持 在 40% 以 上 第 二 节 非 熏 蒸 性 杀 线 虫 剂 一 概 述 非 熏 蒸 性 杀 线 虫 剂 并 非 直 接 杀 死 线 虫, 而 是 起 麻 醉 的 作 用, 影 响 线 虫 的 取 食 发 育 和 繁 殖 行 为, 延 迟 线 虫 对 作 物 的 侵 入 及 危 害 峰 期 非 熏 蒸 性 杀 线 虫 剂 处 理 后, 虽 然 线 虫 密 度 没 有 明 显 下 降, 但 是 增 产 显 著 目 前 使 用 的 非 熏 蒸 性 杀 线 虫 剂 都 具 有 一 定 的 内 吸 性, 只 针 对 危 害 植 物 的 线 虫 而 不 影 响 不 危 害 植 物 的 肉 食 性 线 虫, 所 以 也 称 为 选 择 性 杀 线 虫 剂 (Selective nematicide) 这 类 杀 线 虫 剂 在 有 效 剂 量 下 对 作 物 较 安 全, 在 作 物 播 种 期 和 生 长 期 均 可 使 用 1950 年 Raski 等 报 道 了 采 用 对 硫 磷 ( parathion ) 喷 洒 植 株 可 防 治 草 莓 叶 线 虫 ( Aphelenchoides fragariae ) 1955 年 Manzelli 报 道 的 有 机 磷 杀 线 虫 剂 除 线 磷 (dichlorofenthion) 被 公 认 为 是 第 一 个 非 熏 蒸 的 土 壤 杀 线 虫 剂 20 世 纪 70-80 年 代 相 继 开 发 成 功 了 丰 索 磷 (fensulfothion) 胺 线 磷 (diamidfos) 丁 环 磷 (fosthiethan) 等 10 余 个 品 种, 并 被 广 泛 地 应 用 于 多 种 线 虫 病 害 的 防 治 有 机 磷 杀 线 虫 剂 的 开 发, 使 杀 线 虫 剂 的 应 用 进 入 了 一 个 新 的 阶 段, 即 由 强 熏 蒸 性 作 用 的 杀 线 虫 剂 发 展 到 内 吸 胃 毒 和 触 杀 等 多 种 作 用 方 式 的 杀 线 虫 剂, 其 用 药 方 法 多 样 化, 施 药 时 间 更 为 灵 活 130

1969 年 美 国 Union Carbide Corporation 公 司 开 发 出 了 涕 灭 威 (aldicarb),1969 年 美 国 DuPont 公 司 开 发 出 杀 线 威 (oxamyl), 同 期 美 国 FMC 公 司 开 发 出 克 百 威 (carbofuran) 等 氨 基 甲 酸 酯 类 杀 线 虫 剂 20 世 纪 70 年 代 以 来, 结 构 中 引 入 R-CH 2 CF=CF 2 基 团 的 三 氟 丁 烯 类 化 合 物 成 为 研 究 热 点 三 氟 丁 烯 类 化 合 物 具 有 杀 线 活 性 高 环 境 兼 容 性 好 并 具 有 一 定 的 杀 虫 杀 螨 作 用 的 特 点, 开 发 前 景 广 阔 1986 年 美 国 FMC 公 司 公 布 了 三 氟 丁 烯 硫 代 碳 酸 酯 类 化 合 物 I, 对 植 物 病 原 线 虫 高 效 CL CH 2 CH 2 S C H S S CH 2 CH 2 CF CF 2 化 合 物 I 1986 年 美 国 Staufer 化 学 公 司 开 发 了 含 三 氟 丁 烯 基 的 三 硫 代 磷 酸 酯 类 化 合 物 ( 通 式 Ⅰ), 可 作 为 土 壤 杀 虫 杀 螨 剂 使 用, 并 具 有 杀 线 虫 作 用 R 1 R 2 S S P S CH 2 CH 2 CHF CF 2 R 1 = -,C 2 H 5 -;R 2 =t-c 4 H 9,S-C 4 H 9 通 式 I 1990 年 德 国 Dieter 等 人 开 发 了 含 1,3,4- 噻 二 唑 环 的 三 氟 丁 烯 类 化 合 物 II, 具 有 杀 虫 杀 螨 杀 线 虫 活 性 S SCH 2 CH 2 CF=CF 2 化 合 物 II 1993 年 英 国 Turnbull 等 人 公 布 了 一 系 列 具 杀 线 虫 活 性 的 含 嘧 啶 环 的 三 氟 丁 烯 类 化 合 物 III IV V VI VII 和 含 苯 并 噁 唑 环 的 三 氟 丁 烯 类 化 合 物 VIII, 可 用 于 控 制 多 种 植 物 寄 生 线 虫 和 土 壤 穴 居 线 虫 SCH 2 CH 2 CF CF 2 SCH 2 CH 2 CF CF 2 131

化 合 物 III 化 合 物 IV SCH 2 CH 2 CF=CF 2 化 合 物 V SCH 2 CH 2 CF CF 2 化 合 物 VI SCH 2 CH 2 CF=CF 2 SCH 2 CH 2 CF=CF 2 SCH 2 CH 2 CF=CF 2 H 3 C 化 合 物 VII 化 合 物 VIII 物 X 1997 年 德 国 Bayer AG 公 司 开 发 了 具 有 杀 线 虫 活 性 的 苯 甲 酸 三 氟 丁 烯 酯 类 化 合 物 IX 和 化 合 CCH 2 CH 2 CF CF 2 CCH 2 CH 2 CF CF 2 H 2 H 化 合 物 IX 化 合 物 X 1998 年 英 国 Charles 等 人 开 发 了 化 合 物 XI 作 为 杀 线 虫 剂 使 用 随 后 日 本 拜 尔 农 药 株 式 会 社 对 其 进 行 改 造, 在 丁 烯 双 键 上 添 加 一 个 氟 原 子, 合 成 了 化 合 物 XII, 发 现 其 杀 线 虫 活 性 更 强, 杀 线 虫 谱 极 广, 并 对 作 物 安 全 SCH 2 CH 2 CH=CF 2 SCH 2 CH 2 CF=CF 2 S S 化 合 物 XI 化 合 物 XII 2003 年 Bayer 公 司 Watanabe 等 人 公 布 了 一 类 含 噁 唑 环 的 三 氟 丁 烯 类 化 合 物, 其 中 综 合 控 制 线 虫 活 性 突 出 的 为 化 合 物 XIII H 2 C SCH 2 CH 2 CF=CF 2 化 合 物 XIII 二 主 要 类 型 与 理 化 性 质 非 熏 蒸 性 杀 线 虫 剂 主 要 包 括 有 机 磷 类 氨 基 甲 酸 酯 类 和 三 氟 丁 烯 类 化 合 物 以 有 机 磷 类 和 氨 基 甲 酸 酯 类 杀 线 虫 剂 为 主 132

1 有 机 磷 类 杀 线 虫 剂 由 于 田 间 使 用 剂 量 过 大 等 原 因, 多 数 国 家 已 不 再 使 用 除 线 磷 丰 索 磷 胺 线 磷 和 丁 环 磷 的 原 开 发 公 司 已 停 止 生 产 目 前 常 用 的 专 用 有 机 磷 杀 线 虫 剂 有 苯 线 磷 (fenamiphos) 灭 线 磷 (ethoprophos) 硫 线 磷 (cadusafos) 氯 唑 磷 (isazofos) 噻 唑 磷 (fosthiazate) 丁 硫 环 磷 (fothietan) 虫 线 磷 (thionazin) 和 甲 基 异 柳 磷 (isofenphos methyl) 此 外, 一 些 有 机 磷 杀 虫 剂 兼 有 杀 线 虫 作 用, 如 毒 死 蜱 (chiorpyrifos) 乐 果 (dimethoate) 辛 硫 磷 (phoxim) 甲 拌 磷 (phorate) 三 唑 磷 (triazophos) 等 苯 线 磷 (fenamiphos) 灭 线 磷 (ethoprophos) 硫 线 磷 (cadusafos) 氯 唑 磷 (isazofos) 噻 唑 磷 (fosthiazate) 丁 硫 环 磷 (fothietan) H 3 C (H 3 C) 2 HCH P C HC 虫 线 磷 (thionazin) 甲 基 异 柳 磷 (isofenphos methyl) 133

有 机 磷 类 杀 线 虫 剂 多 数 品 种 在 水 中 溶 解 度 较 高, 与 甲 苯 乙 腈 二 氯 甲 烷 甲 醇 异 丙 醇 等 有 机 溶 剂 混 溶 在 中 性 和 弱 酸 性 条 件 下 稳 定, 在 碱 性 条 件 下 迅 速 分 解 蒸 气 压 低, 无 熏 蒸 活 性 2 氨 基 甲 酸 酯 类 杀 线 虫 剂 氨 基 甲 酸 酯 类 杀 线 虫 剂 杀 线 威 是 专 用 的 杀 线 虫 剂 此 外 氨 基 甲 酸 酯 类 杀 虫 剂 中 一 些 品 种 兼 有 杀 线 虫 活 性, 如 克 百 威 涕 灭 威 (aldicarb) 涕 灭 砜 威 (aldoxycarb) 丁 硫 克 百 威 (carbosulfan) 等 H 3 C SH C CH H C H H 3 C 杀 线 威 (oxamyl) 氨 基 甲 酸 酯 类 杀 线 虫 剂 多 数 品 种 可 溶 于 水, 易 溶 于 甲 苯 二 氯 甲 烷 异 丙 醇 等 有 机 溶 剂 在 中 性 和 弱 酸 性 介 质 中 稳 定, 在 碱 性 介 质 中 易 分 解 蒸 气 压 低, 熏 蒸 活 性 差 3 三 氟 丁 烯 类 杀 线 虫 剂 氟 原 子 具 有 模 拟 效 应 电 子 效 应 阻 碍 效 应 和 渗 透 效 应 等 特 殊 性 质 在 农 药 分 子 中 引 入 氟 原 子, 可 显 著 提 高 其 生 物 活 性 三 氟 丁 烯 类 杀 线 虫 剂 是 含 氟 的 一 类 化 合 物 其 水 溶 性 较 低, 溶 于 多 种 有 机 溶 剂 挥 发 性 差, 无 熏 蒸 作 用 三 生 物 活 性 与 应 用 有 机 磷 杀 和 氨 基 甲 酸 酯 类 线 虫 剂 杀 线 虫 谱 较 广 药 剂 从 根 部 进 入 植 物 内, 经 叶 片 向 顶 部 和 基 部 输 导, 多 数 品 种 在 植 物 体 内 可 以 上 下 传 导, 同 时 也 能 良 好 分 布 于 土 壤 中 由 于 水 溶 性 较 高, 可 借 助 雨 水 或 灌 溉 水 进 入 作 物 的 根 层, 对 线 虫 的 防 治 提 供 了 双 重 的 保 护 作 用 该 类 药 剂 对 作 物 安 全, 在 土 壤 中 很 少 有 残 留, 是 理 想 的 杀 线 虫 剂 可 用 于 柑 桔 棉 花 观 赏 植 物 马 铃 薯 大 豆 烟 草 果 树 花 生 和 蔬 菜 上 防 治 多 种 线 虫, 并 兼 治 多 种 害 虫 有 机 磷 和 氨 基 甲 酸 酯 类 杀 线 虫 作 用 的 机 制 与 它 们 的 杀 虫 机 制 是 类 似 的 线 虫 生 理 学 研 究 表 明, 多 种 线 虫 神 经 传 导 的 轴 突 部 位 存 在 乙 酰 胆 碱 酯 酶 (AchE) 有 机 磷 和 氨 基 甲 酸 酯 类 化 合 物 的 杀 线 虫 机 制 是 抑 制 AchE 的 活 性, 进 而 阻 碍 线 虫 正 常 的 神 经 传 导 但 这 两 类 化 合 物 对 线 虫 AchE 的 抑 制 作 用 是 可 逆 的, 只 是 麻 痹 而 非 杀 死 线 虫 当 把 中 毒 麻 痹 的 线 虫 从 药 液 中 移 出 置 于 净 水 中 后, 线 虫 可 复 苏 例 如 燕 麦 真 滑 刃 线 虫 (Aphelenchus avenae) 和 Panagrellus redivivus( 一 种 自 由 生 活 线 虫 ) 用 甲 拌 磷 处 理 之 后, 线 虫 体 紧 紧 卷 着 几 乎 不 再 动 此 时 其 胆 碱 酯 酶 分 别 受 抑 96% 和 93%, 而 将 这 两 种 麻 痹 的 线 虫 从 药 液 中 取 出 放 入 水 中 48-72h 之 后, 线 虫 可 以 完 全 恢 复 正 常 所 以 这 两 类 药 剂 对 植 物 的 保 护 作 用 并 不 在 于 杀 死 线 虫, 主 要 在 于 干 扰 线 虫 神 经 兴 奋 传 导, 从 而 减 少 了 线 虫 的 活 动, 抑 制 线 虫 侵 入 植 物 摄 取 食 物 的 能 力, 并 破 坏 雌 虫 引 诱 雄 虫 的 能 力, 因 而 导 致 线 虫 的 发 育 繁 殖 滞 后 三 氟 丁 烯 类 化 合 物, 主 要 作 为 杀 线 虫 剂 使 用, 杀 线 虫 谱 广, 兼 有 杀 虫 杀 螨 作 用, 其 代 谢 机 理 与 其 他 杀 线 虫 剂 不 同, 效 果 显 著, 具 有 良 好 的 开 发 前 景 134

Wright 1981 年 报 道, 在 田 间 尚 未 发 现 植 物 病 原 线 虫 抗 药 性, 原 因 可 能 与 杀 线 虫 剂 在 土 壤 中 施 用 有 关 杀 线 虫 剂 在 土 壤 中 的 持 效 期 短, 施 用 次 数 少, 沟 施 或 穴 施 时 只 影 响 作 物 根 部 周 围 的 线 虫, 未 施 药 土 壤 中 的 线 虫 不 断 迁 入, 这 些 因 素 的 综 合 作 用 结 果, 延 缓 了 抗 药 性 产 生 的 速 度 实 际 上 一 些 研 究 报 告 中 已 有 线 虫 产 生 抗 性 种 的 记 载, 例 如 在 温 室 连 续 l0 次 施 用 苯 线 磷 和 涕 灭 威, 钩 针 线 虫 (Paraty1enchus hamatus) 和 起 绒 草 茎 线 虫 (Ditylenchus dipsaci) 均 出 现 抗 性 种 群 或 居 群 因 此 在 实 际 应 用 杀 线 虫 剂 防 治 植 物 病 原 线 虫 的 过 程 中, 应 避 免 连 续 多 次 施 用 同 一 类 型 或 同 一 种 杀 线 虫 剂, 在 那 些 经 常 用 兼 具 杀 线 虫 作 用 的 杀 虫 剂 地 区, 还 要 警 惕 产 生 交 互 抗 药 性 的 产 生 非 熏 蒸 性 杀 线 虫 剂 可 以 在 播 种 前 播 种 同 时 移 栽 时 及 作 物 生 长 期 使 用 施 药 方 式 有 沟 施 穴 施 撒 施 沾 根 或 施 入 灌 溉 水 流 入 作 物 田 中 该 类 杀 线 虫 剂 多 为 高 毒 品 种, 使 用 时 应 注 意 防 护 丙 线 磷 是 触 杀 型 杀 线 虫 剂, 一 些 作 物 对 其 较 敏 感, 药 剂 不 能 与 种 子 直 接 接 触, 施 药 后 应 覆 盖 一 层 薄 土 或 有 机 肥, 再 播 种 覆 土, 避 免 种 子 接 触 药 剂 产 生 药 害 135

第 六 章 除 草 剂 杂 草 是 长 期 适 应 当 地 的 作 物 栽 培 耕 作 气 候 土 壤 等 生 态 条 件 和 生 产 条 件 生 存 下 来 的 植 物, 它 从 不 同 的 方 面 侵 害 农 作 物, 与 作 物 竞 争 养 分 水 分 和 光 照 ; 传 播 植 物 的 病 虫 害, 降 低 作 物 的 产 量 和 品 质, 影 响 人 畜 的 健 康 由 于 杂 草 具 有 休 眠 性 再 生 性 繁 殖 力 强 繁 殖 和 传 播 方 式 多 样 种 子 寿 命 长 出 苗 时 间 不 一 致 等 特 性, 因 此, 其 危 害 时 间 长, 分 布 广 泛, 危 害 严 重, 防 除 困 难 全 世 界 广 泛 分 布 的 杂 草 有 3000 余 种, 每 年 大 约 有 180 种 杂 草 对 作 物 造 成 危 害, 对 主 要 作 物 危 害 的 杂 草 有 200 种, 但 分 布 广 泛 危 害 严 重 的 杂 草 只 有 20-30 种 全 世 界 每 年 由 于 杂 草 危 害 损 失 达 10% 人 类 利 用 生 物 生 态 物 理 机 械 和 化 学 的 方 法 进 行 杂 草 防 除, 其 中 化 学 除 草 ( 除 草 剂 ) 占 主 要 地 位 本 章 主 要 根 据 除 草 剂 的 化 学 结 构 分 类, 阐 述 各 类 除 草 剂 开 发 过 程 作 用 特 点 和 应 用 技 术 第 一 节 除 草 剂 的 分 类 特 性 及 发 展 史 一 除 草 剂 的 分 类 选 择 性 和 杀 草 特 性 ( 一 ) 除 草 剂 的 分 类 除 草 剂 (Herbicide) 是 能 够 防 除 杂 草 而 不 伤 害 有 意 栽 培 植 物 的 药 剂 由 于 除 草 剂 的 化 学 结 构 选 择 性 传 导 作 用 方 式 和 处 理 方 法 的 不 同 而 分 为 不 同 的 类 型 1 根 据 除 草 剂 的 化 学 结 构 特 点, 除 草 剂 可 分 为 : 苯 氧 羧 酸 类 (Phenoxycarboxyacids) 苯 甲 酸 类 (Benmethylacid) 芳 氧 苯 氧 基 丙 酸 类 (Aryloxyphenoxy propionic acids) 环 己 烯 酮 类 (Cyclohexanediones) 酰 胺 类 (Amides) 取 代 脲 类 (Ureas) 三 氮 苯 类 (Triazines) 二 苯 醚 类 (Diphenylethers) 联 吡 啶 类 (Bipyridyliums) 二 硝 基 苯 胺 类 (Dinitroanilines) 硫 代 氨 基 甲 酸 酯 类 (Thiocarbamates) 有 机 磷 类 (Phosphoricacids) 磺 酰 脲 类 (Sulfonylureas) 咪 唑 啉 酮 类 ( Imidazolinones ) 磺 酰 胺 类 ( Sulfonamides ) 吡 啶 羧 酸 类 (yridinescarboxylicacids) 酞 酰 亚 胺 类 (-phenylphthalimides) 腈 类 (itriles) 嘧 啶 水 杨 酸 类 (Pyrimidinylsalicylicacids) 吡 唑 类 (Pyrazoles) 三 酮 类 (Triketones) 等 2 根 据 除 草 剂 对 作 物 与 杂 草 的 选 择 性, 除 草 剂 可 分 为 选 择 性 除 草 剂 和 灭 生 性 除 草 剂 选 择 性 除 草 剂 : 在 一 定 环 境 条 件 与 用 量 范 围 内, 能 够 有 效 的 防 除 杂 草 而 不 伤 害 栽 培 作 物 的 除 草 剂 灭 生 性 除 草 剂 : 对 作 物 与 杂 草 均 产 生 伤 害 作 用 的 除 草 剂 主 要 应 用 于 铁 路 公 路 工 厂 仓 库 森 林 防 火 道 及 非 耕 地, 也 可 用 于 作 物 田 定 向 和 保 护 性 施 药 3 根 据 除 草 剂 在 植 物 体 内 的 传 导 性, 除 草 剂 可 分 为 触 杀 性 除 草 剂 和 传 导 性 除 草 剂 触 杀 性 除 草 剂 : 除 草 剂 被 植 物 吸 收 后, 在 体 内 不 传 导, 只 起 到 局 部 杀 伤 作 用, 使 植 物 接 触 药 剂 的 部 位 受 害 传 导 性 除 草 剂 : 植 物 吸 收 除 草 剂 后 可 在 体 内 进 行 共 质 体 或 非 共 质 体 传 导 的 药 剂 4 根 据 除 草 剂 的 使 用 方 法 分 为 茎 叶 处 理 剂 土 壤 处 理 剂 和 土 壤 兼 茎 叶 处 理 剂 136

茎 叶 处 理 剂 : 在 杂 草 出 苗 后 喷 洒 到 茎 叶 上 使 其 死 亡 的 除 草 剂 土 壤 处 理 剂 : 喷 洒 在 土 壤 表 面, 以 杀 死 未 出 土 杂 草 的 除 草 剂 土 壤 兼 茎 叶 处 理 剂 : 既 能 用 于 土 壤 处 理, 也 能 用 于 茎 叶 处 理 的 除 草 剂 ( 二 ) 除 草 剂 的 选 择 性 除 草 剂 的 选 择 性 包 括 形 态 选 择 性 生 理 选 择 性 生 物 化 学 选 择 性 和 人 工 选 择 性 1 形 态 选 择 性 由 于 作 物 与 杂 草 形 态 差 异 造 成 的 选 择 性, 主 要 表 现 在 叶 片 形 态 生 长 点 位 置 胚 芽 鞘 根 系 特 点 等 2 生 理 选 择 性 由 于 不 同 种 植 物 对 除 草 剂 生 理 反 应 的 差 异 而 导 致 的 选 择 性, 这 种 差 异 主 要 存 在 于 植 物 对 除 草 剂 的 吸 收 与 传 导 3 生 物 化 学 选 择 性 生 物 化 学 选 择 性 是 除 草 剂 的 真 正 选 择 性, 具 有 这 样 选 择 性 的 除 草 剂 品 种 用 于 作 物 田 的 安 全 幅 度 最 大, 这 种 选 择 性 是 通 过 除 草 剂 在 植 物 体 内 进 行 一 系 列 生 物 化 学 变 化 而 实 现 的, 这 些 生 物 化 学 变 化 基 本 上 都 是 酶 促 反 应 4 人 工 选 择 性 有 些 灭 生 性 除 草 剂 如 百 草 枯 草 甘 膦 等 活 性 很 强, 杀 草 谱 广, 但 缺 乏 选 择 性 在 这 种 情 况 下, 可 以 根 据 除 草 剂 的 特 性, 结 合 作 物 与 杂 草 生 物 学 特 性 的 差 异 以 及 耕 作 栽 培 方 法, 在 使 用 技 术 上 人 为 赋 予 其 选 择 性 1) 位 差 选 择 性 利 用 作 物 与 杂 草 的 根 系 种 籽 或 幼 苗 在 土 壤 中 所 处 位 置 的 差 异 而 造 成 的 选 择 性 2) 时 差 选 择 性 利 用 作 物 与 杂 草 发 芽 及 出 苗 期 早 晚 的 差 异 应 用 除 草 剂 而 导 致 的 选 择 性 3) 局 部 选 择 性 在 作 物 生 育 期 采 用 保 护 性 措 施 或 定 向 处 理 来 喷 洒 灭 生 性 除 草 剂 的 选 择 性 ( 三 ) 除 草 剂 的 作 用 特 性 除 草 剂 被 植 物 根 芽 和 叶 片 吸 收 后, 干 扰 植 物 的 生 理 生 化 反 应, 其 中 包 括 光 合 作 用, 细 胞 分 裂, 氨 基 酸 蛋 白 质 及 脂 肪 酸 合 成 等, 这 些 代 谢 过 程 中 都 是 由 不 同 的 酶 系 统 催 化, 导 致 植 物 生 长 受 到 抑 制 或 死 亡 除 草 剂 品 种 的 作 用 靶 标 都 是 各 种 酶 系 统, 通 过 对 靶 酶 的 抑 制, 最 终 干 扰 植 物 的 代 谢 作 用 而 发 生 除 草 效 应 同 一 代 谢 过 程 中 包 括 一 系 列 生 物 化 学 反 应, 其 中 每 个 反 应 阶 段 都 有 不 同 酶 催 化 因 此, 不 同 类 型 除 草 剂 可 能 抑 制 同 一 反 应, 但 其 作 用 位 点 或 靶 标 却 存 在 明 显 差 异, 也 有 不 同 类 型 除 草 剂 具 有 同 一 作 用 靶 标 除 草 剂 类 型 及 品 种 不 同, 其 杀 草 特 性 与 原 理 差 异 较 大 各 类 除 草 剂 的 杀 草 特 性 见 表 6-1 表 6-1 不 同 除 草 剂 的 杀 草 原 理 抑 制 过 程 作 用 方 式 作 用 靶 标 除 草 剂 类 型 抑 制 植 物 的 生 细 胞 分 裂 微 管 系 统 ( Microtubule assembly) 二 硝 基 苯 胺 类 (Dinitroanilines) 137

理 过 程 组 织 的 发 育 物 质 的 合 成 合 成 激 素 类 苯 氧 羧 酸 类 (Syntheticauxins) (Phenoxycarboxyacids) 类 胡 萝 卜 素 生 物 合 成 烟 酰 替 苯 胺 类 (icotinanilides) (Carotenoid biosynthesis) 三 酮 类 (Triketones) 纤 维 素 生 物 合 成 (Cellulase biosynthesis) 腈 类 (itriles) 硫 代 氨 基 甲 酸 酯 类 抑 制 植 物 的 代 谢 过 程 光 合 作 用 酶 活 性 酯 类 合 成 (Lipidsynthesis) 光 合 系 统 II(PSII) 光 合 系 统 I(PS I) 乙 酰 乳 酸 合 成 酶 ( ALS, AHAS) 乙 酰 辅 酶 A 羧 化 酶 (ACCase) 5- 烯 醇 丙 酮 酰 莽 草 酸 -3- 磷 酸 合 成 酶 (EPSPS) 原 卟 啉 原 氧 化 酶 (protox) 羟 苯 基 丙 酮 酸 双 氧 化 酶 (HPPD) 谷 胺 酰 胺 合 成 酶 (GS) (Thiocarbamates) 酰 胺 类 (Amides) 三 氮 苯 类 (Triazines) 苯 腈 类 (Benzonitriles) 脲 类 (Ureas) 联 吡 啶 类 (Pyridinescarboxylicacids) 磺 酰 脲 类 (Sulfonylureas) 咪 唑 啉 酮 类 (Imidazolinones) 磺 酰 胺 类 (Sulfonamides) 嘧 啶 水 杨 酸 类 (Pyrimidinylsalicylicacids) 环 己 烯 酮 类 (Cyclohexanediones) 芳 氧 苯 氧 丙 酸 类 (Aryloxyphenoxy propionicacids) 有 机 磷 类 (Phosphoricacids), 草 甘 膦 二 苯 醚 类 (Diphenylethers) 酞 酰 亚 胺 类 ( - phenylphthalimides) 异 噁 唑 烷 二 酮 类 (Isoxazolidinones) 吡 唑 类 (Pyrazoles) 有 机 磷 类 草 铵 膦 (glyfosinate) 二 除 草 剂 发 展 史 1895 年, 法 国 葡 萄 种 植 者 M.L.Bonnet 发 现 硫 酸 铜 (CuS4.H2) 喷 洒 液 对 野 胡 萝 卜 有 杀 灭 138

作 用, 后 来 法 国 英 国 均 用 硫 酸 铜 大 面 积 选 择 性 防 除 野 胡 萝 卜, 这 一 偶 然 发 现 是 农 田 化 学 除 草 的 开 端 在 同 一 时 期, 美 英 法 德 等 国 除 了 使 用 硫 酸 铜 外, 还 使 用 硫 酸 亚 铁 氯 酸 钠 硫 酸 及 砷 化 物 等 无 机 化 合 物 除 草 直 到 30 年 代 初, 使 用 的 除 草 剂 都 是 无 机 金 属 盐 和 酸, 它 们 的 除 草 作 用 主 要 是 依 靠 其 腐 蚀 性, 因 此, 用 量 大 选 择 性 差 杀 草 谱 窄 成 本 高 使 用 不 方 便 第 一 个 有 机 除 草 剂 是 1932 年 在 法 国 发 现 的 二 硝 酚 (2- 甲 基 -4,6- 二 硝 基 酚,DC) 滴 到 双 子 叶 植 物 上 后, 使 植 物 很 快 枯 死, 二 硝 酚 的 发 现 使 除 草 剂 进 入 了 有 机 化 合 物 的 领 域 虽 然 这 些 化 合 物 的 选 择 性 不 强, 仅 能 局 部 杀 死 杂 草 植 株, 不 能 斩 草 除 根, 但 却 使 除 草 剂 向 前 迈 进 了 一 步 1942 年 内 吸 传 导 性 除 草 剂 2,4- 滴 (2,4- 二 氯 苯 氧 乙 酸 ) 的 发 现 在 除 草 剂 发 展 中 开 创 了 新 纪 元 它 不 仅 除 草 效 果 好 杀 草 谱 广, 而 且 对 单 双 子 叶 植 物 具 有 显 著 的 选 择 性, 因 而 迅 速 在 农 业 生 产 中 大 面 积 使 用, 开 创 了 除 草 剂 工 业 这 一 新 领 域 世 界 上 许 多 化 学 公 司 竞 相 开 发 新 的 除 草 剂, 促 进 了 多 种 新 型 除 草 剂 的 合 成 及 筛 选 1951 年 发 现 灭 草 隆 (monuron) 后, 促 使 迅 速 合 成 与 试 验 了 许 多 个 脲 类 化 合 物, 因 为 脲 分 子 易 被 多 种 取 代 基 取 代 1952 年 发 现 了 均 三 氮 苯 的 活 性,1958 年 开 发 的 莠 去 津 (atrazine) 在 除 草 剂 的 杀 草 谱 上 得 到 突 破, 其 杀 草 谱 明 显 扩 大, 使 均 三 氮 苯 类 得 到 了 很 大 的 发 展, 所 有 均 三 氮 苯 类 都 是 在 三 氮 苯 环 2,4 位 有 取 代 基, 导 致 迅 速 开 发 出 一 系 列 新 品 种, 而 70 年 代 发 现 的 除 草 剂 已 突 破 原 来 的 取 代 的 性 质, 如 灭 草 松, 形 成 一 些 新 的 化 合 物 1960 发 现 敌 稗 (propanil) 是 除 草 剂 选 择 性 的 重 要 突 破, 从 植 物 不 同 科 间 选 择 性 发 展 到 属 间 选 择 性, 促 进 了 一 系 列 防 除 单 一 杂 草 的 除 草 剂 燕 麦 灵 (barban), 新 燕 灵 (carbyne) 等 品 种 的 开 发 1965 年 ICI 公 司 发 现 了 联 吡 啶 类 除 草 剂 百 草 枯 (paraquat) 和 敌 草 快 (biquat) 的 除 草 活 性, 促 进 了 吡 啶 酮 类 除 草 剂 发 展 20 世 纪 70 年 代 中 期 发 现 禾 草 灵 (disclofop-methyl) 的 除 草 活 性 后, 通 过 结 构 改 造 及 衍 生 合 成, 很 快 开 发 出 芳 氧 苯 氧 丙 酸 及 环 己 烯 二 酮 类 除 草 剂 1974 年 发 现 草 甘 膦 (glyphosate, roundup), 促 进 了 有 机 磷 除 草 剂 的 发 展, 为 除 草 剂 新 品 种 的 筛 选 和 合 成 开 创 了 新 的 途 径 通 过 对 微 生 物 制 剂 的 研 究, 开 发 出 了 有 机 磷 除 草 剂 抗 生 素 双 丙 氨 膦 (bialaphos) 1979 年 磺 酰 脲 类 除 草 剂 氯 磺 隆 (chlorsulfuron) 发 现 后, 使 除 草 剂 进 入 到 超 高 效 阶 段, 因 其 具 有 高 效, 低 毒, 选 择 性 强 和 应 用 量 低 等 特 点, 在 农 业 生 产 上 得 到 广 泛 应 用 ; 同 时 此 类 除 草 剂 作 用 靶 标 为 乙 酰 乳 酸 合 成 酶 (ALS), 因 此 同 一 靶 标 的 乙 酰 乳 酸 合 成 酶 抑 制 剂 如 咪 唑 啉 酮 类, 三 唑 并 嘧 啶, 嘧 啶 醚 类 等 也 相 继 得 到 开 发 并 在 农 业 生 产 上 广 泛 应 用 据 统 计, 在 玉 米 大 豆 小 麦 油 菜 水 稻 五 大 作 物 中 应 用 此 类 除 草 剂 品 种 就 有 二 十 几 种, 占 五 大 作 物 应 用 除 草 剂 品 种 的 30~ 40%, 占 除 草 剂 应 用 面 积 50~60% 与 此 同 时, 一 些 其 它 系 列 新 品 种 的 开 发 也 十 分 活 跃, 如 环 己 烯 二 酮 类 酰 胺 类 四 取 代 苯 类 吡 啶 类 等 20 世 纪 90 年 代 后, 除 草 剂 品 种 开 发 逐 步 进 入 低 谷, 目 前 商 品 化 品 种 年 增 长 约 0.1%, 新 的 活 性 化 合 物 的 发 现 难 度 大 大 增 加 当 前, 估 计 需 要 筛 选 40000~50000 个 化 合 物 才 能 取 得 1 个 新 的 有 用 化 合 物 ; 对 于 新 品 种 注 册 时 有 关 毒 性, 特 别 是 生 态 毒 性 的 要 求 更 加 严 格 ; 同 时 转 基 因 抗 除 草 剂 作 物 的 出 现 和 迅 速 推 广 改 变 了 世 界 除 草 剂 的 格 局, 世 界 上 许 多 化 学 公 司 竞 相 投 入 大 量 资 金 研 究 转 基 因 抗 除 草 剂 作 物, 对 新 除 草 剂 开 发 有 一 定 的 影 响 139

通 过 对 除 草 剂 作 用 靶 标 的 研 究, 明 确 了 除 草 剂 作 用 靶 标 分 类, 指 导 新 化 合 物 的 合 成 与 筛 选 从 ] 对 靶 标 合 成 来 看, 乙 酰 乳 酸 合 成 酶 (ALS) 乙 酰 辅 酶 A 羧 化 酶 (ACCase) 与 原 卟 啉 原 氧 化 酶 (Protox) 抑 制 剂 仍 是 新 品 种 开 发 的 重 要 领 域, 而 以 微 生 物 代 谢 产 物 与 植 物 源 化 合 物 作 为 先 导 化 合 物 则 是 另 一 领 域, 随 着 化 合 物 结 构 日 益 趋 向 于 天 然 化 合 物, 其 结 构 日 益 复 杂, 手 性 化 合 物 更 加 增 多, 而 对 映 异 构 体 分 离 已 成 为 必 然 趋 势 除 草 剂 的 发 展 趋 势 是 向 高 效 低 毒 选 择 性 强 杀 草 谱 广 的 方 向 发 展 当 前 全 世 界 生 产 的 除 草 剂 多 达 300 种 以 上, 特 别 是 近 年 来 有 多 种 超 低 用 量 新 作 用 位 点 高 选 择 性 的 除 草 剂 相 继 出 现, 这 些 超 高 效 除 草 剂 对 提 高 农 业 生 产 率 保 护 生 态 环 境, 具 有 极 为 重 要 的 意 义 随 着 除 草 剂 新 品 种 的 不 断 出 现, 也 创 造 了 多 种 多 样 的 新 剂 型, 一 些 农 药 公 司 致 力 于 剂 型 的 研 究 和 改 进, 使 之 既 能 充 分 发 挥 杀 草 活 性 又 能 达 到 安 全 方 便 经 济 和 省 力 的 目 的 第 二 节 苯 氧 羧 酸 类 除 草 剂 一 概 述 1942 年 在 研 究 植 物 激 素 过 程 中, 发 现 苯 氧 羧 酸 类 化 合 物 2,4- 滴 对 田 旋 花 有 除 草 活 性, 即 在 高 浓 度 条 件 下 抑 制 双 子 叶 植 物 的 生 长 发 育, 而 对 禾 本 科 作 物 安 全, 从 而 开 创 了 有 机 选 择 性 除 草 剂 的 新 领 域 2,4- 滴 (2,4-D) 是 世 界 上 第 一 个 具 有 选 择 性 的 除 草 剂, 由 Amchem 公 司 ( 今 先 正 达 公 司 ) 于 1942 年 发 现 并 合 成,1945 年 后 多 家 公 司 开 发 生 产, 于 1946 年 开 始 使 用 在 小 麦 田 防 除 阔 叶 杂 草 在 此 结 构 的 基 础 上 1944 年 Amchem 公 司 开 发 出 应 用 于 交 通 线 建 筑 物 非 耕 地 防 除 灌 木 和 木 本 植 物 的 2,4,5- 涕 C l CH 2 CH C l CH 2 CH 2,4- 滴 (2,4-D) 2,4,5- 涕 (2,4,5-T) 1945 年 AgrEvo 公 司 开 发 应 用 于 运 动 场 草 坪 及 防 除 对 2,4-D 有 抗 性 杂 草 的 2,4-D 丙 酸 Zeneca 公 司 用 甲 基 取 代 2 位 氯, 开 发 出 应 用 于 水 稻 田 防 除 阔 叶 杂 草 及 莎 草 科 杂 草 的 2 甲 4 氯 及 2 甲 4 氯 丁 酸 C l (CH 2 ) 2 CH CH 2 CH 2,4-D 丙 酸 (dichlorprop) 2 甲 4 氯 (MCPA) 1947 年 Amchem 公 司 开 发 出 应 用 于 大 豆 花 生 苜 蓿 田 的 2,4-D 丁 酸 (2,4-DB) 140

(CH 2 ) 3 CH 2,4-D 丁 酸 (2,4-DB) 苯 氧 羧 酸 类 除 草 剂 在 环 境 中 易 被 降 解, 使 用 多 年 均 未 发 现 它 对 环 境 及 公 共 卫 生 场 所 有 任 何 危 害 然 而,1969 年 发 现 2,4,5-T 有 致 畸 作 用 后, 目 前 已 在 某 些 国 家 包 括 我 国 禁 止 使 用 其 致 畸 物 质 并 不 是 2,4,5-T 本 身, 而 是 在 制 备 中 间 体 氯 代 苯 酚 时 生 成 的 副 产 物 氯 代 二 噁 因 氯 代 二 噁 因 2,4,5-T 所 需 中 间 体 2,4,5- 三 氯 苯 酚 系 由 四 氯 苯 在 激 烈 条 件 下 水 解 制 得, 此 时 极 易 生 成 二 噁 因 及 其 它 杂 质, 其 中 2,3,7,8- 四 氯 二 苯 骈 -P- 二 噁 因 (2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-Pdioxin,I) 是 氯 代 苯 骈 二 噁 因 中 毒 性 最 高 的, 它 对 豚 鼠 及 白 兔 的 LD50 分 别 为 6µg/kg 及 115µg/kg 但 实 验 也 证 明,2,4,5-T 在 正 常 使 用 剂 量 条 件 下, 其 所 含 二 噁 因 的 浓 度 不 足 以 对 人 类 和 环 境 造 成 危 害, 因 此 欧 洲 东 南 亚 等 地 仍 有 使 用 2,4- 滴 自 发 现 至 今, 已 经 有 60 多 年 的 发 展 历 史, 使 用 很 广 泛 近 年 来, 随 着 世 界 种 植 结 构 的 调 整, 部 分 新 型 高 效 除 草 剂 因 为 药 害 问 题 而 淡 出 市 场,2,4- 滴 的 市 场 份 额 正 在 加 大, 销 售 回 升 迅 速, 在 除 草 剂 排 行 榜 中 位 居 第 4 位, 仅 次 于 灭 生 性 除 草 剂 草 甘 膦 百 草 枯 以 及 二 甲 戊 乐 灵 此 类 除 草 剂 显 示 的 选 择 性 传 导 性 及 杀 草 活 性 成 为 其 后 除 草 剂 发 展 的 基 础, 促 进 了 化 学 除 草 的 发 展 二 主 要 物 理 和 化 学 性 质 1 结 构 与 活 性 : 苯 氧 羧 酸 类 除 草 剂 的 分 子 结 构 包 括 :1 一 个 苯 环, 环 上 一 个 氧 原 子 取 代 ; 2 与 氧 原 子 相 联 一 个 羧 基 及 与 氧 原 子 分 离 的 含 碳 原 子 的 脂 族 侧 链,3 苯 环 上 有 不 同 取 代 基, 由 于 侧 链 的 变 化 及 苯 环 取 代 基 与 取 代 位 的 不 同, 形 成 不 同 品 种, 其 中 主 要 品 种 有 : (CH 2 ) n CH (1)2,4- 滴 类 苯 氧 基 羧 酸 141

R 在 苯 环 2,4 位 被 -CI 取 代,R 被 不 同 羧 基 及 与 氧 原 子 分 离 的 含 碳 原 子 的 脂 族 侧 链 取 代 形 成 不 同 的 品 种, 如 上 述 2,4- 滴 (2,4-D) 2,4 滴 丙 酸 (dichlorprop) 和 2,4- 滴 丁 酸 (2,4- DB) (2)2,4,5- 涕 类 在 2,4- 滴 的 基 础 上, 苯 环 5 位 被 取 代 形 成 不 同 的 品 种 R C l C l C l CH 2 CH CHCH CH 2 CH 2 CH 2 CH 2,4,5- 涕 (2,4,5-T) 2,4,5- 涕 丙 酸 (silvex) 2,4,5- 涕 丁 酸 (2,4,5-TB) (3)2 甲 4 氯 类 在 2,4- 滴 的 基 础 上, 苯 环 2 位 的 R1 被 甲 基 取 代,R2 被 羧 基 取 代, 形 成 2 甲 4 氯 类 型 的 不 同 品 种 R 2 R 1 CH 2 CH CHCH CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 甲 4 氯 (MCPA) 2 甲 4 氯 丙 酸 (mecoprop) 2 甲 4 氯 丁 酸 (MCPB) 142

上 述 除 草 剂 均 为 弱 酸 性, 在 水 中 溶 解 性 较 差, 生 产 上 往 往 应 用 其 盐 与 酯 类 主 要 盐 类 品 种 有 : 钠 盐 CH2Ca 钾 盐 CH2CK 铵 盐 CH 2CH 4 三 乙 铵 盐 CH2CH(C2H5)3 三 乙 醇 胺 盐 CH2CH(C2H4H)3 二 甲 铵 盐 CH2CH(CH3)2 主 要 酯 类 品 种 有 : 甲 酯 CH2CCH3 乙 酯 CH2CC2H5 异 丙 酯 CH2CCH(CH3) 丁 酯 CH 2CC 4H 9 上 述 酯 类 品 种 均 为 短 侧 链 高 挥 发 性 酯 类, 为 了 解 决 此 类 除 草 剂 中 短 侧 链 低 分 子 量 酯 类 的 挥 发 与 飘 移 问 题, 相 继 合 成 了 2,4- 滴 乙 二 醇 双 酯 与 2,4- 滴 乙 酰 乙 醇 酸 丁 酯, 前 者 的 挥 发 性 很 小, 渗 透 性 强 ; 后 者 的 挥 发 性 比 2,4- 滴 丁 酯 低 18 倍, 而 且 不 含 杂 酚, 植 物 对 其 吸 收 与 传 导 迅 速, 防 治 多 年 生 阔 叶 杂 草 的 效 果 优 于 2,4- 滴 丁 酯 长 侧 链 低 挥 发 性 酯 类 主 要 有 : 丁 氧 基 乙 醇 酯 CH2CC2H4 C4H9 异 辛 酯 R CH2CC8H17 丙 二 醇 丁 基 醚 酯 R CH 2CCH 2CH(H)CH 2 C 4H 9 四 氢 化 糠 酯 R CH 2 C H C CH 2 CH 2 CH 2 2 理 化 性 质 : 纯 品 一 般 为 白 色 结 晶 无 色 油 状 液 体 和 黄 色 或 棕 色 固 体, 略 有 酚 的 气 味, 对 金 属 有 腐 蚀 作 用 2,4- 滴 易 溶 于 有 机 溶 剂, 难 溶 于 水, 因 此 现 在 已 很 少 直 接 使 用, 常 加 工 成 钠 盐 胺 盐 和 丁 酯 使 用, 其 中 以 2,4- 滴 丁 酯 的 活 性 最 高 2,4- 滴 丁 酯 难 溶 于 水, 具 有 较 强 的 展 着 性 渗 透 性 和 内 吸 性, 在 植 物 表 面 粘 附 性 强, 不 易 被 雨 水 冲 刷, 药 效 持 效 期 短 2,4- 滴 钠 盐 难 溶 于 冷 水, 易 溶 于 热 水, 可 直 接 配 成 水 溶 液 喷 雾 2,4- 滴 胺 盐 易 溶 于 水, 可 配 成 水 溶 液 使 用 酯 类 的 分 子 系 非 离 子 型, 在 水 中 不 解 离, 故 不 与 硬 水 中 高 价 金 属 离 子 反 应 2,4- 滴 乙 二 醇 双 酯 挥 发 性 很 小, 渗 透 性 强, 渗 入 角 质 层 后 水 解 形 成 的 生 物 活 性 的 酸 数 量 高 三 生 物 活 性 和 特 点 从 分 子 结 构 与 生 物 活 性 的 相 关 性 来 说, 随 着 醇 取 代 基 相 对 分 子 量 加 大,2,4- 滴 酯 类 的 活 性 143

下 降, 侧 链 异 构 体 的 活 性 比 直 链 低 直 链 酯 类 的 除 草 效 果 高 说 明 向 植 物 叶 片 渗 入 是 决 定 酯 类 药 效 的 重 要 因 素 低 分 子 量 酯 类 比 高 分 子 量 酯 类 作 用 迅 速 的 原 因 是 :12,4- 滴 酯 类 进 入 叶 片 时 进 行 水 解 ;2 在 植 物 角 质 层 中 酯 酶 促 进 水 解 ;3 低 分 子 量 酯 类 比 高 分 子 量 酯 类 更 易 水 解 低 分 子 量 酯 类 通 过 角 质 层 内 的 酯 酶 作 用 比 高 分 子 量 酯 类 水 解 迅 速, 促 使 水 解 后 产 生 的 2,4- 滴 酸 更 易 吸 收, 并 迅 速 产 生 效 应 在 大 量 苯 氧 羧 酸 类 除 草 剂 品 种 中, 普 遍 应 用 的 是 2,4- 滴 2 甲 4 氯 与 2,4,5- 涕, 其 活 性 是 2,4- 滴 2 甲 4 氯 >2,4,5- 涕, 同 一 品 种 的 酯 > 酸 > 盐, 在 盐 类 中, 胺 盐 > 铵 盐 > 钠 盐 ( 钾 盐 ) 此 类 除 草 剂 的 突 出 特 性 是 选 择 性 强, 杀 草 谱 广, 用 量 低, 使 用 安 全 1 主 要 进 行 茎 叶 喷 雾, 防 治 阔 叶 杂 草 土 壤 处 理 时, 也 能 防 治 禾 本 科 杂 草 幼 芽 2 植 物 根, 茎 叶 均 可 吸 收, 并 在 韧 皮 部 与 木 质 部 传 导, 积 累 于 分 生 组 织, 其 盐 与 酯 类 被 植 物 吸 收 后, 在 体 内 转 变 为 酸 而 发 生 毒 性 效 应 3 脂 溶 性 低 的 钾 盐 与 钠 盐 不 易 被 吸 收, 游 离 酸 极 性 低, 进 入 角 质 层 迅 速, 低 分 子 酯 类 虽 然 易 进 入 角 质 层, 但 由 于 其 触 杀 作 用 迅 速 造 成 局 部 细 胞 或 组 织 坏 死, 故 传 导 作 用 受 阻 ; 高 分 子 酯 类 的 脂 溶 性 高, 故 吸 收 迅 速, 除 草 活 性 高 4 盐 类 在 土 壤 中 比 酸 与 酯 易 于 淋 溶 在 土 壤 中 通 过 微 生 物 进 行 降 解, 在 温 暖 而 湿 润 的 条 件 下 持 效 期 约 2-4 周, 在 冷 凉 干 燥 条 件 下, 可 达 1-2 月 2,4,5- 涕 的 持 效 期 比 2,4- 滴 与 2 甲 4 氯 长 毒 性 按 我 国 农 药 毒 性 分 级 标 准 属 于 低 毒 除 草 剂 对 大 鼠 的 LD50 为 400~1500 mg/kg 无 三 致 作 用, 对 人 畜 鱼 类 安 全, 对 蜜 蜂 敏 感 四 作 用 特 性 1 杀 草 特 性 苯 氧 羧 酸 类 除 草 剂 易 被 植 物 的 根 叶 吸 收, 通 过 木 质 部 或 韧 皮 部 在 植 物 体 内 上 下 传 导, 在 分 生 组 织 积 累 具 有 植 物 生 长 素 的 作 用, 植 物 吸 收 这 类 除 草 剂 后, 体 内 生 长 素 的 浓 度 高 于 正 常 值, 从 而 打 破 了 植 物 体 内 的 激 素 平 衡, 影 响 到 植 物 的 正 常 代 谢, 导 致 敏 感 杂 草 发 生 一 系 列 生 理 生 化 变 化, 组 织 异 常 和 损 伤, 长 度 生 长 停 止, 产 生 次 生 膨 胀, 导 致 根 与 茎 的 肿 胀, 进 而 韧 皮 部 被 堵 塞 最 终 导 致 木 质 部 破 坏, 植 株 死 亡 2 选 择 性 吸 收 与 传 导 的 差 异 是 苯 氧 羧 酸 类 除 草 剂 对 禾 本 科 与 双 子 叶 植 物 之 间 产 生 选 择 性 的 重 要 因 素 之 一 2,4- 滴 在 双 子 叶 菜 豆 体 内 的 传 导 非 常 迅 速, 并 在 嫩 芽 中 积 累, 而 在 禾 本 科 作 物 内 的 传 导 性 很 差, 因 为 单 子 叶 植 物 茎 与 叶 的 居 间 分 生 组 织 是 除 草 剂 传 导 的 重 要 障 碍 轭 合 作 用 也 是 苯 氧 羧 酸 类 除 草 剂 选 择 性 的 重 要 因 素 玉 米 吸 收 2,4- 滴 迅 速 并 与 植 物 代 谢 产 物 进 行 轭 合 ; 而 在 双 子 叶 的 菜 豆 植 株 内, 此 过 程 非 常 缓 慢, 甚 至 收 获 时 仍 含 有 游 离 的 2,4- 滴 而 且, 在 敏 感 植 物 内 所 形 成 的 轭 合 物 往 往 也 具 有 生 物 活 性, 但 在 单 子 叶 植 物 体 内 形 成 的 糖 苷 轭 合 物 则 完 全 丧 失 活 性 某 些 作 物 虽 然 也 吸 收 药 剂, 但 由 于 其 生 物 体 内 部 不 存 在 β- 氧 化 作 用 或 β- 氧 化 作 用 很 差, 因 此 也 不 受 害 2 甲 4 氯 丁 酸 在 敏 感 作 物 荨 麻 体 内 通 过 β- 氧 化 作 用 将 其 转 变 为 2 甲 4 氯, 从 而 受 害 致 死, 而 芹 菜 与 三 叶 草 等 植 物 由 于 体 内 不 存 在 β- 氧 化 作 用, 不 能 把 2 甲 4 氯 丁 酸 转 变 为 2 甲 4 氯, 因 而 不 受 害 五 应 用 1 防 治 对 象 主 要 防 治 一 年 生 与 多 年 生 阔 叶 杂 草,2,4, 5- 涕 的 除 草 效 果 较 差, 但 防 治 灌 木 144

植 物 高 效, 可 作 为 林 业 除 草 剂 使 用 2 适 用 作 物 用 量 与 使 用 时 期 主 要 用 于 禾 谷 类 作 物, 特 别 是 小 麦 水 稻 玉 米 小 麦 的 抗 性 最 强 2,4- 滴 与 2 甲 4 氯 除 在 禾 谷 类 作 物 田 进 行 茎 叶 处 理 外, 还 可 在 玉 米 大 豆, 花 生 蚕 豆 等 大 粒 作 物 出 苗 前 进 行 土 表 处 理 防 除 阔 叶 杂 草, 其 药 效 药 害 与 土 壤 特 性 及 降 雨 量 有 密 切 关 系 2,4- 滴 盐 类 在 土 壤 中 移 动 范 围 2~4cm, 一 般 应 用 酯 类 为 宜 3 在 使 用 这 类 除 草 剂 时, 要 注 意 禾 谷 类 作 物 的 不 同 生 长 期 和 品 种 对 其 耐 药 性 有 差 异 如 小 麦 水 稻 在 四 叶 期 前 和 拔 节 后 对 2,4- 滴 敏 感, 在 分 蘖 期 则 抗 性 较 强 另 外, 使 用 中 应 防 止 雾 滴 飘 移 或 药 剂 挥 发 而 导 致 对 周 围 敏 感 作 物 产 生 药 害 2 甲 4 氯 对 植 物 的 作 用 比 较 缓 和, 特 别 是 在 异 常 气 候 条 件 下 对 作 物 的 安 全 性 高 于 2,4- 滴, 飘 移 药 害 也 比 2,4- 滴 轻 第 三 节 苯 甲 酸 类 一 概 述 1942 年 Zimmermann 等 研 究 表 明, 卤 代 苯 甲 酸 苯 甲 酰 胺 苯 二 甲 酸 及 其 衍 生 物 均 具 有 植 物 生 长 调 节 活 性, 并 且 可 能 具 有 除 草 活 性 1952 年 (Am Chem)DuPomt 公 司 开 发 2,4,6- 三 氯 苯 甲 酸 ( 草 芽 平,TBA) 作 为 非 选 择 性 除 草 剂 以 防 除 深 根 性 的 阔 叶 植 物, 其 中 包 括 木 本 藤 木 及 灌 木, 后 又 推 荐 用 于 谷 物 地 中 防 除 某 些 阔 叶 杂 草 1956 年 研 究 者 对 一 系 列 二 硝 基 取 代 的 氯 代 苯 甲 酸 进 行 了 除 草 活 性 的 测 定, 发 现 地 草 平 (dinoben,3- 硝 基 -2,5- 二 氯 苯 甲 酸 ) 是 选 择 性 苗 前 除 草 剂, 可 用 于 大 豆 田 中 防 除 一 年 生 阔 叶 及 禾 本 科 杂 草 1958 年 发 现 其 还 原 产 物 豆 科 威 (chloramben,3- 氨 基 -2,5- 二 氯 苯 甲 酸 ) 则 更 具 选 择 性, 特 别 是 对 大 豆 的 耐 药 性 有 显 著 提 高 麦 草 畏 (dicamba,2- 甲 氧 基 -3,6- 二 氯 苯 甲 酸 ) 是 60 年 代 开 发 的 除 草 剂, 可 在 苗 前 或 苗 后 防 除 一 年 生 阔 叶 杂 草, 也 可 用 于 防 除 对 苯 氧 羧 酸 类 有 抗 性 的 阔 叶 杂 草 及 灌 木 CH CH 草 芽 平 (TBA) H 2 豆 科 威 (choramben) CH CH 2 地 草 平 (dinoben) 麦 草 畏 (dicamba) 二 生 物 活 性 和 作 用 特 性 苯 甲 酸 类 除 草 剂 是 选 择 性 内 吸 传 导 激 素 型 药 剂, 可 被 植 物 根 幼 芽 叶 迅 速 吸 收 和 传 导, 根 吸 收 后 通 过 木 质 部 向 茎 叶 传 导, 叶 吸 收 后 通 过 韧 皮 部 向 上 和 向 下 运 输 除 豆 科 威 等 个 别 品 种 外, 大 多 数 品 种 既 具 有 茎 叶 处 理 活 性, 也 有 土 壤 处 理 活 性 ; 植 物 迅 速 吸 收 并 传 导 和 积 累 于 分 生 组 145

织 多 数 品 种 都 是 防 治 阔 叶 杂 草 的 除 草 剂 其 杀 草 原 理 与 苯 氧 羧 酸 类 除 草 剂 近 似, 干 预 植 物 的 核 酸 代 谢, 促 进 敏 感 植 物 核 糖 核 酸 和 蛋 白 质 的 合 成, 使 细 胞 分 裂 异 常, 破 坏 韧 皮 部 与 薄 壁 细 胞, 导 致 形 成 多 核 凝 结 的 原 生 质 体, 影 响 植 物 根 与 芽 的 正 常 发 育, 造 成 叶 片 畸 形 叶 柄 与 茎 弯 曲 根 肿 大 茎 尖 顶 端 膨 大 生 长 点 萎 缩 分 枝 增 多 等 苯 甲 酸 类 除 草 剂 的 选 择 因 素 很 多, 不 同 植 物 与 组 织 对 药 剂 的 吸 收 传 导 分 布 代 谢 及 解 毒 能 力 的 差 异 是 其 选 择 性 的 重 要 原 因 单 子 叶 与 双 子 叶 植 物 对 三 氯 苯 甲 酸 的 吸 收 传 导 以 及 在 植 物 体 内 的 分 布 存 在 差 异, 用 三 氯 苯 甲 酸 处 理 敏 感 作 物 菜 豆 后, 从 菜 豆 初 生 叶 向 外 传 导, 并 迅 速 积 累 于 正 在 发 育 的 复 叶 叶 芽 内, 药 剂 通 过 韧 皮 部 的 活 细 胞 而 传 导 耐 药 性 作 物 玉 米 则 从 处 理 的 叶 片 向 其 他 部 位 缓 慢 传 导, 药 剂 不 仅 积 累 于 芽 顶, 而 且 也 在 未 处 理 叶 片 的 成 熟 部 位 积 累, 并 从 处 理 部 位 向 叶 尖 传 导 (? 没 有 写 清 楚 ) 环 羟 基 化 以 及 与 葡 萄 糖 氨 基 酸 等 进 行 轭 合 是 苯 甲 酸 类 除 草 剂 在 植 物 体 内 的 主 要 降 解 反 应, 也 是 某 些 植 物 具 有 抗 性 的 重 要 原 因 之 一 麦 草 畏 在 小 麦 与 草 地 早 熟 禾 (Poapratensis L.) 植 株 内 的 主 要 降 解 产 物 是 5- 羟 基 麦 草 畏, 其 次 是 3,6- 二 氯 邻 羟 基 苯 甲 酸, 最 终 形 成 葡 糖 轭 合 物 在 土 壤 中 的 持 效 期 因 品 种 而 异, 每 公 顷 用 量 2.24~3.4kg 时, 豆 科 威 6~8 周 ; 用 量 0.56kg 时, 麦 草 畏 的 持 效 期 超 过 3 个 月 毒 性 多 数 品 种 为 低 毒 除 草 剂 原 药 大 鼠 急 性 口 服 LD50 大 于 1879mg/kg, 兔 急 性 经 皮 LD50 大 于 2000kg/kg 对 家 兔 的 眼 睛 有 刺 激 性 作 用, 多 数 对 皮 肤 无 刺 激 作 用 在 试 验 剂 量 内 对 动 物 无 三 致 作 用, 对 鱼 类 及 水 生 生 物 低 毒 三 应 用 1 草 芽 平 防 治 阔 叶 杂 草, 特 别 是 多 年 生 深 根 阔 叶 草 如 田 旋 花 田 蓟 等, 在 土 壤 中 的 持 效 期 较 长, 用 量 0.5kg 时 达 2~3 个 月, 高 剂 量 可 达 2 年 以 上 2 豆 科 威 土 壤 处 理 防 治 一 年 生 杂 草 幼 芽, 对 阔 叶 草 防 效 优 于 禾 本 科 草, 用 于 大 豆 花 生 玉 米 向 日 葵 胡 萝 卜 等 作 物 进 行 苗 前 土 壤 处 理, 用 于 番 茄 辣 椒 甘 薯 等 栽 后 处 理, 每 公 顷 用 量 2~4kg, 持 效 期 6~8 周 3 麦 草 畏 防 治 阔 叶 草 及 灌 木, 与 2,4- 滴 混 用 可 扩 大 杀 草 谱, 用 于 小 麦 大 麦 玉 米 等 苗 前 土 壤 处 理, 在 土 壤 中 易 于 移 动, 持 效 期 较 长 4 敌 草 索 用 于 大 豆 棉 草 莓 洋 葱 番 茄 观 赏 植 物 等 进 行 苗 前 土 壤 处 理, 防 治 一 年 生 禾 本 科 杂 草 寄 生 性 杂 草 菟 丝 子 及 一 些 阔 叶 草, 每 公 顷 用 量 4~10kg, 在 土 壤 中 半 衰 期 约 100d 第 四 节 联 吡 啶 类 一 概 述 ICI 公 司 在 20 世 纪 50 年 代 发 现 联 吡 啶 化 合 物 的 除 草 活 性 20 世 纪 60 年 代 以 来, 此 类 除 草 剂 开 发 了 许 多 品 种, 但 只 有 敌 草 快 和 百 草 枯 获 得 了 广 泛 的 应 用 在 联 吡 啶 化 合 物 中, 只 有 平 面 结 构 的 化 合 物 或 分 子 中 两 吡 啶 环 处 于 同 一 水 平 面 时 才 有 活 性, 而 结 构 的 微 小 变 化 导 致 分 子 的 任 何 146

扭 转 都 会 使 活 性 丧 失 1958 年 (ICI)Zeneca 开 发 了 百 草 枯 (paraquat) 和 敌 草 快 (diquat) C H 3 + + CH 2. 2 百 草 枯 (paraquat) 2 + CH 2 CH 2 _ 2 Br 敌 草 快 (diquat) 二 主 要 物 理 和 化 学 性 质 原 药 为 白 色 或 黄 色 晶 体,300 以 上 水 解, 易 溶 于 水, 微 溶 于 低 分 子 量 的 醇 类, 不 溶 于 非 极 性 有 机 溶 剂 在 酸 性 和 中 性 溶 液 中 稳 定, 在 碱 性 溶 液 中 水 解 原 药 对 铁 铝 等 金 属 有 腐 蚀 作 用 百 草 枯 与 敌 草 快 均 为 水 溶 性 盐 类, 一 般 加 工 剂 型 为 含 量 20-25% 的 水 溶 液 联 吡 啶 类 除 草 剂 在 光 照 下 光 解, 百 草 枯 的 光 解 产 物 是 - 甲 基 异 烟 酸 甜 菜 碱 与 甲 胺 氢 氯 化 物, 进 而 氧 化 释 放 出 C2 敌 草 快 的 光 解 更 迅 速, 主 要 光 解 产 物 是 1,2,3,4- 四 氯 -1- 氧 吡 啶 [1,2-a] 吡 嗪 -5- 氯 化 物, 其 次 是 吡 啶 酮, 它 们 进 而 降 解 并 挥 发 粘 土 矿 物 的 吸 附 是 联 吡 啶 类 除 草 剂 在 土 壤 中 丧 失 活 性 的 主 要 原 因, 阳 离 子 显 著 影 响 粘 土 矿 物 对 百 草 枯 与 敌 草 快 的 吸 附, 其 影 响 程 度 是 :a + >Li + =Sr 2+ =Ca 2+ Ba 2+ Mg 2+ >K + = H4 + 三 生 物 活 性 毒 理 与 毒 性 联 吡 啶 类 除 草 剂 可 以 被 植 物 茎 叶 吸 收, 并 具 一 定 的 传 导 作 用 在 光 照 条 件 下, 被 处 理 植 物 数 小 时 便 死 亡 在 黑 暗 条 件 下, 植 物 在 数 日 内 几 乎 不 受 影 响 而 正 常 生 长 当 在 暗 中 处 理 使 植 物 吸 收 药 剂 后, 再 置 于 光 照 条 件 下, 植 物 非 常 迅 速 地 死 亡, 这 说 明 在 光 照 前 叶 片 内 的 药 剂 已 经 传 导 (? 是 否 具 有 传 导 性 ) 敌 草 快 与 百 草 枯 主 要 通 过 木 质 部 进 行 传 导, 而 且 处 理 后 经 过 一 定 时 间 的 黑 暗 能 促 进 其 传 导 数 量 由 于 该 类 除 草 剂 都 是 高 度 水 溶 性 化 合 物, 能 在 木 质 部 内 传 导, 因 而 影 响 植 物 需 水 的 因 素 都 影 响 其 传 导 (?) 该 类 除 草 剂 属 于 灭 生 性 快 速 触 杀 性 品 种, 一 般 在 作 物 播 种 前 出 苗 前 应 用 或 出 苗 后 定 向 处 理, 伤 害 植 物 绿 色 部 分 植 物 吸 收 迅 速 并 在 木 质 部 传 导, 是 典 型 的 光 合 系 统 I 抑 制 剂 它 们 在 光 下 通 过 光 合 作 用, 在 暗 中 通 过 呼 吸 作 用 还 原 为 阳 离 子 基 (?), 此 阳 离 子 基 被 空 气 中 的 过 氧 化 物 (?) 迅 速 氧 化, 造 成 脂 膜 迅 速 氧 化 及 膜 的 解 体 而 导 致 植 物 死 亡 此 类 药 剂 在 植 物 表 面 进 行 光 化 学 分 解, 在 植 物 体 内 不 进 行 代 谢 与 降 解 ; 接 触 土 壤 后, 迅 速 被 吸 收 而 丧 失 活 性 除 作 为 灭 生 性 除 草 剂 使 用 外, 还 是 有 效 的 脱 叶 剂 干 燥 剂 与 杀 藻 剂 联 吡 啶 类 除 草 剂 属 于 中 等 毒 性 除 草 剂 原 药 大 鼠 急 性 口 服 LD 50 在 15-400mg/kg, 在 实 验 室 条 件 下, 对 动 物 未 见 三 致 作 用 四 应 用 147

由 于 百 草 枯 与 敌 草 快 系 灭 生 性 除 草 剂, 只 能 杀 伤 植 物 绿 色 体, 故 广 泛 用 于 果 园 胶 园 非 耕 地 除 草, 每 公 顷 用 量 0.5-1.0kg 用 于 作 物 田 时, 应 在 播 种 或 出 苗 前 消 灭 已 出 苗 的 杂 草, 或 采 用 定 向 和 保 护 性 措 施 防 除 作 物 行 间 杂 草, 这 已 成 为 少 耕 与 免 耕 中 的 一 项 重 要 措 施 在 水 稻 机 械 旱 直 播 ( 地 下 播 种 ) 栽 培 方 式 中, 在 水 稻 出 苗 前 喷 施 百 草 枯 是 防 治 稗 草 及 其 它 杂 草 的 有 效 措 施 此 外, 百 草 枯 还 可 用 于 放 牧 场 的 更 新 及 防 治 水 生 杂 草 等 在 棉 花 大 豆 向 日 葵 等 作 物 收 获 前 作 为 脱 叶 剂 与 干 燥 剂 是 此 类 除 草 剂, 特 别 是 敌 草 快 的 另 一 重 要 用 途 第 五 节 酰 胺 类 一 概 述 自 1956 年 成 功 开 发 旱 田 除 草 剂 二 丙 烯 草 胺 后, 酰 胺 类 除 草 剂 有 较 大 发 展, 其 中 氯 代 乙 酰 胺 类 占 主 导 地 位, 涉 及 的 品 种 较 多, 而 氧 乙 酰 胺 及 其 它 结 构 的 品 种 也 不 断 增 多,1956 年 开 发 的 毒 草 死 (CDAA), 主 要 应 用 于 玉 米 和 大 豆 田 苗 前 防 除 禾 本 科 杂 草 1965 年 孟 山 都 公 司 开 发 的 毒 草 胺 (propachlor) 不 但 杀 草 谱 比 CDAA 广, 而 且 克 服 了 CDAA 在 沙 壤 土 中 易 淋 溶 的 缺 点, 环 境 条 件 适 应 性 好 孟 山 都 公 司 在 毒 草 胺 的 基 础 上,1966 年 开 发 出 比 毒 草 胺 活 性 高 的 甲 草 胺 (alachlor),1969 年 开 发 出 水 稻 田 除 草 剂 丁 草 胺 (butachlor), 同 年, 罗 姆 - 汉 斯 (Rohm&Hass) 公 司 开 发 出 著 名 的 水 稻 田 选 择 性 除 草 剂 敌 稗 (propanil), 促 进 了 酰 胺 类 除 草 剂 酰 芳 胺 类 化 合 物 的 发 展, 同 时 也 开 创 了 除 草 剂 在 植 物 种 间 的 选 择 性 1974 年 瑞 士 汽 巴 - 嘉 基 (Ciba-Geigy) 公 司 开 发 异 丙 甲 草 胺 (metolachlor),1980 年 开 发 出 乙 草 胺 (acetochlor) 这 类 除 草 剂 目 前 在 市 场 处 于 重 要 地 位, 其 选 择 性 好 药 效 高 价 格 比 较 低, 在 全 世 界 广 泛 应 用 C 2 H 5 H C CH 2 CH 2 CCH 2 敌 稗 (propanil) C 2 H 5 甲 草 胺 (alachlor) C CH 2 C 3 H 7 -i H 2 C CH CH 2 H 2 C CH C CH 2 CH 2 毒 草 胺 (propachlor) 毒 草 死 (CDAA) C 2 H 5 CH 2 CH 2 CCH 2 CCH 2 CH 2 C 4 H 9 C 2 H 5 乙 草 胺 (acetochlor) C 2 H 5 丁 草 胺 (butachlor) 148

20 世 纪 80 年 代 以 来, 随 着 化 合 物 结 构 日 益 复 杂, 含 异 构 体 的 酰 胺 类 除 草 剂 品 种 逐 步 增 多, 如 异 丙 甲 草 胺 和 二 甲 噻 草 胺 均 含 有 4 种 光 学 异 构 体 由 于 不 同 异 构 体 的 生 物 活 性 及 对 环 境 的 影 响 差 别 很 大, 因 此, 开 发 具 有 光 学 活 性 的 酰 胺 类 除 草 剂 是 近 年 来 的 研 究 重 点 1983 年 诺 华 公 司 开 发 的 96% 高 效 异 丙 甲 草 胺 比 72% 异 丙 甲 草 胺 除 草 效 果 增 加 1.67 倍 ( 理 论 上 ), 德 国 巴 斯 夫 公 司 开 发 的 高 效 二 甲 噻 草 胺 为 单 一 光 学 异 构 体, 已 于 2000 年 商 品 化, 用 量 是 二 甲 噻 草 胺 的 一 半 此 外, 在 酰 胺 类 化 合 物 中 引 入 杂 环 和 氟 原 子 是 这 类 除 草 剂 开 发 的 一 大 热 点 如 苯 噻 酰 草 胺 甲 氧 噻 草 胺 异 噁 草 胺 吡 草 胺 四 唑 酰 草 胺 氟 丁 酰 草 胺 吡 氟 草 胺 氟 吡 草 胺 氟 噻 草 胺 等 F C H F CF 3 吡 氟 草 胺 (diflufenican) C CH 2 S 苯 噻 酰 草 胺 (mefenacet) 同 时, 化 合 物 结 构 向 着 杂 环 方 向 发 展, 开 发 出 一 些 高 活 性 新 品 种, 如 噻 吩 草 胺 (thenylchlor) 噻 唑 草 酰 胺 (fluthiamide) 等 酰 胺 类 除 草 剂 在 近 代 农 田 化 学 除 草 中 占 居 重 要 地 位, 其 应 用 作 物 种 类 与 使 用 面 积 均 居 除 草 剂 前 列 在 氯 代 乙 酰 胺 类 除 草 剂 中, 用 量 最 大 的 品 种 是 乙 草 胺 甲 草 胺 和 异 丙 甲 草 胺 二 主 要 物 理 和 化 学 性 质 酰 胺 类 除 草 剂 原 药 为 乳 白 色 或 无 色 固 体, 有 些 品 种 为 黄 色 或 棕 色 固 体 比 重 1.05~1.16 之 间 熔 点 相 差 较 大, 常 温 下 难 溶 于 水 易 溶 于 乙 醇 乙 醚 丙 酮 苯 二 甲 苯 和 氯 仿 等 有 机 溶 剂 在 强 酸 与 碱 性 条 件 下 水 解, 挥 发 性 小 不 电 离 在 植 物 体 内 易 降 解 酰 胺 类 化 合 物 均 较 稳 定, 需 在 强 烈 的 条 件 下 才 能 被 水 解 草 乃 敌 在 水 溶 液 中 被 紫 外 光 照 射 后, 通 常 光 解 成 为 二 苯 基 甲 醇 二 苯 酮, 也 曾 经 发 现 有 苯 甲 酸 产 生 敌 稗 在 水 溶 液 中 被 光 解 时, 连 接 在 苯 环 上 的 氯 原 子 可 逐 步 被 氢 或 羟 基 置 换, 水 解 时 生 成 3- 氯 苯 胺 和 3,4- 二 氯 苯 胺, 接 着 被 氧 化 偶 联 为 3,3,4,4- 四 氯 偶 联 苯, 也 曾 得 到 过 腐 殖 酸 聚 合 物 水 解 是 酰 胺 类 除 草 剂 在 土 壤 中 的 主 要 降 解 反 应, 此 种 反 应 通 过 土 壤 微 生 物 含 有 的 酰 基 酰 胺 酶 而 进 行, 它 们 使 酰 胺 类 除 草 剂 水 解 形 成 苯 胺 和 脂 族 部 分, 后 者 作 为 基 质 被 微 生 物 利 用, 而 苯 胺 有 时 能 直 接 形 成 缩 合 产 物, 如 敌 稗 在 土 壤 中 水 解 产 生 的 二 氯 苯 胺 缩 合 形 成 3,3,4,4- 四 氯 偶 氮 苯 三 作 用 特 性 毒 性 与 毒 理 酰 胺 类 除 草 剂 对 植 物 的 呼 吸 作 用 有 明 显 抑 制, 已 证 明 毒 草 死 可 抑 制 植 物 的 呼 吸 作 用 中 某 些 含 硫 氢 基 酶 的 活 性 一 些 品 种 作 为 电 子 传 递 抑 制 剂 解 偶 联 剂 等 可 对 植 物 的 光 合 作 用 产 生 抑 制 ; 酰 胺 类 除 草 剂 的 作 用 机 理 一 般 是 脂 类 合 成 抑 制 剂 或 细 胞 分 裂 与 生 长 抑 制 剂 ( 此 段 不 清 楚 或 者 有 错, 请 重 写 ) 酰 胺 类 除 草 剂 的 选 择 性 在 于 位 差 选 择 生 理 作 用 选 择 降 解 差 异 和 代 谢 作 用 差 异 选 择 149

位 差 选 择 性 它 在 氯 代 乙 酰 胺 类 除 草 剂 安 全 使 用 中 起 着 较 大 作 用 此 种 选 择 性 受 除 草 剂 本 身 的 物 理 化 学 特 性 土 壤 特 性 气 候 条 件 以 及 植 物 吸 收 药 剂 的 部 位 的 影 响, 特 别 是 除 草 剂 在 土 壤 中 的 位 置 及 作 物 种 子 播 种 的 深 度, 影 响 更 大 其 原 因 是 此 类 除 草 剂 的 主 要 作 用 部 位 是 植 物 的 根 系 生 理 作 用 差 异 虽 然 敌 稗 都 能 促 进 水 稻 与 稗 草 的 叶 片 失 水, 但 稗 草 的 失 水 速 度 远 较 水 稻 迅 速, 这 可 能 是 细 胞 膜 系 统 受 破 坏 的 缘 故, 另 外 水 稻 接 触 敌 稗 后 细 胞 不 易 产 生 质 壁 分 离, 而 稗 草 虽 在 低 浓 度 下 也 会 引 起 质 壁 分 离 降 解 差 异 水 稻 对 敌 稗 耐 药 性 的 原 因 在 于 它 能 迅 速 降 解 敌 稗, 降 解 敌 稗 的 能 力 至 少 比 稗 草 高 20 倍 这 种 降 解 作 用 是 通 过 植 物 体 内 的 一 种 酰 胺 水 解 酶 进 行 的, 这 种 酶 能 迅 速 把 敌 稗 转 化 为 二 氯 苯 胺 和 丙 酸 二 氯 苯 胺 在 水 稻 体 内 能 与 葡 萄 糖 或 木 质 素 等 结 合 形 成 复 合 物 而 被 钝 化 而 稗 草 含 有 酰 胺 水 解 酶 量 低, 转 化 敌 稗 能 力 差, 故 能 引 起 中 毒 代 谢 作 用 差 异 用 2- 氯 乙 胺 除 草 剂 处 理 玉 米 大 豆 燕 麦 与 黄 瓜 后, 发 现 玉 米 与 大 豆 在 短 期 内 代 谢 药 剂 的 量 很 多, 而 燕 麦 与 黄 瓜 实 际 上 未 能 进 行 代 谢 因 而, 除 草 剂 在 耐 药 性 植 物 体 内 通 过 代 谢 作 用 而 迅 速 丧 失 毒 性 在 植 物 体 内 通 过 - 脱 烷 基 化 水 解 氧 化 以 及 轭 合 进 行 降 解 氯 代 乙 酰 胺 类 品 种 的 降 解 包 括 α- 氯 与 酰 胺 键 的 水 解, 形 成 羟 基 乙 酸, 而 羟 基 乙 酸 是 植 物 体 内 的 天 然 代 谢 产 物, 在 植 物 体 内 与 乙 醛 酸 保 持 平 衡 由 于 除 草 剂 分 子 迅 速 转 变 为 与 天 然 代 谢 产 物 相 类 似 的 产 物, 因 而 不 会 残 留 与 污 染 农 产 品 按 照 我 国 农 药 分 级 标 准, 此 类 除 草 剂 多 数 为 低 等 毒 性, 少 数 为 中 等 毒 性 的 除 草 剂 原 药 大 鼠 急 性 口 服 LD50 在 1200~8000mg/kg; 在 试 验 剂 量 内 对 动 物 未 见 三 致 作 用 四 生 物 活 性 与 应 用 酰 胺 类 除 草 剂 多 数 为 土 壤 处 理 剂, 其 中 单 子 叶 植 物 的 主 要 吸 收 部 位 是 幼 芽, 双 子 叶 植 物 主 要 通 过 根 部 吸 收, 其 次 是 胚 轴 或 幼 芽 大 多 数 品 种 都 是 防 治 一 年 生 禾 本 科 杂 草 的 除 草 剂, 对 多 年 生 及 阔 叶 杂 草 作 用 差, 其 中 土 壤 处 理 剂 占 很 大 比 重, 通 常 进 行 芽 前 土 表 处 理, 土 壤 含 水 量 明 显 影 响 酰 胺 类 除 草 剂 除 草 活 性 土 壤 粘 粒 和 有 机 质 对 酰 胺 类 除 草 剂 有 吸 附 作 用, 土 壤 粘 粒 和 有 机 质 含 量 增 加, 其 用 药 量 应 相 应 增 加, 但 在 有 机 质 含 量 6% 以 下, 乙 草 胺 药 效 受 其 影 响 不 大 ph 值 对 酰 胺 类 除 草 剂 药 效 影 响 不 大 在 现 有 品 种 中, 活 性 高 低 为 : 乙 草 胺 > 异 丙 甲 草 胺 > 甲 草 胺 > 甘 草 胺 > 毒 草 胺 丁 草 胺 丙 草 胺 萘 氧 胺 主 要 用 于 稻 田 除 草, 在 水 稻 插 秧 后 4~7d 保 持 水 层 撒 施, 萘 氧 胺 是 稻 田 一 次 性 处 理 剂 的 主 要 成 分, 温 度, 土 壤 类 型 等 环 境 条 件 对 其 活 性 基 本 上 没 有 影 响 敌 稗 是 用 于 秧 田 直 播 和 插 秧 田 的 高 选 择 性 除 草 剂, 由 于 它 是 触 杀 性 除 草 剂, 所 以 喷 药 前 彻 底 排 水 并 选 择 高 温 晴 天 喷 药 酰 胺 类 除 草 剂 可 与 三 氮 苯 类 脲 类 苯 氧 羧 酸 类 等 许 多 类 除 草 剂 混 用, 如 用 于 大 豆 进 行 苗 前 土 壤 处 理 时, 乙 草 胺 异 丙 甲 草 胺 甲 草 胺 可 与 嗪 草 酮 利 谷 隆 氯 溴 隆, 豆 科 威,2,4- 滴 丁 酯 等 混 用, 用 于 玉 米 田 可 与 莠 去 津 氰 草 津 扑 草 净 混 用, 用 于 棉 田 可 与 伏 草 隆 混 用 在 水 稻 田, 丁 草 胺 乙 草 胺 ( 东 北 禁 用 ) 与 苄 嘧 磺 隆 吡 嘧 磺 隆 混 用 已 成 为 水 田 重 要 的 一 次 性 除 草 剂 150

第 六 节 氨 基 甲 酸 酯 和 硫 代 氨 基 甲 酸 酯 类 一 概 述 1929 年 Frisen 首 先 观 察 到 苯 基 氨 基 甲 酸 乙 酯 能 抑 制 某 些 禾 本 科 杂 草 根 的 生 长, 从 而 发 现 它 的 植 物 生 长 调 节 活 性 1945 年 (PPG)Zeneca 公 司 的 Templeman 等 发 现 苯 胺 灵 的 除 草 活 性, 导 致 开 发 了 其 它 的 苯 基 氨 基 甲 酸 酯 类 除 草 剂 1951 年 (PPG)Elf Atochem 公 司 开 发 应 用 于 苜 蓿 小 麦 玉 米 大 豆 田 防 除 一 年 生 杂 草 除 草 剂 氯 苯 胺 灵 (chlorpropham), 防 除 野 燕 麦 的 燕 麦 灵 (barban) 1967 年 (Schering)AgrEvo 公 司 开 发 了 应 用 于 甜 菜 田 防 除 一 年 生 杂 草 的 甜 菜 宁 (phenmedipham) H C CH( ) 2 H C CH( ) 2 苯 胺 灵 (propham) 氯 苯 胺 灵 (chlorpropham) H 3 C H C C CH C CH H C H 3 C H CC 2 H 5 燕 麦 灵 (barban) 甜 菜 宁 (phenmedipham) 硫 代 氨 基 甲 酸 酯 类 化 合 物 是 在 氨 基 甲 酸 酯 类 的 基 础 上 于 1954 年 发 展 起 来 的 一 类 除 草 剂, Stauffer 公 司 开 发 用 于 防 除 一 年 生 禾 本 科 杂 草 及 许 多 阔 叶 草 的 除 草 剂 菌 达 灭 (EPTC) CH 2 CH 2 CSC 2 H 5 CH 2 CH 2 菌 达 灭 (EPTC) 1960 年 前 后 孟 山 都 公 司 开 发 成 功 燕 麦 敌 一 号 (siallate) 及 燕 麦 畏 (triallate), 它 们 是 小 麦 田 防 除 野 燕 麦 优 良 除 草 剂 i-c 3 H 7 CSCH 2 C=C 2 i-c 3 H 7 燕 麦 畏 (triallate) ( ) 2 CH ( ) 2 CH CSCH 2 C 燕 麦 敌 一 号 (siallate) CH 1964 年 美 国 Stauffer 公 司 开 发 出 水 稻 田 除 草 剂 禾 草 敌 (molinate, 禾 大 壮 ),1965 年 日 本 研 究 成 功 硫 代 氨 基 甲 酸 酯 类 水 稻 田 除 草 剂 禾 草 丹 (benthiocarb, 杀 草 丹 ) 151

C (C 2 H 5 ) 2 S CH 2 C SC 2 H 5 禾 草 丹 (benthiocarb) 禾 草 敌 (molinate) 1979 年 Mitsubishi Chemical 公 司 在 禾 草 敌 基 础 上 开 发 出 能 够 防 除 稗 草 的 除 草 剂 哌 草 丹 (dimepiperate) S C 哌 草 丹 (dimepiperate) 目 前, 这 类 除 草 剂 已 有 22 个 品 种 商 品 化, 其 中 20 世 纪 80 年 代 以 后 开 发 的 品 种 不 多, 仅 有 双 胺 灵 稗 草 畏 禾 草 畏 苄 草 丹 等 二 主 要 物 理 和 化 学 性 质 氨 基 甲 酸 酯 类 和 硫 代 氨 基 甲 酸 酯 类 除 草 剂 在 常 温 下 难 溶 于 水 易 溶 于 乙 醇 乙 醚 丙 酮 苯 氯 仿 和 二 甲 苯 等 有 机 溶 剂, 无 腐 蚀 性, 一 般 情 况 下 稳 定 此 类 除 草 剂 饱 和 蒸 气 压 高, 易 挥 发, 特 别 是 从 湿 土 表 面 挥 发 迅 速, 施 于 干 旱 土 壤 容 易 被 吸 附, 但 水 分 子 易 于 置 换 矿 物 胶 体 吸 附 的 除 草 剂 分 子, 通 过 解 吸 附 将 其 释 放 于 土 壤 溶 液 中, 再 度 进 行 挥 发 挥 发 是 硫 代 氨 基 甲 酸 酯 类 除 草 剂 从 土 壤 中 消 失 的 重 要 因 素 之 一, 挥 发 性 强 弱 与 土 壤 湿 度 温 度 有 机 质 及 粘 粒 含 量 显 著 相 关, 高 温 高 湿 有 机 质 及 粘 粒 含 量 低 均 促 进 挥 发, 不 同 品 种 从 土 表 挥 发 性 强 弱 是 : 丙 草 丹 > 灭 草 丹 > 克 草 丹 > 环 草 丹 > 环 己 丹 氨 基 甲 酸 酯 除 草 剂 在 光 下 比 较 稳 定, 光 解 作 用 差 土 壤 微 生 物 在 氨 基 甲 酸 酯 和 硫 代 氨 基 甲 酸 酯 类 除 草 剂 降 解 中 起 着 重 要 作 用 其 降 解 速 度 因 土 壤 种 类 而 异, 但 与 土 壤 特 性 相 关 性 小, 而 与 土 壤 氧 化 和 还 原 状 态 关 系 密 切, 在 旱 田 土 壤 中 降 解 最 快, 在 具 有 氧 化 状 态 的 灌 溉 水 条 件 下 降 解 也 比 较 快, 在 还 原 状 态 的 灌 溉 水 条 件 下 降 解 速 度 最 慢 此 类 除 草 剂 在 土 壤 中 的 降 解 速 度 因 土 壤 类 型 及 含 水 量 而 异, 特 别 是 杀 草 丹 在 旱 田 土 中 降 解 最 快, 在 保 持 水 层 的 还 原 状 态 下 降 解 最 慢 环 草 丹 在 旱 田 状 态 下 的 主 要 降 解 作 用 是 环 的 氧 化, 而 在 保 持 水 层 条 件 下,S- 乙 基 部 分 的 氧 化 是 主 要 反 应 三 生 物 活 性 和 作 用 特 性 氨 基 甲 酸 酯 类 和 硫 代 氨 基 甲 酸 酯 类 除 草 剂 主 要 通 过 植 物 根 胚 芽 鞘 及 叶 吸 收, 向 分 生 组 织 传 导, 防 治 杂 草 幼 芽 及 幼 苗, 通 过 对 根 与 芽 的 抑 制 而 使 根 尖 肿 大, 幼 芽 畸 形 及 矮 化 土 壤 质 地 有 机 质 含 量 对 氨 基 甲 酸 酯 与 硫 代 氨 基 甲 酸 酯 类 除 草 剂 药 效 有 显 著 影 响, 如 土 壤 有 机 质 与 粘 粒 对 氨 基 甲 酸 酯 类 除 草 剂 均 有 不 同 的 吸 附 作 用, 所 以 用 药 量 因 土 壤 有 机 质 含 量 与 土 壤 质 地 而 异,pH 值 温 度 对 其 药 效 影 响 不 明 显 硫 代 氨 基 甲 酯 化 合 物 是 一 类 广 泛 使 用 的 除 草 剂, 由 于 其 挥 发 性 强, 因 此, 在 使 用 中 最 关 键 的 问 题 是 喷 药 后 应 及 时 耙 地 混 土, 一 般 混 土 深 度 为 5~8cm 应 用 于 稻 田 的 品 种 需 保 持 水 层 施 药 152

1 杀 草 特 性 氨 基 甲 酸 酯 类 和 硫 代 氨 基 甲 酸 酯 类 除 草 剂 由 于 品 种 不 同, 杀 草 机 理 也 存 在 一 定 差 异 大 部 分 品 种 抑 制 氧 化 磷 酸 化 作 用 通 过 对 mra 合 成 的 影 响 而 抑 制 蛋 白 质 的 合 成 以 及 光 合 作 用 中 的 希 尔 反 应, 同 时 干 扰 类 脂 物 形 成, 从 而 影 响 膜 的 完 整 性 在 大 多 数 情 况 下, 杂 草 出 苗 并 生 出 1~2 片 真 叶 后 死 亡 2 选 择 性 氨 基 甲 酸 酯 类 除 草 剂 的 选 择 性 因 品 种 而 异, 但 植 物 体 内 代 谢 速 度 的 差 异 则 是 大 多 数 品 种 选 择 性 的 重 要 原 因 在 耐 性 植 物 体 内, 降 解 产 物 通 过 酯 或 氨 基 键 的 断 裂 以 及 - 羟 基 化 作 用 进 行 分 解 且 速 度 非 常 快 ; 而 在 敏 感 植 物 体 内 此 类 降 解 反 应 速 度 慢 用 燕 麦 灵 处 理 燕 麦 草 和 小 麦 的 胚 芽 鞘 24h 后, 燕 麦 草 胚 芽 鞘 中 游 离 燕 麦 灵 的 含 量 比 小 麦 多 2 倍, 而 且 燕 麦 灵 及 其 代 谢 产 物 进 入 燕 麦 草 胚 芽 鞘 包 被 的 茎 内 的 数 量 也 比 小 麦 多, 燕 麦 灵 与 小 麦 胚 芽 鞘 及 茎 内 燕 麦 灵 水 溶 性 代 谢 产 物 含 量 也 显 著 不 同 硫 代 氨 基 甲 酸 酯 类 除 草 剂 的 选 择 性 是 依 靠 吸 收 与 传 导 的 差 异 以 及 在 植 物 体 内 的 降 解 差 异 来 实 现 的 禾 草 丹 对 水 稻 与 稗 草 的 选 择 性 原 因 之 一, 在 于 稗 草 对 药 剂 的 吸 收 及 其 在 体 内 的 传 导 均 比 水 稻 迅 速, 特 别 是 当 稗 草 幼 龄 时, 禾 草 丹 的 吸 收 与 传 导 更 快 此 类 除 草 剂 在 植 物 体 内 通 过 氧 化 酶 系 统 形 成 亚 砜 衍 生 物, 亚 砜 衍 生 物 再 进 一 步 转 变 为 砜, 而 砜 则 进 而 形 成 谷 胱 甘 肽 轭 合 物 在 具 有 不 同 氧 化 酶 系 统 的 不 同 植 物 体 内, 两 个 阶 段 氧 化 作 用 速 度 的 差 异 以 及 谷 胱 甘 肽 含 量 的 差 异 在 其 选 择 性 中 起 着 重 要 的 作 用 克 草 丹 对 绿 豆 与 小 麦 的 选 择 性 就 在 于 在 体 内 降 解 速 度 的 差 异 此 类 除 草 剂 多 数 为 低 等 毒 性, 少 数 为 中 等 毒 性 ; 在 试 验 剂 量 内 对 动 物 未 见 三 致 作 用 四 应 用 1 应 用 作 物 : 主 要 应 用 作 物 有 玉 米 大 豆 甜 菜 小 麦 花 生, 水 稻, 不 同 品 种 应 用 作 物 有 一 定 的 差 异 2 防 除 对 象 : 主 要 防 治 一 年 生 禾 本 科 杂 草, 少 部 分 品 种 防 除 一 年 生 阔 叶 杂 草 和 多 年 生 禾 本 科 与 阔 叶 杂 草 以 及 蕨 类 等 3 使 用 方 法 ; 氨 基 甲 酸 酯 类 和 硫 代 氨 基 甲 酸 酯 类 除 草 剂 大 多 数 品 种 主 要 防 治 杂 草 幼 芽 与 幼 苗, 故 多 在 作 物 播 种 后, 杂 草 萌 芽 前 进 行 土 表 处 理 或 出 苗 后 早 期 茎 叶 处 理 4 此 类 除 草 剂 可 与 多 种 除 草 剂 混 用, 如 燕 麦 灵 用 于 麦 田 与 2 甲 4 氯 百 草 敌 等 混 用, 禾 草 丹 与 西 草 净 2 甲 4 氯 丁 酸 乙 酯 混 用, 禾 草 丹 与 苄 嘧 磺 隆 混 用 用 于 水 稻 田 等 氯 苯 胺 灵 是 防 治 菟 丝 子 的 有 效 除 草 剂, 菟 丝 子 种 子 及 幼 苗 能 够 吸 收 氯 苯 胺 灵 气 体 而 致 死, 一 般 将 含 氯 苯 胺 灵 的 粘 土 颗 粒 施 于 湿 土 表 面, 缓 慢 挥 发, 以 防 治 菟 丝 子 幼 苗 第 七 节 二 苯 醚 类 一 概 述 20 世 纪 50 年 代 罗 门 哈 斯 公 司 科 研 人 员 在 做 酚 类 与 氯 代 硝 基 苯 反 应 时 得 到 二 苯 醚 化 合 物, 进 一 步 研 究 发 现 了 除 草 醚 (nitrofen), 并 于 1955 年 取 得 美 国 专 利,1961 年 推 荐 使 用 1966 年 日 本 三 153

菱 化 成 (Mitsui) 公 司 开 发 出 第 二 个 品 种 草 枯 醚 (chloronitrofen), 其 后 Ishihata 公 司 推 出 二 苯 醚 化 合 物 的 另 一 品 种 甲 氧 除 草 醚 该 除 草 剂 于 1964 年 商 品 化, 后 发 现 毒 性 等 问 题 停 产 2 F 3 C 2 除 草 醚 ( nitrofen) Ca 草 枯 醚 (chloronitrofen) 2 甲 氧 醚 (chloromethoxynil) 1970 年 美 孚 (Mobil Chenmical Co.) 发 现 化 合 物 甲 羧 除 草 醚 (bifenox), 同 时 罗 门 哈 斯 于 1974 年 开 发 乙 氧 氟 草 醚 (oxyfluorfen),1975 年 美 孚 和 罗 姆 哈 斯 公 司 联 合 推 出 三 氟 羧 草 醚 (aciflourfen), 其 钠 盐 主 要 用 于 防 除 一 年 生 阔 叶 杂 草 1977 年 英 国 ICI 公 司 植 物 保 护 部 开 发 氟 磺 胺 草 醚 (fomesafen), 主 要 用 于 防 除 大 豆 果 树 等 作 物 田 的 阔 叶 杂 草, 对 禾 本 科 杂 草 也 有 一 定 的 抑 制 作 用 F 3 C 2 F 3 C CHS 2 氟 磺 胺 草 醚 (fomesafen) 2 Ca 三 氟 羧 草 醚 (aciflourfen) 各 国 的 科 学 家 通 过 对 其 羧 基 进 行 衍 生 反 应, 先 后 开 发 了 乳 氟 禾 草 灵 (lactofen,1980 年 ) 乙 羧 氟 草 醚 (fluoroglycofen-ethyl,1987 年 ) 和 氯 氟 醚 乙 酯 (ethoxyfen-ethyl,1989 年 ) 等 几 个 新 的 二 苯 醚 类 除 草 剂 品 种, 其 它 该 类 化 合 物 也 是 在 有 关 已 知 化 合 物 的 基 础 上 优 化 得 到 的 二 苯 醚 除 草 剂 应 用 比 较 广 泛, 是 大 豆 田 苗 后 防 除 阔 叶 草 的 主 要 除 草 剂 二 主 要 的 物 理 和 化 学 性 质 1 结 构 和 活 性 二 苯 醚 类 除 草 剂 的 基 本 结 构 为 : 3 2 '2 3' 4 1 1' 4' 6 6' 5' ( 请 将 苯 环 上 数 字 标 记 去 掉 ) 基 本 结 构 中, 两 个 苯 环 不 同 取 代 位 用 不 同 取 代 基 取 代, 可 形 成 不 同 的 品 种, 其 中 以 苯 环 对 位 为 硝 基 的 对 硝 基 二 苯 醚 类 化 合 物 活 性 最 强 在 对 硝 基 二 苯 醚 中, 有 邻 位 取 代 与 间 位 取 代 两 类 品 种, 前 者 如 除 草 醚 草 枯 醚 甲 羧 醚 等, 后 者 如 甲 草 醚 二 甲 醚 三 氟 羧 草 醚 等 邻 位 取 代 的 对 硝 基 二 苯 醚 类 除 草 剂 在 光 照 下 才 能 产 生 活 性, 而 间 位 取 代 的 品 种 不 论 在 光 照 或 黑 暗 中 均 能 产 生 作 用 其 中 常 用 二 苯 醚 类 除 草 剂 为 邻 位 取 代 的 品 种, 它 们 具 有 光 活 性 154

邻 位 取 代 的 对 硝 基 二 苯 醚 类 的 结 构 与 活 性 的 必 备 条 件 是 : 1 苯 环 对 位 为 硝 基 ; 2 与 苯 环 对 位 为 硝 基 相 对 应 的 苯 环 邻 位 需 有 取 代 基 如 F CH3 CF3 等 ; 3 对 位 是 硝 基, 对 面 的 苯 的 邻 位 有 氟 元 素 活 性 更 高 ; 进 一 步 的 结 构 改 造 是 取 代 基 的 变 化 与 苯 环 向 杂 环 的 改 进 在 不 含 硝 基 的 二 苯 醚 化 合 物 中 发 现, 苯 并 噁 嗪 衍 生 物 的 生 物 活 性 最 高, 将 氟 原 子 引 入 三 氟 甲 苯, 同 时 用 噁 嗪 环 取 代 硝 基 的 化 合 物 除 草 活 性 最 强 2 性 质 二 苯 醚 类 化 合 物 多 为 固 体, 少 数 为 液 体 常 温 下 不 溶 或 微 溶 于 水, 易 溶 于 乙 醇 丙 酮 二 甲 苯 等 有 机 溶 剂 常 温 下 贮 存 稳 定 期 1~2 年, 有 效 成 分 不 发 生 分 解 在 紫 外 光 照 射 下, 此 类 除 草 剂 光 解, 如 除 草 醚 水 悬 液 在 日 光 下 醚 键 裂 解 形 成 2,4- 二 氯 酚 对 硝 基 酚 对 苯 二 酚 等, 醚 键 裂 解 前 通 过 羟 基 化 而 脱 硝 基 以 及 分 子 重 排 而 变 成 联 二 苯, 这 些 反 应 都 是 光 亲 核 置 换 反 应 二 苯 醚 类 除 草 剂 大 部 分 品 种 易 被 土 壤 胶 体 吸 附, 在 土 壤 中 不 易 移 动, 持 效 期 中 等, 一 般 为 20d~90d, 大 部 分 品 种 为 邻 位 置 换 的 化 合 物, 在 光 照 条 件 下 才 能 发 挥 除 草 活 性 能 够 通 过 动 物 植 物 微 生 物 日 光 等 作 用, 发 生 硝 基 还 原 醚 键 断 裂 环 裂 解 脱 氯 环 羟 基 化 等 反 应 而 分 解 醚 键 水 解 与 硝 基 还 原 是 此 类 除 草 剂 在 土 壤 中 的 主 要 降 解 反 应, 硝 基 还 原 为 胺 基 的 过 程 与 土 壤 氧 化 还 原 状 态 显 著 相 关, 还 原 状 态 越 严 重 的 土 壤, 越 易 生 成 胺 基 化 合 物 ; 除 草 醚 草 枯 醚 甲 氧 醚 等 二 苯 醚 除 草 剂 在 土 壤 微 生 物 作 用 下 均 生 成 无 除 草 活 性 的 氨 衍 生 物 它 们 的 分 解 因 土 壤 而 异, 在 旱 田 土 壤 中 分 解 极 缓 慢, 但 在 淹 水 土 壤 中 则 分 解 迅 速, 生 成 大 量 胺 基 化 合 物 在 同 一 土 壤 中 的 分 解 速 度 是 : 除 草 醚 > 草 枯 醚 > 甲 氧 醚 三 生 物 活 性 二 苯 醚 类 除 草 剂 易 被 植 物 吸 收, 但 传 导 作 用 较 差 通 常 幼 芽 接 触 邻 位 置 换 的 品 种 时 受 害 最 重, 而 种 子 及 根 吸 收 药 剂 时, 除 草 活 性 较 小 ; 间 位 取 代 的 品 种 不 仅 对 幼 芽 而 且 对 幼 根 均 发 生 显 著 毒 害 作 用 二 苯 醚 类 除 草 剂 对 植 物 主 要 起 触 杀 作 用, 它 们 的 除 草 作 用 与 光 密 切 相 关 凡 是 邻 位 及 对 位 的 品 种 都 具 有 光 活 性 化 作 用, 即 只 有 在 光 照 下 才 能 产 生 除 草 作 用, 在 暗 中 则 无 活 性 ; 而 间 位 取 代 的 品 种, 不 论 在 光 下 或 暗 中 均 产 生 除 草 活 性 需 光 性 的 作 用 机 制 是 化 合 物 在 植 物 体 内 直 接 通 过 光 转 化 作 用, 而 转 变 为 毒 性 化 合 物 或 者 是 只 有 在 光 照 条 件 下 才 能 使 除 草 剂 对 植 物 发 生 毒 害 作 用 光 活 性 化 作 用 是 一 种 光 生 物 化 学 过 程, 在 此 过 程 中, 类 胡 萝 卜 素 及 叶 黄 素, 特 别 是 叶 黄 素 作 为 光 活 性 化 作 用 中 光 能 的 受 体 而 起 作 用 作 物 药 害 多 为 局 部 药 害, 随 着 植 物 生 长 易 于 恢 复 土 壤 温 度 水 分 适 宜 的 条 件 下 施 药 效 果 好 大 多 数 二 苯 醚 类 除 草 剂 品 种 在 土 壤 中 的 持 效 期 都 比 较 短, 基 本 上 不 存 在 残 留 毒 性 与 污 染 问 题 四 作 用 特 性 与 毒 理 毒 性 155

1 杀 草 特 性 与 毒 理 除 草 醚 草 枯 醚 和 三 氟 醚 等 邻 位 取 代 二 苯 醚 类 除 草 剂 主 要 作 为 叶 绿 体 非 循 环 电 子 传 递 以 及 偶 联 光 合 磷 酸 化 作 用 的 抑 制 剂 而 起 作 用 由 于 非 循 环 光 合 磷 酸 化 反 应 比 偶 联 光 还 原 反 应 敏 感, 因 此, 偶 联 非 循 环 光 合 磷 酸 化 作 用 的 受 抑 制 可 能 是 电 子 传 递 受 抑 制 的 反 应, 并 且 抑 制 氧 化 磷 酸 化 与 光 合 磷 酸 化 这 两 个 主 要 过 程 在 此 过 程 中, 叶 绿 素 机 体 形 成 ATP 由 于 ATP 在 细 胞 代 谢 中 起 重 要 作 用, 因 此, 抑 制 ATP 的 形 成 至 少 是 二 苯 醚 类 除 草 剂 杀 草 作 用 的 生 物 化 学 机 制 之 一 二 苯 醚 类 除 草 剂 能 够 抑 制 原 卟 啉 原 氧 化 酶, 造 成 进 原 卟 啉 合 成 或 积 累, 原 卟 啉 不 能 迅 速 被 镁 或 铁 螯 合, 结 果 积 累 至 临 界 浓 度, 在 光 照 条 件 下 促 使 形 成 单 态 氧 和 脂 类 过 氧 化, 造 成 膜 丧 失 完 整 性, 导 致 细 胞 死 亡 2 选 择 性 二 苯 醚 类 除 草 剂 的 选 择 性 与 植 物 对 药 剂 的 吸 收 传 导 代 谢 速 度 以 及 在 植 物 体 内 的 轭 合 程 度 有 关 甲 酸 醚 ( 茅 毒 ) 在 敏 感 植 物 苘 麻 体 内 的 吸 收 和 传 导 数 量 比 耐 药 性 植 物 大 豆 与 玉 米 高, 这 是 其 选 择 性 的 原 因 之 一 在 植 物 体 内 降 解 速 度 的 快 慢 是 二 苯 醚 类 除 草 剂 选 择 性 的 另 一 重 要 原 因 三 氟 醚 在 耐 药 性 植 物 花 生 体 内 降 解 迅 速, 而 在 敏 感 性 植 物 黄 瓜 体 内 降 解 缓 慢 草 枯 醚 对 水 稻 叶 绿 体 光 合 系 统 Ⅱ 的 促 进 作 用 约 比 对 照 高 1/3, 而 对 稗 草 则 产 生 轻 微 抑 制 随 着 草 枯 醚 用 量 的 增 加, 对 稗 草 光 合 系 统 Ⅰ 发 生 显 著 促 进 作 用, 并 严 重 抑 制 循 环 光 合 磷 酸 化 作 用, 但 对 水 稻 影 响 很 小 说 明 草 枯 醚 对 植 物 光 合 系 统 Ⅰ 的 促 进 和 对 氧 吸 收 的 下 降 严 重 抑 制 了 循 环 光 合 磷 酸 化 作 用, 此 作 用 是 草 枯 醚 选 择 性 伤 害 稗 草 的 机 制 之 一 此 类 化 合 物 为 低 毒 除 草 剂 ; 在 试 验 剂 量 内 对 动 物 未 见 三 致 作 用 ; 在 三 代 繁 殖 试 验 和 迟 发 性 神 经 毒 性 试 验 中 未 见 异 常 ; 对 鱼 类 及 某 些 水 生 生 物 高 毒, 对 鸟 类 及 蜜 蜂 低 毒 五 应 用 1 防 治 对 象 主 要 防 治 一 年 生 与 种 子 繁 殖 的 多 年 生 杂 草 幼 芽, 而 且 防 治 阔 叶 杂 草 的 效 果 优 于 禾 本 科 杂 草 但 是 由 于 品 种 不 同, 其 防 治 对 象 有 较 大 差 异 甲 羧 醚 乙 氧 醚 三 氟 羧 草 醚 是 防 治 一 年 生 阔 叶 杂 草 的 特 效 药 剂, 它 们 防 治 禾 本 科 杂 草 的 效 果 较 差 氟 磺 胺 草 醚 是 现 有 二 苯 醚 类 除 草 剂 中 杀 草 谱 较 广 的 品 种, 可 防 除 一 年 生 阔 叶 杂 草 及 低 龄 禾 本 科 杂 草, 而 且 进 行 土 壤 处 理 时, 持 效 期 也 最 长 2 适 用 作 物 大 多 数 二 苯 醚 类 除 草 剂 都 是 稻 田 除 草 剂, 如 除 草 醚 草 枯 醚 与 甲 氧 醚 另 外, 氟 磺 胺 草 醚 三 氟 羧 草 醚 乙 羧 氟 草 醚 乳 氟 禾 草 灵 等 主 要 应 用 于 大 豆 田 3 使 用 时 期 氟 磺 胺 草 醚 三 氟 羧 草 醚 乙 羧 氟 草 醚 乳 氟 禾 草 灵 在 大 豆 3 片 复 叶 以 前, 阔 叶 杂 草 2~4 叶 期, 株 高 5~10 厘 米 时 使 用 施 药 过 晚, 易 加 重 大 豆 药 害, 但 一 周 后 药 害 可 以 恢 复 可 以 和 烯 禾 啶 精 吡 氟 禾 草 灵 精 喹 禾 灵 烯 草 酮 高 效 氟 吡 甲 禾 灵 等 混 用, 以 兼 治 禾 本 科 杂 草, 在 混 用 中 加 入 植 物 油 或 液 态 氮 肥, 可 降 低 用 药 量, 提 高 药 效, 减 轻 药 害 156

第 八 节 脲 类 一 概 述 1946~1949 年 期 间,Thompson 等 报 导 一 系 列 不 同 的 脲 类 衍 生 物 具 有 除 草 活 性, 并 对 其 进 行 进 一 步 研 究,1951 年 杜 邦 公 司 开 发 了 第 一 个 脲 类 除 草 剂 灭 草 隆 (monuron) H C 灭 草 隆 (monuron) 1951 年 杜 邦 公 司 用 苯 基 和 二 氯 代 苯 基 取 代 氯 代 苯 基, 开 发 出 脲 类 除 草 剂 非 草 隆 (fenuron) 敌 草 隆 (diuron),1- 甲 氧 基 取 代 甲 基 开 发 出 绿 麦 隆 (chlortoluron) 等 H C H C 非 草 隆 (fenuron) 敌 草 隆 (diuron) H C H C 绿 谷 隆 (monolinuron) 利 谷 隆 (linuron) 这 类 化 合 物 由 于 甲 氧 基 的 引 入, 与 1,1- 二 甲 基 脲 的 活 性 有 了 很 大 的 差 别 如 敌 草 隆 为 灭 生 性 除 草 剂, 在 土 壤 中 持 效 期 相 对 较 长, 而 1- 甲 氧 基 衍 生 物 利 谷 隆 则 对 某 些 作 物 有 极 好 的 选 择 性, 在 土 壤 中 持 效 期 短 50 年 代 末 至 60 年 代 初, 人 们 曾 尝 试 用 饱 和 的 环 烃 代 替 脲 类 分 子 中 的 苯 环, 这 类 化 合 物 已 商 品 化 的 是 noruron: H C noruron 在 结 构 上 的 进 一 步 变 化 是 用 杂 环 来 代 替 分 子 中 的 苯 环, 这 类 化 合 物 往 往 具 有 较 好 的 选 择 性, 开 发 的 出 除 草 剂 为 methabenzthiazuron 1969 年 (Ciba)ovartis 公 司 开 发 出 麦 田 重 要 除 草 剂 绿 麦 隆 (chlortoluron) 相 继 又 开 发 出 另 一 重 要 麦 田 除 草 剂 异 丙 隆 157

S C H 3 C H C H 二 结 构 与 活 性 methabenzthiazuron R 2 绿 麦 隆 (chlortoluron) R 1 H C R 3 在 如 上 通 式 中, 其 中 R 1 为 芳 基, 脂 环 基 或 杂 环, 通 常 多 为 环 状 结 构, 尤 为 苯 环 最 多 ;R 2 与 R3 为 低 级 烷 基 及 烷 氧 基 由 于 取 代 基 不 同, 形 成 了 不 同 类 型 的 品 种, 如 苯 基 脲 氢 化 芳 基 脲 等 在 苯 基 脲 中, 所 有 品 种 都 在 远 离 苯 环 的 末 端 氮 原 子 上 含 两 个 烷 基, 这 是 具 有 除 草 剂 活 性 的 必 备 条 件, 通 常 多 含 两 个 甲 基, 如 灭 草 隆 非 草 隆 敌 草 隆 等 ; 有 的 品 种 则 联 结 一 个 甲 氧 基 与 一 个 甲 基 如 利 谷 隆, 氯 溴 隆 等, 杂 环 脲 如 噻 草 隆 丁 噻 隆 等 则 在 末 端 氮 原 子 上 联 接 一 个 甲 基 此 外, 与 末 端 氮 原 子 上 联 接 的 还 有 酰 基 烷 氧 羰 基 及 氰 基, 与 苯 环 相 连 的 氮 原 子 联 接 一 个 氢 原 子 也 是 开 发 苯 环 脲 除 草 剂 新 品 种 的 条 件 在 结 构 中 导 入 氟 后, 活 性 显 著 提 高 三 生 物 活 性 和 作 用 特 性 脲 类 除 草 剂 主 要 在 作 物 播 种 后 杂 草 萌 芽 前 进 行 土 壤 处 理, 防 止 一 年 生 杂 草, 特 别 是 阔 叶 杂 草, 磺 噻 隆, 丁 噻 隆, 莎 草 隆 也 能 防 治 多 年 生 杂 草, 丁 噻 隆 则 是 防 治 木 本 及 灌 木 的 特 效 除 草 剂, 苯 谷 隆 是 大 豆 苗 后 防 治 阔 叶 草 的 除 草 剂 品 种 除 草 效 果 与 土 壤 含 水 量 密 切 相 关, 随 着 土 壤 含 水 量 的 增 加, 生 物 活 性 明 显 增 强, 由 于 品 种 不 同, 持 效 期 数 月 至 一 年 以 上 脲 类 除 草 剂 主 要 通 过 根 部 吸 收, 兼 有 叶 片 的 触 杀 作 用 在 导 管 内 随 水 份 向 上 传 导 到 叶 内, 茎 叶 吸 收 较 少, 移 动 距 离 也 短, 多 分 布 在 叶 尖 和 叶 片 边 缘, 很 少 进 入 韧 皮 部 药 剂 集 中 在 叶 片 绿 色 细 胞 内 发 挥 作 用, 抑 制 PSⅡ 还 原 部 位 的 电 子 流, 与 PSⅡ 反 应 中 心 复 合 物 的 32KDa 蛋 白 质 结 合, 阻 碍 电 子 从 束 缚 性 质 体 醌 Qa 向 第 二 个 质 体 Qb 传 递, 抑 制 光 合 作 用 ( 莎 扑 隆 除 外 ) 在 光 照 条 件 下 受 害 植 株 不 能 吸 收 二 氧 化 碳 和 放 出 氧 气, 停 止 生 成 有 机 物 而 使 植 物 饥 饿 死 亡, 叶 绿 素 吸 收 的 光 对 药 剂 发 挥 作 用 非 常 重 要 受 害 植 物 首 先 是 叶 片 边 缘 和 尖 端 退 绿, 然 后 发 黄, 最 后 枯 死 以 杂 草 出 土 前 用 药 效 果 最 好, 叶 面 处 理 时 适 当 加 入 表 面 活 性 物 质 可 促 使 药 剂 进 入 在 土 壤 中 的 半 衰 期 1-2 个 月, 持 效 期 2-4 个 月 脲 类 除 草 剂 大 多 数 品 种 选 择 性 都 较 差, 主 要 靠 土 壤 的 位 差 来 达 到 安 全 除 草 的 目 的 大 多 数 脲 类 除 草 剂 品 种 都 是 土 壤 处 理 剂, 它 们 水 溶 性 低, 不 易 向 土 壤 下 层 移 动, 因 而, 位 差 选 择 性 在 其 应 用 中 起 较 大 作 用 ; 同 时 脲 类 除 草 剂 在 植 物 体 内 的 降 解 差 异 是 某 些 除 草 剂 选 择 性 的 重 要 原 因 例 如, 棉 花 吸 收 灭 草 隆 与 敌 草 隆 后, 能 迅 速 将 其 分 解, 使 其 脱 甲 基 而 丧 失 活 性, 故 具 有 高 度 耐 药 性 植 物 对 脲 类 除 草 剂 的 耐 药 性 与 其 体 内 特 定 的 酶 活 性 有 关 例 如,- 脱 甲 基 酶 辅 酶 以 及 DPIP 在 不 同 植 物 体 内 活 性 是 不 一 样 的 在 棉 花 植 株 内, 这 些 酶 的 活 性 最 强, 它 们 能 分 解 灭 草 158

隆 敌 草 隆 和 氟 草 隆, 能 使 这 些 除 草 剂 迅 速 转 变 为 对 棉 花 毒 性 最 小 的 化 合 物 而 在 芹 菜 玉 米 高 粱 洋 葱 等 敏 感 植 物 体 内, 这 些 酶 的 活 性 最 低 此 类 除 草 剂 对 人 畜 低 毒, 慢 性 毒 性 试 验 未 发 现 有 致 癌 致 畸 及 致 突 变 作 用 对 鱼 类 蜜 蜂 低 毒 四 应 用 1 根 据 土 壤 有 机 质 含 量 确 定 用 药 量 脲 类 除 草 剂 在 土 壤 中 的 吸 附 作 用 是 比 较 强 的 一 类 化 合 物, 由 于 它 们 的 弱 酸 性, 所 以 其 吸 附 作 用 主 要 是 在 有 机 质 上 通 过 偶 极 阴 离 子 与 偶 极 偶 极 体 的 相 互 作 用 而 进 行 的, 有 机 质 含 量 高, 吸 附 作 用 显 著 增 强, 用 药 量 应 增 大 2 土 壤 含 水 量 是 影 响 除 草 剂 效 果 最 重 要 的 因 素, 由 于 大 多 数 脲 类 除 草 剂 品 种 的 水 溶 度 低, 故 在 干 旱 条 件 下 药 效 难 以 挥 发, 通 常 在 施 药 后 两 周 内 有 12~25mm 降 水, 即 可 保 证 其 活 性 发 挥 3 脲 类 除 草 剂 是 易 与 其 它 类 除 草 剂 混 用 的 一 类 化 合 物, 不 论 三 氮 苯 类 氨 基 甲 酸 酯 类 或 酰 胺 类 等 均 可 与 脲 类 除 草 剂 混 用 第 九 节 三 氮 苯 类 一 概 述 1952 年 加 斯 特 等 人 首 先 发 现 可 乐 津 (chlorazine) 的 除 草 活 性 1955 年 汽 巴 - 嘉 基 公 司 开 发 西 玛 津 (simazine),1957 年 开 发 莠 去 津 (atrazine, 阿 特 拉 津 ) 在 均 三 氮 苯 环 基 础 上, 利 用 甲 硫 基 (- SCH3) 取 代 氯 原 子, 汽 巴 - 嘉 基 公 司 1960 年 开 发 莠 灭 净 ( ametryn ), 1962 开 发 扑 草 净 (prometryn),1968 年 开 发 西 草 净 (simetryn) H 5 C 2 H HC 3 H 7 莠 去 津 (atrazine) S S H 5 C 2 H HC 2 H 5 西 玛 津 (simazine) S H 5 C 2 H HC 3 H 7 H 7 C 3 H HC 3 H 7 H 5 C 2 H HC 2 H 5 莠 灭 净 (ametryn) 扑 草 净 (prometryn) 西 草 净 (simetryn) 1968 年 拜 耳 公 司 开 发 出 高 活 性 偏 三 氮 苯 类 除 草 剂 品 种 嗪 草 酮 (metribuzin), 主 要 应 用 大 豆 玉 米 田 防 除 阔 叶 杂 草 159

( ) 3 C S H 2 嗪 草 酮 (metribuzine, 赛 克 津 ) 均 三 氮 苯 类 除 草 剂 具 有 杀 草 谱 广, 适 用 范 围 大, 选 择 性 强 等 特 点 此 类 除 草 剂 发 展 迅 速, 目 前 已 成 为 除 草 剂 中 重 要 的 一 种 类 型, 其 中 莠 去 津 的 产 量 最 大, 是 玉 米 田 最 重 要 的 除 草 剂 之 一 三 氮 苯 类 除 草 剂 属 于 氮 杂 环 衍 生 物 目 前 开 发 的 这 类 除 草 剂 绝 大 多 数 是 均 三 氮 苯 类, 较 重 要 的 非 均 三 氮 苯 类 仅 有 嗪 草 酮 一 种 从 20 世 纪 60 年 代 以 来, 在 均 三 氮 苯 类 除 草 剂 的 发 展 中 值 得 注 意 的 趋 势 是 :1 通 过 改 变 加 工 剂 型 如 悬 浮 剂 颗 粒 剂 和 缓 释 剂 等 来 完 善 原 有 品 种, 以 及 改 进 使 用 技 术 如 苗 带 施 药 低 容 量 苗 后 喷 雾 及 机 械 施 药 等 来 提 高 药 效 并 缩 短 其 在 土 壤 中 的 持 效 期 及 对 后 茬 作 物 的 危 害 ;2 研 制 出 一 系 列 各 具 特 色 的 新 品 种, 以 克 服 原 有 品 种 的 某 些 弱 点, 进 一 步 扩 大 应 用 范 围 ;3 根 据 各 个 品 种 的 特 点, 进 行 品 种 间 以 及 与 其 他 类 型 的 除 草 剂 混 用 二 结 构 与 活 性 均 三 氮 苯 类 凡 具 有 除 草 活 性 的 化 合 物, 必 须 具 备 的 条 件 是 :1 与 环 上 碳 原 子 相 结 合 的 两 个 氮 是 典 型 的 均 三 氮 苯 除 草 活 性 的 必 备 因 素 ;2 需 要 有 1~3 个 - 烷 基 取 代 基, 在 每 个 氮 上 含 有 1 个 烷 基 的 化 合 物 特 别 有 意 义 ;3 烷 基 C1-C4 最 为 适 宜, 其 中 包 括 甲 氧 基 烷 基 ;4R1 被 烷 氧 基 烷 硫 基 取 代, 更 好 的 是 被 甲 氧 基 与 甲 硫 基 取 代 均 三 氮 苯 类 除 草 剂 的 基 本 结 构 为 : R 1 R 2 R 4 R 3 R 1=-- 为 津 ;R 1=-S- 为 净 ;R 1=-- 为 通 ;R 1== 为 酮 R 5 均 三 氮 苯 类 除 草 剂 按 其 环 上 R1 的 取 代 基 的 不 同, 可 分 为 津 净 和 通 三 种 类 型 2- 氯 三 氮 苯, 即 R1 取 代 基 为 氯 原 子 (-) 称 为 津 类, 如 西 玛 津 扑 草 津 莠 去 津 等 S H 5 C 2 H HCC H 5 C 2 H HC 3 H 7 H 5 C 2 H HC 2 H 5 莠 去 津 氰 草 津 西 玛 津 2- 甲 硫 基 三 氮 苯, 即 R1 取 代 基 为 甲 硫 基 (-SCH3) 称 为 净 类, 如 扑 草 净 西 草 净 等 160

S S S H 5 C 2 H HC 2 H 5 H 5 C 2 H HC 3 H 7 H 7 C 3 H HC 3 H 7 西 草 净 莠 灭 净 扑 草 净 2- 甲 氧 基 三 氮 苯, 即 R1 取 代 基 为 甲 氧 基 (-CH3) 称 为 通 类, 如 扑 灭 通 等 H 5 C 2 H HC 2 H 5 H 7 C 3 H HC 3 H 7 西 玛 通 扑 草 通 虽 然 绝 大 多 数 均 三 氮 苯 类 除 草 剂 品 种 的 化 学 结 构 相 似, 但 它 们 的 物 理 化 学 特 性 及 生 物 活 性 与 选 择 性 却 存 在 着 显 著 差 异, 这 些 差 异 往 往 与 第 二 位 上 氯 甲 硫 基 或 甲 氧 基 有 密 切 关 系 三 生 物 活 性 与 毒 性 此 类 除 草 剂 杀 草 谱 广, 防 治 大 多 数 一 年 生 阔 叶 杂 草 与 禾 本 科 杂 草, 对 阔 叶 杂 草 的 防 效 优 于 禾 本 科 草 主 要 是 根 系 吸 收, 通 过 蒸 腾 流 向 地 上 部 传 导, 叶 片 吸 收 差, 特 别 是 2- 氯 三 氮 苯 类 品 种 除 莠 去 津 以 外, 叶 片 均 不 吸 收, 因 而 都 是 土 壤 处 理 剂 施 于 土 壤 中 后, 迅 速 被 土 壤 胶 体 吸 附, 停 留 于 表 土 层 而 不 易 淋 溶 在 土 壤 中 通 过 水 解 与 微 生 物 降 解 而 消 失 氯 - 三 氮 苯 的 选 择 性 最 强, 除 草 活 性 高, 主 要 通 过 根 系 进 入 植 物 体 内, 水 溶 度 低, 易 被 土 壤 胶 体 吸 附, 在 土 壤 中 稳 定, 残 效 期 较 长, 特 别 是 莠 去 津 与 西 玛 津 可 达 一 年 以 上 玉 米 对 此 类 化 合 物 的 各 个 品 种 均 具 有 高 度 的 耐 药 性 除 莠 去 津 以 外, 其 余 品 种 的 作 用 都 比 较 缓 慢, 特 别 是 西 玛 津 在 干 旱 条 件 下 的 作 用 尤 为 缓 慢 甲 氧 基 - 三 氮 苯 的 特 点 是 水 溶 度 高, 植 物 的 根 系 与 茎 叶 均 能 吸 收, 除 草 活 性 强, 在 土 壤 中 稳 定, 残 效 期 较 长, 而 选 择 性 较 差, 故 主 要 用 于 非 农 田 灭 生 性 除 草 甲 硫 基 - 三 氮 苯 通 过 根 系 与 茎 叶 吸 收, 作 用 迅 速, 除 草 活 性 强, 水 溶 度 高, 对 刚 出 土 的 杂 草 有 特 效, 在 土 壤 中 分 解 迅 速, 故 残 效 期 短, 一 般 1~2 个 月, 故 不 影 响 后 茬 作 物, 便 于 在 一 年 多 熟 制 地 区 应 用 此 类 除 草 剂 的 绝 大 多 数 品 种 为 土 壤 处 理 剂, 土 壤 特 性 对 其 除 草 效 果 有 很 大 影 响 三 氮 苯 类 除 草 剂 在 土 壤 中 的 持 效 期 较 长, 不 同 类 型 品 种 由 于 结 构 的 差 异, 造 成 持 效 期 显 著 不 同 2- 甲 氧 基 三 氮 苯 的 持 效 期 比 2- 氯 三 氮 苯 和 2- 甲 硫 基 三 氮 苯 长, 扑 草 净 是 持 效 期 最 长 的 品 种 2- 氯 三 氮 苯 在 土 壤 中 的 持 效 期 是 : 西 玛 津 > 莠 去 津 > 抑 草 津 > 可 乐 津 在 农 业 生 产 中 玉 米 高 粱 等 作 物 应 用 西 玛 津 与 莠 去 津 后, 应 正 确 安 排 后 茬 作 物, 否 则, 会 对 后 茬 敏 感 作 物 产 生 影 响 此 类 除 草 剂 的 大 部 分 品 种 属 低 毒 除 草 剂, 少 数 品 种 为 中 等 毒 性 除 草 剂 ; 一 般 在 试 验 剂 量 内 对 动 物 无 三 致 作 用 对 鱼 类 低 毒 四 作 用 特 性 161

此 类 除 草 剂 的 作 用 时 间 是 在 光 合 作 用 过 程 中 糖 类 形 成 之 前 能 量 的 光 化 学 转 变 的 早 期 阶 段 它 们 对 光 合 作 用 中 电 子 传 递 的 抑 制 作 用 发 生 在 光 合 系 统 Ⅱ 三 氮 苯 类 除 草 剂 干 扰 希 尔 反 应 中 氧 释 放 时 的 能 量 传 递, 进 而 影 响 ADP 的 还 原 作 用 和 ATP 的 形 成 叶 绿 素 可 能 是 植 物 体 内 均 三 氮 苯 类 除 草 剂 发 生 致 毒 作 用 的 主 要 色 素 毒 性 程 度 随 光 强 而 加 重 光 质 也 显 著 影 响 均 三 氮 苯 类 除 草 剂 的 毒 性 不 论 在 植 物 类 群 间 种 间 变 种 间, 还 是 在 同 种 植 物 的 不 同 生 育 阶 段, 对 均 三 氮 类 除 草 剂 的 耐 药 性 均 存 在 着 较 大 的 差 别 虽 然 均 三 氮 类 除 草 剂 强 烈 抑 制 光 合 作 用, 但 叶 绿 素 本 身 并 不 能 决 定 其 选 择 性 位 差 选 择 性 与 除 草 剂 本 身 的 物 理 化 学 特 性, 特 别 是 水 溶 性 土 壤 吸 附 作 用 及 其 在 土 壤 中 的 移 动 性 和 作 物 生 育 习 性 等 有 关 例 如, 氯 三 氮 苯 品 种 的 水 溶 性 低, 在 土 壤 中 不 易 向 下 移 动, 因 此, 利 用 这 种 选 择 性, 可 以 应 用 于 多 种 作 物 不 同 植 物 的 耐 药 性, 主 要 决 定 于 药 剂 在 其 体 内 的 降 解 速 度 例 如, 用 西 玛 津 处 理 玉 米 和 小 麦 后, 发 现 玉 米 根 系 吸 收 西 玛 津 大 部 分 被 分 解 ; 敏 感 性 作 物 小 麦 则 无 此 种 分 解 作 用 玉 米 对 多 数 均 三 氮 类 除 草 剂 有 高 度 的 耐 药 性, 在 植 物 体 内 可 能 发 生 羟 化 脱 氯 脱 甲 氧 基 或 脱 甲 硫 基 等 不 同 反 应 甲 氧 基 和 甲 硫 基 三 氮 苯 除 草 剂 借 助 于 在 植 物 体 内 的 氧 化 反 应 而 丧 失 毒 性 例 如 氧 化 作 用 中 的 - 脱 烷 基 化 作 用 在 其 选 择 性 中, 特 别 是 在 中 等 敏 感 性 植 物 如 豌 豆 与 棉 花 中 起 主 导 作 用 五 应 用 1 防 治 对 象 均 三 氮 苯 类 除 草 剂 主 要 防 治 一 年 生 杂 草 及 种 子 繁 殖 的 多 年 生 杂 草, 在 一 年 生 杂 草 中, 它 们 防 治 阔 叶 杂 草 的 效 果 又 优 于 禾 本 科 杂 草 ; 对 多 年 生 杂 草 的 作 用 很 差 或 无 作 用, 其 中 甲 氧 基 均 三 氮 苯 品 种 的 水 溶 度 高, 植 物 的 根 与 叶 均 能 吸 收, 在 土 壤 中 易 于 淋 溶, 故 能 有 效 的 防 治 一 些 多 年 生 杂 草 2 适 用 作 物 不 同 作 物 对 均 三 氮 苯 类 除 草 剂 的 反 应 差 异 很 大, 其 中 以 玉 米 黍 甘 蔗 及 其 它 果 树 的 抗 性 最 强, 棉 花 豌 豆 向 日 葵 马 铃 薯 胡 萝 卜 高 粱 等 对 一 些 品 种 也 具 有 较 强 的 抗 性, 一 些 敏 感 作 物 则 可 利 用 位 差 选 择 性 原 理 来 安 全 使 用 因 此, 均 三 氮 苯 类 除 草 剂 的 应 用 范 围 相 当 广 泛, 它 们 不 仅 被 用 于 作 物 果 树 及 蔬 菜, 而 且 有 些 品 种 作 为 灭 生 性 除 草 剂 还 用 来 防 除 工 矿 地 区 及 公 路 与 铁 路 旁 的 杂 草 3 用 量 和 使 用 时 期 此 类 除 草 剂 可 用 于 作 物 播 种 后 杂 草 出 苗 前 进 行 土 壤 封 闭 处 理, 也 可 以 在 作 物 出 苗 后 进 行 茎 叶 喷 雾 处 理 可 与 其 它 除 草 剂 进 行 混 用 或 制 成 混 剂, 如 莠 去 津 与 乙 草 胺 异 丙 草 胺 异 丙 甲 草 胺 等 酰 胺 类 除 草 剂 混 用 广 泛 用 于 玉 米 田 除 草, 还 可 与 2.4-D 丁 酯 等 混 用 第 十 节 二 硝 基 苯 胺 类 一 概 述 二 硝 基 苯 胺 类 系 列 除 草 剂 主 要 是 意 大 利 Eli.lilly 公 司 率 先 在 60 年 代 开 发 的 一 类 重 要 的 除 草 剂, 特 别 是 1960 年 开 发 的 氟 乐 灵 (trifuralin) 在 1964 年 登 记 后, 一 直 成 为 世 界 上 主 要 的 除 草 剂 品 种 之 一 1968 年 DowElanco 公 司 开 发 安 磺 灵 (oryzalin),1971 年 (America Cyanamid)BASF 162

公 司 开 发 仲 丁 灵 ( 地 乐 胺 butralin),1972 年 (America Cyanamid)BASF 开 发 应 用 范 围 更 广 二 甲 戊 灵 (pendimethalin), 它 不 但 应 用 到 大 豆 棉 花 花 生 玉 米 等 大 田 作 物, 而 且 能 够 应 用 到 经 济 作 物 和 蔬 菜 作 物 2 2 C 2 H 5 F 3 C (C 3 H 7 ) 2 H 3 C H HC C 2 H 5 2 H 3 C 2 氟 乐 灵 (trifluralin) 二 甲 戊 灵 (pendimethalin) H 7 C 3 C 3 H 7 H C H 3 HC C 2 H 5 2 2 2 2 H 3 C H 3 C C C H 3 S 2 安 磺 灵 (oryzalin) 仲 丁 灵 ( 地 乐 胺 butralin) 二 主 要 物 理 和 化 学 性 质 1 结 构 与 活 性 二 硝 基 苯 胺 类 除 草 剂 的 生 物 活 性 和 化 学 结 构 密 切 相 关, 在 二 硝 基 苯 胺 基 本 结 构 的 基 础 上 化 合 物 活 性 主 要 决 定 于 原 子 上 的 取 代 基 及 第 四 位 取 代 基 的 特 性, 不 同 的 取 代 基 导 致 化 合 物 的 活 性 不 同, 活 性 顺 序 为 :CF3>CH3>CI>H 苯 环 上 3- 位 或 4- 位 含 有 不 同 取 代 基 即 形 成 各 种 不 同 的 除 草 活 性 及 不 同 选 择 性 二 硝 基 苯 胺 类 通 式 : R R R1= 烷 基 卤 代 烷 基 环 烷 基 1 2 2 2 R2= 烷 基 卤 代 烷 基 环 烷 基 H R 3 R3 = H2 H CH3 R 4 R4= CF3 CH3 S2CH3 S2H2 C2 C4 烷 基 2 理 化 性 质 二 硝 基 苯 胺 类 除 草 剂 多 为 橙 红 色 固 体, 常 温 下 难 溶 于 水, 易 溶 于 甲 苯 二 甲 苯 丙 酮 乙 醇 和 异 丙 醇 等 有 机 溶 剂, 有 挥 发 性 由 于 此 类 化 合 物 蒸 气 压 高, 苯 环 上 1,4- 位 取 代 基 的 种 类 及 分 子 量 的 大 小 决 定 了 化 合 物 蒸 气 压 的 高 低 这 类 除 草 剂 对 光 解 非 常 敏 感, 当 氟 乐 灵 在 有 机 溶 剂 中 或 163

硅 胶 板 上 受 到 照 射 后, 即 发 生 脱 烷 基 化, 形 成 苯 骈 咪 唑 衍 生 物 不 同 品 种 挥 发 强 弱 不 同, 其 中 氟 乐 灵 乙 丁 氟 乐 灵 等 挥 发 性 最 强, 仲 丁 灵 二 甲 戊 灵 等 挥 发 性 中 等, 而 磺 乐 灵 挥 发 性 小 温 度 与 土 壤 湿 度 明 显 影 响 挥 发 性, 温 度 每 上 升 10 C, 氟 乐 灵 蒸 气 压 约 增 加 5 倍 挥 发 与 土 壤 湿 度 密 切 相 关, 湿 度 高, 挥 发 强 三 生 物 活 性 二 硝 基 苯 胺 类 除 草 剂 在 作 物 播 种 前 或 出 苗 前 进 行 土 壤 处 理 防 止 杂 草 出 苗 主 要 抑 制 次 生 根 的 生 长, 同 时 对 幼 芽 也 产 生 抑 制 作 用, 它 们 对 单 子 叶 植 物 的 抑 制 作 用 比 双 子 叶 植 物 好 土 壤 环 境 条 件 明 显 影 响 二 硝 基 苯 胺 类 除 草 剂 的 除 草 活 性, 土 壤 有 机 质 含 量 土 壤 含 水 量 土 壤 机 械 组 成 土 壤 ph 值 等 土 壤 条 件 与 除 草 剂 活 性 关 系 密 切 此 类 除 草 剂 除 草 效 果 稳 定, 在 土 壤 中 挥 发 的 气 体 也 有 杀 草 作 用, 因 而 在 干 旱 条 件 下, 仍 能 有 较 好 的 除 草 作 用 水 溶 度 低, 施 于 土 壤 中 后 被 土 壤 胶 体 吸 附, 不 易 移 动 ; 多 次 重 复 应 用 时, 在 土 壤 中 不 积 累 在 土 壤 中 持 效 期 适 中, 大 多 数 品 种 的 半 衰 期 为 2~3 个 月, 正 确 使 用 时 不 伤 害 轮 作 中 后 茬 作 物 二 硝 基 苯 胺 类 除 草 剂 的 典 型 作 用 是 抑 制 次 生 根 生 长, 除 了 仲 丁 灵 以 外, 所 有 品 种 不 仅 对 杂 草, 而 且 对 耐 药 性 作 物 的 次 生 根 都 有 明 显 抑 制 作 用 此 外, 二 硝 基 苯 胺 类 除 草 剂 对 植 物 的 幼 芽 也 产 生 明 显 的 抑 制 作 用, 而 且 严 重 抑 制 细 胞 的 有 丝 分 裂 与 分 化, 破 坏 核 分 裂, 造 成 植 物 生 长 停 滞 而 导 致 死 亡 四 作 用 特 性 二 硝 基 苯 胺 类 除 草 剂 对 植 物 毒 性 的 主 要 作 用 原 理 是 通 过 干 扰 能 量 发 生 机 制 或 阻 碍 能 量 传 递 机 制 来 破 坏 ATP 的 形 成 二 硝 基 苯 胺 类 除 草 剂 对 电 子 传 递 具 有 多 点 抑 制 作 用, 表 明 它 们 影 响 膜 的 特 性 其 途 径 是 通 过 进 入 膜 内 类 脂 物 的 分 配 而 对 线 粒 体 代 谢 产 生 显 著 影 响, 降 低 膜 的 移 动 性, 影 响 膜 的 渗 透 性 二 硝 基 苯 胺 类 除 草 剂 均 抑 制 外 源 ADH 的 氧 化 作 用, 对 ADH 氧 化 作 用 的 抑 制 作 用 点 是 在 电 子 进 入 主 要 的 细 胞 色 素 链 发 生 的 它 们 对 细 胞 色 素 氧 化 酶 中 的 电 子 传 递 无 抑 制 作 用, 但 抑 制 偶 联 磷 酸 化 作 用 总 之, 此 类 除 草 剂 在 能 量 产 生 的 途 径 上 发 生 干 扰 作 用 二 硝 基 苯 胺 类 除 草 剂 选 择 性 主 要 有 三 个 方 面 ; 一 是 利 用 作 物 和 杂 草 根 系 不 同 和 位 差 选 择 性, 二 是 利 用 作 物 和 杂 草 吸 收 除 草 剂 浓 度 的 差 异, 三 是 植 物 种 子 内 类 脂 物 含 量 和 幼 芽 抗 药 性 之 间 存 在 明 显 的 相 关 性 位 差 选 择 此 类 除 草 剂 具 有 挥 发 性, 水 溶 性 低, 易 光 解 主 要 以 播 前 混 土 法 施 用 氟 乐 灵 在 土 壤 中 并 不 抑 制 种 子 发 芽, 而 是 在 种 子 产 生 幼 根 和 幼 芽 的 过 程 中, 特 别 是 幼 芽 通 过 土 壤 药 层 而 起 作 用 冬 小 麦 等 作 物 就 是 利 用 这 种 位 差 选 择 性 来 安 全 使 用 这 类 除 草 剂 生 理 选 择 性 敏 感 植 物 与 耐 药 性 植 物 从 土 壤 中 吸 收 水 分 的 量 有 差 异 例 如, 耐 药 性 植 物 大 豆 吸 收 单 位 数 量 氟 乐 灵 时 比 敏 感 植 物 小 麦 能 吸 收 更 多 的 水 分, 因 此, 使 耐 药 性 植 物 体 内 难 以 达 到 产 生 药 害 的 浓 度 生 物 化 学 选 择 性 植 物 种 子 和 根 内 类 脂 物 质 的 含 量 与 其 选 择 性 有 密 切 关 系 氟 乐 灵 的 选 择 性 部 分 决 定 于 植 物 种 子 内 所 含 的 能 束 缚 氟 乐 灵 并 使 其 从 作 用 部 位 脱 离 的 类 脂 物 的 含 量 种 子 中 类 脂 物 含 量 高, 长 出 的 幼 芽 耐 药 性 就 强 164

五 应 用 1 防 治 对 象 二 硝 基 苯 胺 类 除 草 剂 主 要 防 除 稗 狗 尾 草 看 麦 娘 等 一 年 生 禾 本 科 杂 草, 对 黎 苋 繁 缕 地 肤 等 小 粒 种 子 阔 叶 杂 草 也 有 一 定 抑 制 作 用, 对 多 年 生 杂 草 菊 科 十 字 花 科 伞 形 花 科 鸭 跖 草 科 茄 科 莎 草 科 杂 草 无 效 2 适 用 作 物 此 类 除 草 剂 广 泛 用 于 各 种 作 物, 特 别 是 种 子 中 类 脂 肪 含 量 高 的 作 物 如 大 豆 等 豆 科 植 物 棉 花 向 日 葵 亚 麻 以 及 十 字 花 科 作 物 均 可 安 全 应 用, 其 中 氟 乐 灵 的 使 用 时 期 最 久, 应 用 范 围 最 广, 是 大 豆 与 棉 花 的 主 要 除 草 剂, 药 剂 应 用 时 要 求 耙 地 拌 土, 需 要 药 剂 混 入 土 壤 中 使 之 减 少 挥 发 和 光 分 解, 以 保 证 发 挥 药 效 二 甲 戊 灵 要 求 耙 地 拌 土 的 时 期 不 太 严 格, 延 迟 拌 土 对 药 效 无 显 著 影 响, 故 可 在 播 种 前 出 苗 前 及 出 苗 后 应 用, 也 可 在 秋 后 应 用 第 十 一 节 有 机 磷 类 一 概 述 1954 年 美 国 研 究 出 两 种 脱 叶 剂, 即 脱 叶 磷 与 脱 叶 亚 磷 1958 年 Dow 化 学 公 司 推 荐 草 特 磷 作 除 草 剂 1963 年 Stanffer 公 司 提 出 地 散 磷 为 选 择 性 除 草 剂 1971 年 Monsanto 公 司 开 发 出 草 甘 膦 以 后, 由 于 在 应 用 方 面 取 得 成 功, 试 验 证 明 该 化 合 物 是 高 效, 低 毒, 广 谱 性 除 草 剂, 因 而 确 立 了 有 机 磷 除 草 剂 的 地 位 C H 3 H 5 C 2 S P H H 3 CH 2 C CH H C CH 2 H CH 2 P H 2 C H 3 H 草 特 磷 草 甘 膦 (glyphosate) 有 机 磷 类 除 草 剂 在 20 世 纪 70 年 代 开 发 的 品 种 较 多 20 世 纪 80 年 代 初, 日 本 明 治 制 果 公 司 在 从 放 线 菌 发 酵 液 中 筛 选 杀 菌 剂 时 发 现 有 药 害, 得 到 启 发 从 而 开 发 出 除 草 剂 双 丙 氨 膦 (bialaphos) 根 据 双 丙 氨 膦 的 化 学 结 构 进 行 人 工 合 成,1981 年 (Hoechst)AgrEvo 公 司 开 发 了 草 铵 膦 (gilfosinate) H 3 C P (CH 2 ) 2 CH CH - + H 3 CH CH CH C- a + 双 丙 氨 膦 (bialaphos) CH H 4 H 3 C P (CH 2 ) 2 CH + - H 2 草 铵 膦 (gilfosinate) 后 来 Stauffer 公 司 又 发 现 草 甘 膦 的 一 些 新 的 衍 生 物 也 具 有 很 高 的 除 草 活 性, 如 草 硫 膦 及 草 砜 165

膦 均 有 很 好 的 防 除 多 年 生 杂 草 的 作 用 草 硫 膦 于 1988 年 6 月 在 美 国 登 记 与 草 甘 膦 相 比, 草 硫 磷 具 有 杀 死 杂 草 的 速 度 更 快, 抗 雨 水 冲 刷 的 能 力 更 强, 以 及 杀 草 谱 广 等 优 点 在 有 机 磷 除 草 剂 中, 以 草 甘 膦 与 双 丙 氨 膦 最 为 突 出, 它 们 以 高 效 广 谱 低 毒 易 分 解 对 环 境 安 全 等 特 点 而 引 人 注 目, 作 为 果 园 胶 园 非 农 田 及 少 耕 与 免 耕 法 中 重 要 除 草 剂 而 广 泛 应 用 有 机 磷 类 除 草 剂 在 世 界 农 药 工 业 中 占 有 重 要 地 位, 尽 管 草 甘 膦 的 开 发 与 应 用 已 有 30 年 的 历 史, 但 销 售 额 仍 居 世 界 第 一 这 与 其 特 性 是 分 不 开 的 它 的 主 要 优 点 是 :(1) 杀 草 谱 广, 能 有 效 防 除 几 乎 所 有 一 年 生 与 多 年 生 杂 草, 特 别 是 防 除 多 年 生 杂 草 优 于 其 它 除 草 剂 品 种 ;(2) 由 于 其 特 殊 的 作 用 机 制 导 致 杂 草 产 生 抗 性 十 分 缓 慢, 从 草 甘 膦 开 发 成 功 至 今 已 使 用 近 30 年, 世 界 各 地 产 生 抗 性 的 杂 草 种 类 极 少, 抗 性 不 像 其 它 类 型 除 草 剂 那 样 突 出 ;(3) 草 甘 膦 在 土 壤 与 环 境 中 极 易 分 解, 既 不 污 染 地 表 水, 也 不 污 染 地 下 水, 对 生 态 环 境 安 全 ;(4) 售 价 及 单 位 面 积 使 用 成 本 便 宜, 适 用 性 强, 可 用 于 不 同 的 农 业 及 非 农 业 区 域 由 于 草 甘 膦 的 突 出 特 性 促 使 其 广 泛 应 用, 并 引 起 人 们 对 此 除 草 剂 的 极 大 兴 趣, 从 1996 年 至 1998 年 10 月 为 止,3 年 内 共 有 100 份 有 关 专 利 公 布, 其 中 主 要 是 草 甘 膦 化 学 及 转 基 因 抗 性 作 物, 剂 型 加 工 方 面 则 包 括 新 型 表 面 活 性 剂 及 其 它 助 剂 的 添 加 与 混 剂 等 二 结 构 和 活 性 有 机 磷 除 草 剂 的 品 种 按 化 学 结 构 将 其 分 为 : 硫 代 磷 酸 衍 生 物 磷 酸 脂 亚 磷 酸 脂 及 磷 酰 胺 等 四 个 类 型 1 硫 代 磷 酸 衍 生 物 70 年 代 日 本 发 现 硫 代 磷 酰 胺 类 化 合 物 具 有 很 高 除 草 活 性 开 发 了 胺 草 磷 (amiprophos) S H 3 C P H CH( ) 2 C 2 H 5 2 胺 草 磷 (amiprophos) 结 构 和 活 性 关 系 表 明, 分 子 中 芳 基 邻 位 的 硝 基 是 显 示 除 草 活 性 的 必 要 条 件 由 于 分 子 中 具 有 一 手 性 磷 原 子, 可 以 形 成 一 对 光 学 异 构 体, 它 们 的 除 草 活 性 是 不 相 同 的, 一 般 左 旋 体 较 其 右 旋 体 活 性 高 出 3~4 倍 二 硫 代 磷 酸 酯 具 有 除 草 活 性, 在 此 结 构 基 础 上 Hoechest 公 司 开 发 哌 草 磷 (piperophos) 和 莎 稗 磷 (anilofos), 可 应 用 水 田 除 草, 它 们 均 具 有 很 好 防 效, S C CH 2 S P CH( ) 2 S C 3 H 7 C CH 2 S P C 3 H 7 哌 草 磷 (piperophos) 2 磷 酸 脂 莎 稗 磷 (anilofos) 166

草 甘 膦 是 1971 年 美 国 Monsanto 公 司 提 出 的 新 除 草 剂 不 论 对 一 年 生 和 多 年 生 杂 草 都 有 效, 是 广 谱 的 芽 后 除 草 剂 草 甘 膦 可 制 成 二 甲 胺 盐, 在 非 耕 地 有 效 地 防 除 甸 甸 冰 草 茅 草 狗 芽 根 及 其 它 多 年 生 杂 草, 在 土 壤 中 无 残 留, 适 用 于 多 种 作 物 H H P CH 2 HCH 2 CH. H( ) 2 除 此 之 外, 许 多 中 性 脂 和 磷 酸 酞 胺 脂 已 报 导 作 为 除 草 剂 表 6-2 具 有 除 草 活 性 磷 酸 脂 和 磷 酸 酞 胺 脂 化 合 物 化 合 物 名 称 结 构 式 167

RSCH CH P(SR) 2 烷 基 硫 烷 稀 基 衍 生 物 H 3 CSHC CHC CH P( ) 2 α 卤 烷 基 衍 生 物 C 2 H 5 C 2 H 5 C 2 P(C 2 H 5 ) 2 CH 2 P HR R CH H P(R) 2 α 羧 烷 基 衍 生 物 n CH 2 C P(R) 2 酰 基 衍 生 物 R 2 C P(R) 2 氨 基 甲 酰 衍 生 物 (R) 2 P CH S HC P(R) 2 硫 代 氨 基 甲 酰 衍 生 物 S R 2 C P(R 2 ) 2 三 环 戊 基 磷 氧 化 物 ( ) 3 P 3 亚 磷 酸 脂 伐 垅 磷 三 (2.4 一 二 氯 本 氧 乙 基 ) 亚 磷 酸 脂 适 于 芽 前 除 草, 在 土 壤 中 缓 慢 水 解 释 放 出 2.4 一 二 氯 苯 氧 乙 醇, 进 一 步 变 为 2. 4 一 二 氯 苯 氧 乙 酸 ( CH 2 CH 2 ) 3 P (? ) 168

三 生 物 活 性 和 作 用 特 性 有 机 磷 除 草 剂 由 于 品 种 不 同, 植 物 吸 收 药 剂 的 部 位 及 传 导 差 异 较 大, 如 砜 草 磷 通 过 根 吸 收, 哌 草 磷 通 过 根 胚 芽 鞘 及 幼 叶 吸 收, 二 者 传 导 作 用 都 很 差, 胺 草 磷 与 甲 基 胺 草 磷 通 过 幼 芽 幼 根 与 分 蘖 节 吸 收, 草 甘 膦 与 双 丙 氨 膦 茎 叶 吸 收, 是 此 类 除 草 剂 中 吸 收 与 传 导 最 迅 速 的 品 种 作 用 部 位 是 植 物 分 生 组 织, 主 要 抑 制 细 胞 分 裂, 使 生 长 停 止, 产 生 黄 化 萎 凋 干 枯 等 症 状 草 甘 膦 的 活 性 比 其 盐 类 低, 因 为 植 物 对 酸 的 吸 收 差, 高 剂 量 及 低 喷 液 量 时, 草 甘 膦 酸 易 沉 淀 当 存 在 阳 离 子 时, 草 甘 膦 的 溶 解 度 与 物 理 状 态 便 发 生 变 化, 阳 离 子 显 著 促 进 草 甘 膦 的 溶 解 度, 叶 片 对 干 燥 的 雾 滴 沉 积 吸 收 量 增 多, 活 性 增 强 为 了 提 高 活 性, 扩 大 杀 草 谱, 加 快 杀 草 作 用 以 及 增 加 土 壤 残 留 活 性, 草 甘 膦 可 与 2,4 滴 麦 草 畏 氨 氯 吡 啶 酸 甲 草 胺 甲 嘧 磺 隆 嘧 草 烟 酸 氰 草 津 西 玛 津 莠 去 津 咪 唑 乙 烟 酸 等 混 用 有 机 磷 除 草 剂 的 作 用 机 理 不 同, 已 知 草 甘 膦 的 作 用 靶 酶 是 5- 烯 醇 丙 酮 酸 基 莽 草 酸 -3- 磷 酸 酯 合 成 酶 (EPSPS), 抑 制 植 物 体 内 芳 族 氨 基 酸 的 合 成 它 影 响 植 物 体 内 一 系 列 生 化 过 程, 如 使 光 合 作 用 下 降, 叶 绿 素 降 解, 抑 制 植 物 激 素 传 导, 促 进 激 素 氧 化 作 用 等 双 丙 氨 膦 (bialaphos) 与 草 胺 膦 (glyfosinate) 的 靶 标 酶 是 谷 氨 酰 胺 合 成 酶 (GS) 这 两 种 除 草 剂 均 抑 制 植 物 体 内 氨 基 酸 生 物 合 成 途 径 中 的 谷 氨 酰 胺 合 成 酶 (GS), 造 成 氨 迅 速 积 累, 谷 氨 酰 胺 缺 少, 进 而 影 响 光 合 作 用, 造 成 细 胞 及 植 株 死 亡, 双 丙 氨 膦 及 草 铵 膦 的 杀 草 作 用 比 草 甘 膦 迅 速, 但 比 百 草 枯 缓 慢 毒 性 有 机 磷 类 除 草 剂 属 于 低 毒 高 效 低 残 留 除 草 剂, 原 药 大 鼠 急 性 口 服 LD 50 在 324~ 794mg/kg, 大 鼠 急 性 经 皮 LD50 大 于 2000mg/kg, 兔 急 性 经 皮 LD50 大 于 2000mg/kg 鲤 鱼 致 死 中 浓 度 为 1.8~4.6mg/L 不 等 对 兔 的 眼 睛 和 皮 肤 有 轻 度 的 刺 激 作 用, 对 豚 鼠 的 皮 肤 有 过 敏 和 刺 激 作 用, 对 蚯 蚓 土 壤 细 菌 及 其 有 益 真 菌 有 毒 害 作 用 对 蜜 蜂 和 鸟 类 无 害 四 应 用 1 应 用 作 物 有 机 磷 除 草 剂 的 选 择 性 较 差, 多 数 品 种 系 灭 生 性 除 草 剂, 主 要 用 于 果 园, 林 业 及 非 农 田 除 草 2 防 治 对 象 和 应 用 时 间 有 机 磷 除 草 剂 杀 草 谱 广, 如 草 甘 膦 双 丙 氨 膦 草 铵 膦 等 既 防 治 一 年 生 杂 草, 也 防 治 多 年 生 杂 草 有 机 磷 除 草 剂 分 为 两 类 : 土 壤 处 理 剂 与 茎 叶 处 理 剂, 前 者 在 作 物 播 种 后, 出 苗 前 应 用, 后 者 在 大 多 数 杂 草 出 苗 后 应 用 3 影 响 药 效 的 因 素 土 壤 处 理 剂 的 活 性 与 持 效 期 决 定 于 土 壤 特 性, 如 哌 草 磷 用 于 稻 田 后, 其 药 效 与 吸 着 水 量 和 磷 酸 盐 吸 附 系 数 显 著 相 关 茎 叶 处 理 剂 品 种 如 草 甘 膦 的 药 效 受 制 于 多 种 因 素 的 作 用, 高 浓 度, 小 雾 滴 溶 液 ph 偏 酸 加 入 硫 酸 铵 与 亲 水 非 离 子 型 或 阳 离 子 型 表 面 活 性 剂 均 能 显 著 提 高 草 甘 膦 的 活 性 一 概 述 第 十 二 节 芳 氧 苯 氧 丙 酸 酯 类 芳 氧 苯 氧 丙 酸 酯 类 化 合 物 是 一 类 重 要 的 防 除 禾 本 科 杂 草 的 高 活 性 除 草 剂, 是 在 2, 4- 滴 的 基 169

础 上, 通 过 进 一 步 优 化 发 现 的, 其 结 构 通 式 为 : Ar CHCR Ar= 取 代 苯 基 或 杂 环 基 芳 氧 苯 氧 丙 酸 酯 类 除 草 剂 是 德 国 Hoechst 公 司 在 20 世 纪 60 年 代 研 究 2,4-D 类 苯 氧 羧 酸 类 除 草 剂 及 二 苯 醚 类 除 草 剂 的 结 构 特 点 而 设 计 开 发 成 功 的 新 品 种 1973 年 陶 氏 化 学 公 司 研 究 2, 4- 滴 类 似 物 时, 用 吡 啶 基 替 换 2, 4- 滴 结 构 中 苯 基 得 到 了 吡 啶 氧 乙 酸 类 化 合 物, 优 化 后 开 发 出 Dowco233: CH 2 CH Dow co 233 与 此 同 时 赫 斯 特 公 司 在 研 究 2, 4- 滴 类 似 物 时 以 二 苯 醚 取 代 2, 4- 滴 结 构 中 的 苯 基, 于 1974 年 合 成 了 化 合 物 禾 草 灵 (diclofop-methyl): CHCH 禾 草 灵 (diclofop-methyl) 1975 年 发 现 禾 草 灵 具 有 除 草 活 性 禾 草 灵 可 谓 芳 氧 苯 氧 丙 酸 酯 类 除 草 剂 的 先 导 化 合 物, 但 仅 对 禾 木 科 杂 草 有 效, 而 对 阔 叶 杂 草 无 效 日 木 石 原 产 业 公 司 参 照 Dow co 233 和 禾 草 灵 的 结 构 设 计 合 成 了 化 合 物 SL-501, 该 化 合 物 对 禾 木 科 杂 草 的 活 性 比 禾 草 灵 高 10 倍 以 上, 后 经 结 构 优 化, 开 发 出 吡 氟 禾 草 灵 (fluazifop-butyl) CH 2 C SL-501 F 3 C CHCH 吡 氟 禾 草 灵 (fluazifop-butyl) 1976 年 陶 氏 化 学 公 司 利 用 吡 啶 环 代 替 苯 环, 并 在 吡 啶 环 上 引 入 三 氟 甲 基, 合 成 了 吡 氟 氯 草 灵 (haloxyfopl) 170

F 3 C CHCH 吡 氟 氯 草 灵 (haloxyfopl) 此 后 世 界 许 多 农 药 公 司 在 原 有 模 式 结 构 的 基 础 上, 进 行 结 构 修 饰 和 改 造, 将 苯 环 改 变 为 杂 环 及 稠 合 杂 环, 将 酸 制 剂 变 成 酯 制 剂, 相 继 开 发 出 一 系 列 高 活 性 品 种, 如 日 本 日 产 化 学 公 司 开 发 的 喹 禾 灵 (quizalofop),hoechst 公 司 开 发 的 噁 唑 禾 草 灵 (fenoxaprop) 噻 唑 禾 草 灵 (fenthiaprop), 1981 年 陶 氏 公 司 开 发 的 吡 氟 氯 禾 灵 甲 酯 (haloxyfop-methyl),1982 年 开 发 的 噁 唑 禾 草 灵 乙 酯 和 1983 年 开 发 的 喹 禾 灵 乙 酯 CHCH 喹 禾 灵 (quizalofop) CHCH 噁 唑 禾 草 灵 (fenoxaprop) S CHCH 噻 唑 禾 草 灵 (fenthiaprop) F 3 C CHC 吡 氟 氯 禾 灵 甲 酯 (haloxyfop-methyl) 陶 氏 化 学 公 司 (Dow Agro-science Co) 近 几 年 商 品 化 的 除 草 剂 氰 氟 草 酯 (Cyhalofop-butyl, 千 金 ) 与 以 往 其 它 该 类 除 草 剂 不 同, 主 要 用 于 稻 田 防 除 重 要 的 禾 木 科 杂 草, 不 仅 对 各 种 稗 草 ( 包 括 大 龄 稗 草 ) 高 效, 还 可 防 除 千 金 子 马 唐 双 穗 雀 稗 狗 尾 草 狼 尾 草 牛 筋 草 看 麦 娘 等, 但 对 莎 草 科 杂 草 和 阔 叶 杂 草 无 效 二 主 要 物 理 和 化 学 性 质 1 结 构 和 活 性 芳 氧 苯 氧 丙 酸 酯 类 除 草 剂 基 本 结 构 是 : 171

X A B CHCR Y X=4-;Y=2-,2-CH3;R=H;CH3;C2H5 环 A 是 负 电 性 的 取 代 芳 族 或 杂 环 系, 分 子 的 脂 族 部 分 含 1 个 2- 羟 基 丙 酸 烷 酯 为 宜 将 环 A 的 芳 环 改 变 为 吡 啶 噁 唑 噻 唑 等 杂 环 并 且 引 入 了 氟 原 子 开 发 出 一 系 列 高 活 性 的 品 种 如 吡 氟 禾 草 灵 氟 吡 甲 禾 灵 噁 唑 禾 草 灵 喹 禾 灵 噻 唑 禾 草 灵 等 由 于 这 类 除 草 剂 分 子 中 都 有 1 个 手 性 碳 原 子, 各 有 两 种 旋 光 异 构 体, 其 中 D(-) 为 高 效 体, 药 效 比 L(+) 体 高 6~12 倍 因 此, 后 来 又 进 一 步 开 发 其 高 效 异 构 体 -R 光 学 异 构 体, 可 以 减 少 用 量, 如 精 喹 禾 灵 精 吡 氟 禾 草 灵 高 效 氟 吡 甲 禾 灵 和 精 噁 唑 禾 草 灵 等 近 年 来 通 过 选 择 性 的 合 成, 开 发 的 主 要 新 品 种 有 炔 草 酯 和 氰 氟 草 酯 2 理 化 性 质 此 类 除 草 剂 的 原 药 纯 品 一 般 为 米 色 浅 灰 色 棕 色 至 褐 色 晶 体 熔 点 一 般 为 50~85, 在 水 中 溶 解 度 较 小, 一 般 为 0.4ml/L 酯 类 迅 速 水 解 为 酸 是 芳 氧 苯 氧 基 丙 酸 类 除 草 剂 在 土 壤 中 分 解 的 共 同 特 性, 此 种 水 解 作 用 因 土 壤 温 度 与 湿 度 而 异, 风 干 土 中 水 解 作 用 极 为 缓 慢, 而 在 湿 润 和 未 灭 菌 土 壤 中 水 解 迅 速, 微 生 物 参 予 此 类 除 草 剂 的 降 解 以 氟 吡 甲 禾 灵 为 例, 在 土 壤 中 除 酯 水 解 为 酸 以 外, 还 发 现 了 侧 链 裂 解 产 物 2-[4-(3- 氯 -5-( 三 氯 甲 基 )-2- 吡 啶 基 ) 氧 代 ] 酚, 不 论 是 禾 草 灵 或 其 它 品 种 都 转 变 为 相 应 的 酚, 最 后 苯 环 裂 解, 产 生 C2 三 生 物 活 性 和 作 用 特 性 从 分 子 结 构 与 生 物 活 性 的 相 关 性 来 说, 该 类 除 草 剂 具 有 旋 光 性,R 异 构 体 具 有 生 物 活 性,S 异 构 体 则 无 生 物 活 性 或 活 性 极 低 作 为 茎 叶 处 理 的 除 草 剂 R 异 构 体 的 活 性 是 消 旋 体 的 两 倍, 但 在 土 壤 中 活 性 无 差 别 此 类 除 草 剂 各 品 种 都 是 茎 叶 处 理 防 治 禾 本 科 杂 草 叶 片 吸 收 后, 酯 类 水 解 为 酸, 这 是 一 种 活 性 转 变 过 程, 不 论 酯 或 酸 均 具 有 除 草 活 性 各 种 双 子 叶 作 物 对 此 类 除 草 剂 各 品 种 均 具 有 高 度 耐 药 性, 属 于 抗 激 素 型 除 草 剂, 与 干 扰 激 素 平 衡 的 除 草 剂 如 2,4- 滴 IAA 等 混 用 产 生 明 显 拮 抗 作 用 此 类 除 草 剂 受 温 度 和 土 壤 墒 情 影 响 很 大, 气 温 低 土 壤 墒 情 差, 除 草 效 果 不 好, 气 温 高 土 壤 墒 情 好 杂 草 生 长 旺 盛 时 施 药, 除 草 效 果 好 芳 氧 苯 氧 丙 酸 类 除 草 剂 主 要 抑 制 植 物 生 长, 使 脂 肪 酸 合 成 停 止, 细 胞 超 微 结 构 破 坏, 细 胞 的 生 长 分 裂 不 能 正 常 进 行, 膜 系 统 等 含 脂 结 构 破 坏, 而 膜 的 破 坏 影 响 线 粒 体 呼 吸 作 用, 最 后 导 致 植 物 死 亡 此 类 除 草 剂 的 选 择 性 在 于 药 剂 在 植 物 体 内 的 水 解 及 其 后 的 降 解 作 用 速 度 例 如, 在 敏 感 性 植 物 燕 麦 草 内, 禾 草 灵 酸 轭 合 为 一 种 中 性 葡 萄 糖 酯 而 在 小 麦 体 内, 禾 草 灵 酸 的 芳 基 羟 基 化 作 用 是 不 可 逆 反 应, 但 在 燕 麦 草 内 则 不 存 在 此 种 反 应, 说 明 禾 草 灵 甲 酯 在 耐 药 性 植 物 体 内 降 解 迅 速 四 应 用 技 术 172

主 要 用 于 各 种 双 子 叶 作 物, 特 别 是 大 豆 棉 花 甜 菜 马 铃 薯 花 生 豌 豆 亚 麻 油 菜 阔 叶 蔬 菜 等 作 物 及 果 树 林 业 苗 圃 苜 蓿 等 进 行 茎 叶 处 理, 防 治 一 年 生 或 多 年 生 的 禾 本 科 杂 草 有 些 品 种 也 可 以 用 在 禾 本 科 作 物 上 如 禾 草 灵 用 在 小 麦 田, 氰 氟 草 酯 用 在 水 稻 田 禾 草 灵 除 用 于 各 种 阔 叶 作 物 以 外, 还 可 安 全 用 于 小 麦 与 大 麦 田 防 治 野 燕 麦 及 其 它 禾 本 科 杂 草 另 外, 高 噁 唑 禾 草 灵 ( 骠 马 ) 用 于 阔 叶 作 物 田 防 除 禾 本 科 杂 草, 但 与 安 全 剂 解 草 唑 解 草 酯 混 用 则 可 用 于 小 麦 田 防 除 看 麦 娘 野 燕 麦 等 第 十 三 节 磺 酰 脲 类 一 概 述 70 年 代 初, 美 国 杜 邦 公 司 的 Levitt 博 士 发 现 磺 酰 脲 类 化 合 物 4- 氰 基 苯 基 苯 磺 酰 脲, 在 2g a.i./hm 2 剂 量 下 有 弱 的 植 物 生 长 阻 滞 作 用, 于 是 将 其 作 为 先 导 化 合 物 进 行 结 构 优 化, 合 成 了 一 系 列 该 类 化 合 物 发 现 由 芳 香 基 磺 酰 脲 桥 和 杂 环 3 部 分 组 成, 其 基 本 化 学 结 构 式 在 每 一 组 分 上 取 代 基 的 微 小 变 化 都 会 导 致 生 物 活 性 和 选 择 性 的 极 大 变 化 杜 邦 公 司 在 Levitt 博 士 的 指 导 下, 经 过 不 懈 努 力, 终 于 在 1978 年 研 制 出 第 一 个 磺 酰 脲 类 除 草 剂 氯 磺 隆 (chlorsulfuron), 并 于 1982 年 商 品 化 氯 磺 隆 以 极 低 用 量 进 行 芽 前 土 壤 处 理 或 苗 后 茎 叶 处 理, 可 有 效 地 防 治 麦 类 与 亚 麻 田 大 多 数 杂 草 C l S 2 H C H C H 3 氯 磺 隆 (chlorsulfuron) 氯 磺 隆 活 性 非 常 高, 用 量 每 公 顷 以 g 为 单 位, 因 此 氯 磺 隆 问 世 之 后, 世 界 除 草 剂 工 业 便 进 入 了 超 高 效 时 代, 给 除 草 剂 新 品 种 开 发 及 化 学 除 草 带 来 了 新 的 革 命 性 变 化 除 杜 邦 公 司 外, 瑞 士 汽 巴 - 嘉 基 日 本 的 石 原 产 业 日 产 化 学 武 田 德 国 拜 耳 美 国 氰 胺 等 农 药 公 司 和 韩 国 化 学 研 究 所 我 国 南 开 大 学 元 素 有 机 化 学 研 究 所 等 也 进 行 了 该 类 除 草 剂 的 研 制 和 开 发 1982 年 杜 邦 公 司 在 磺 酰 脲 桥 基 础 上 通 过 二 氮 杂 环 取 代 三 氮 杂 环 开 发 大 豆 田 除 草 剂 氯 嘧 磺 隆 CC 2 H 5 S 2 H C H 氯 嘧 磺 隆 (chlorimuron-ethyl) 1983 年 杜 邦 公 司 在 磺 酰 脲 桥 基 础 上 通 过 甲 酯 取 代 苯 环 上 的 氯 开 发 出 另 一 麦 田 除 草 剂 甲 磺 隆, 同 时 开 发 水 稻 田 除 草 剂 苄 嘧 磺 隆 173

C C CH 2 S 2 H C H S 2 H C H 苄 嘧 磺 隆 (bensulfuron-methyl) 甲 磺 隆 (metsulfuronmethyl) 1985 年 杜 邦 公 司 在 磺 酰 脲 桥 基 础 上 又 开 发 出 小 麦 田 除 草 剂 苯 磺 隆 (tribenuron-methyl) 和 油 菜 田 除 草 剂 胺 苯 磺 隆 (ethametsulfuron) 噻 吩 磺 隆 (thifensulfuron) 等 C C H S 2 H C S 2 H CH C 2 H 5 苯 磺 隆 (tribenuron-methyl) 胺 苯 磺 隆 (ethametsulfuron) S 2 H C H S C 噻 吩 磺 隆 (thifensulfuron) 利 用 氮 杂 环 取 代 磺 酰 脲 桥 左 边 的 苯 环,1987 年 ISK Biosciences/ 杜 邦 公 司 开 发 出 玉 米 田 除 草 剂 烟 嘧 磺 隆 (nicosulfuron);1989 年 isaan 公 司 开 发 水 稻 田 除 草 剂 吡 嘧 磺 隆 (pyrazosulfuron); CC 2 H 5 C ( ) 2 H 3 C S 2 H CH S 2 H CH 吡 嘧 磺 隆 (pyrazosulfuron) 烟 嘧 磺 隆 (nicosulfuron) 1987 年 Ciba-Geigy/ovartis 公 司 开 发 氟 嘧 磺 隆 (primisulfuren-methyl) C CHF 2 S 2 HCH CHF 2 氟 嘧 磺 隆 (primisulfuren-methyl) 自 美 国 杜 邦 公 司 于 1978 年 开 发 成 功 氯 磺 隆 之 后, 磺 酰 脲 类 除 草 剂 就 开 始 得 到 迅 速 发 展 磺 174

酰 基 所 连 苯 环, 可 改 变 成 各 类 杂 环 三 嗪 环, 亦 可 改 变 成 嘧 啶 环 衍 生 物, 从 而 先 后 开 发 出 一 系 列 各 具 特 色 的 超 高 效 除 草 剂 与 此 同 时, 促 进 其 它 系 列 除 草 剂 新 品 种 的 开 发, 如 环 己 二 酮 类 酰 胺 类 四 取 代 苯 类 吡 啶 类 等 随 着 磺 酰 脲 除 草 剂 的 大 面 积 应 用, 在 此 类 除 草 剂 使 用 过 程 中, 相 继 出 现 一 些 问 题 杂 草 产 生 抗 药 性 和 除 草 剂 在 土 壤 中 残 留 时 间 长, 对 后 茬 敏 感 作 物 造 成 严 重 药 害, 严 重 限 制 了 磺 酰 脲 除 草 剂 发 展 针 对 磺 酰 脲 除 草 剂 使 用 过 程 中 遇 到 的 问 题, 世 界 各 大 农 药 公 司 均 投 入 大 量 人 力 物 力 进 行 研 究, 以 便 延 长 此 类 除 草 剂 的 使 用 寿 命 1 研 制 高 效 低 毒 环 境 特 性 优 良 的 新 品 种, 重 点 将 是 低 残 留 化 合 物 的 开 发 因 为 许 多 高 效 的 磺 酰 脲 化 合 物, 其 残 留 药 害 也 严 重 2 寻 找 抑 制 支 链 氨 基 酸 生 物 合 成 过 程 中 其 它 酶 的 有 效 抑 制 剂, 支 链 氨 基 酸 生 物 合 成 过 程 共 有 四 个 主 要 酶 系 乙 酰 乳 酸 合 成 酶 (ALS) 乙 酰 羟 酸 同 分 异 构 还 原 酶 二 羟 酸 脱 水 酶 分 枝 链 氨 基 酸 谷 氨 酸 转 氨 酶,ALS 是 其 中 的 第 一 个 酶, 磺 酰 脲 化 合 物 即 作 用 于 此, 研 究 其 它 三 个 酶 的 特 性, 可 望 获 得 突 破 性 进 展, 开 发 出 新 一 类 的 除 草 剂, 从 而 为 解 决 磺 酰 脲 除 草 剂 的 抗 性 问 题 找 到 有 效 的 替 代 品 种 3 研 究 磺 酰 脲 的 构 效 关 系, 逐 步 改 变 其 结 构, 近 期 开 发 的 新 品 种 在 保 持 原 有 高 活 性 对 环 境 友 好 的 前 提 下, 主 要 特 点 是 不 仅 对 当 茬 作 物 安 全, 而 且 对 后 茬 作 物 无 影 响 如 德 国 艾 格 福 公 司 开 发 的 酰 嘧 磺 隆, 汽 巴 - 嘉 基 公 司 开 发 的 环 氧 嘧 磺 隆, 对 大 豆 和 后 茬 作 物 安 全 另 外, 在 磺 酰 脲 类 除 草 剂 分 子 结 构 中 引 入 氟 原 子, 也 是 近 年 来 的 研 究 开 发 热 点 如 杜 邦 公 司 开 发 的 氟 啶 嘧 磺 隆, 拜 耳 公 司 开 发 的 氟 酮 磺 隆, 汽 巴 - 嘉 基 公 司 开 发 的 氟 嘧 磺 隆, 杜 邦 公 司 开 发 的 氟 胺 磺 隆, 诺 华 公 司 开 发 的 三 氟 啶 磺 隆 等 均 具 有 很 好 的 除 草 活 性 二 主 要 理 化 性 质 1 结 构 和 活 性 模 式 结 构 : 芳 环, 脲 桥, 含 氮 杂 环 其 中 芳 环 的 变 化 比 较 大, 是 开 发 新 品 种 中 结 构 改 造 的 重 要 部 分 Y R 1 S 2 HC R X X =,CH; Y =,F,Br,CH3,CCH3,S2CH3,SCH3,S2(CH3)2,CF3,CH2,CH3, CF3,2; R = CH3, 烷 基 ; R 1=, ; R2=CH3, CH3, 磺 酰 脲 类 除 草 剂 的 模 式 结 构 包 括 芳 环 磺 酰 脲 桥 与 含 氮 杂 环 三 部 分, 它 们 在 化 合 物 生 物 活 R 2 175

性 中 均 起 重 要 作 用, 亦 即 成 为 活 性 化 合 物 的 必 备 结 构 芳 环 的 变 化 较 大, 是 开 发 新 品 种 中 结 构 改 造 的 重 要 部 分 其 中 除 苯 环 外, 新 品 种 多 向 杂 环, 特 别 是 稠 杂 环 方 向 发 展, 如 吡 啶 噻 吩 噻 唑 呋 喃 萘 及 其 它 5 元 环 与 6 元 环 稠 合 杂 环 磺 酰 脲 的 通 式 是 : 芳 环 邻 位 (R) 含 取 代 基 是 化 合 物 具 有 活 性 的 必 备 条 件, 此 类 取 代 基 的 变 化 较 大, 也 是 进 行 结 构 改 造 的 重 要 部 位 通 常 芳 环 邻 位 含 有 取 代 基 时, 化 合 物 活 性 提 高 磺 酰 脲 桥 基 本 固 定 不 变, 引 入 取 代 基 后, 化 合 物 活 性 下 降 但 具 有 修 饰 的 脲 桥 的 化 合 物, 如 -S02HC(S)H-,-S02HCH-,-S02HC(CH3)- 以 及 -CH2S02HCH- 等 也 有 活 性 脲 桥 改 变 的 磺 酰 脲 化 合 物 的 活 性 水 平 也 因 分 子 结 构 中 的 芳 环 及 杂 环 而 定 杂 环 是 对 称 嘧 啶 或 三 氮 环 并 含 低 级 烷 基 或 低 级 烷 氧 基 取 代 基 时, 化 合 物 的 活 性 最 高 其 它 含 氮 杂 环 如 三 唑 不 对 称 三 氮 苯 稠 合 环 嘧 啶 也 能 产 生 具 有 活 性 的 磺 酰 脲 化 合 物, 但 它 们 的 活 性 较 低 杂 环 间 位 必 须 含 有 两 个 取 代 基, 大 多 数 为 CH3 CH3, 此 外, 尚 有 (CH3) CH2CF3 等 取 代 基 2 理 化 性 质 这 类 除 草 剂 大 多 为 白 色 结 晶 固 体, 熔 点 在 141~188 之 间 在 水 中 的 溶 解 度 随 ph 值 的 升 高 而 加 大 部 分 易 溶 于 二 氯 甲 烷 乙 腈 丙 酮 甲 醇 等 有 机 溶 剂, 它 们 不 易 被 光 解, 如 氯 磺 隆 一 个 月 在 干 燥 植 物 表 面 仅 分 解 30%, 于 土 壤 表 面 仅 降 解 15%, 但 在 水 溶 液 中 则 可 分 解 90% 磺 酰 脲 类 除 草 剂 是 弱 酸 性 化 合 物,pKa 值 3.3~5.2, 其 中 性 脲 桥 特 别 易 于 水 解, 产 生 磺 胺 与 氨 基 杂 环, 在 酸 性 条 件 下, 由 于 其 分 子 大 部 分 是 易 于 水 解 的 中 性 态, 故 水 解 最 迅 速 ; 在 20 ph5.7~7.0 时, 氯 磺 隆 在 蒸 馏 水 河 水 中 的 半 衰 期 为 4~8 周 ;ph 4 时, 经 一 周 约 水 解 50%, 极 性 溶 剂 如 甲 醇 丙 酮 等 促 进 水 解 磺 酰 脲 除 草 剂 也 可 被 微 生 物 利 用, 微 生 物 不 仅 可 以 直 接 降 解 母 体 化 合 物, 还 可 以 通 过 分 解 水 解 的 产 物 来 促 进 水 解 反 应 但 磺 酰 脲 除 草 剂 的 光 化 学 降 解 却 较 少, 光 解 最 多 只 对 存 在 于 土 壤 表 面 的 少 量 底 物 起 作 用 三 生 物 活 性 和 作 用 特 性 1 生 物 活 性 : 磺 酰 脲 类 除 草 剂 的 最 大 特 点 是 高 活 性, 使 用 剂 量 通 常 在 5~100g/hm 2 此 外, 该 类 除 草 剂 还 具 有 极 低 的 哺 乳 动 物 毒 性 和 良 好 的 环 境 特 性 磺 酰 脲 类 除 草 剂 通 过 植 物 的 根 叶 吸 收, 并 在 植 物 体 内 双 向 传 导, 但 由 根 部 向 上 传 导 的 量 大 于 叶 部 向 下 传 导 的 量 施 用 磺 酰 脲 类 除 草 剂 后, 药 效 发 挥 缓 慢, 主 要 症 状 为 幼 龄 组 织 失 绿 褪 色, 叶 片 增 厚, 植 株 生 长 严 重 受 抑 制, 生 长 点 坏 死, 最 终 植 株 干 枯 死 亡, 杂 草 完 全 死 亡 则 很 慢, 需 要 1~3 周 磺 酰 脲 类 除 草 剂 既 可 用 作 叶 面 处 理 剂 也 可 用 作 土 壤 处 理 剂, 因 其 蒸 气 压 低, 进 入 大 气 中 的 量 很 少, 主 要 被 植 物 吸 收 和 进 入 土 壤 中, 土 壤 中 的 磺 酰 脲 类 除 草 剂 少 量 淋 溶 进 入 地 下 水, 大 部 分 则 因 水 解 和 微 生 物 分 解 而 降 解 土 壤 吸 附 磺 酰 脲 类 除 草 剂 的 能 力 一 般 不 超 过 施 药 量 的 14%, 土 壤 对 药 吸 附 作 用 小, 淋 溶 性 强 有 机 质 含 量 土 壤 电 荷 含 水 量 及 土 壤 粒 径 均 影 响 吸 附 与 淋 溶, 但 有 机 质 只 有 达 到 10% 以 上 时, 才 对 吸 附 与 淋 溶 产 生 明 显 影 响 大 部 分 磺 酰 脲 除 草 剂 的 移 动 性 也 较 差, 有 些 在 降 雨 条 件 下 容 易 移 动, 但 其 用 量 低 毒 性 小, 176

一 般 不 会 造 成 对 地 下 水 的 污 染 ; 其 淋 溶 也 受 土 壤 含 水 量 降 雨 量 降 雨 频 率 降 雨 时 间 土 壤 类 型 和 土 壤 质 地 等 的 影 响 化 学 水 解 是 磺 酰 脲 在 土 壤 中 降 解 的 主 要 途 径, 其 水 解 是 亲 核 取 代 反 应, 中 性 分 子 较 离 子 形 态 的 化 合 物 更 易 水 解, 酸 和 土 壤 中 的 无 机 组 分 有 催 化 作 用 磺 酰 脲 类 除 草 剂 为 弱 酸 性 化 合 物, 在 土 壤 中 的 淋 溶 和 降 解 速 度 受 土 壤 ph 影 响 较 大 淋 溶 性 随 着 土 壤 ph 的 增 加 而 增 加 ; 在 酸 性 土 壤 中, 降 解 速 度 快, 在 碱 性 土 壤 中 降 解 速 度 慢 此 类 除 草 剂 在 土 壤 中 主 要 通 过 酸 催 化 的 水 解 作 用 而 消 失, 其 持 效 期 随 ph 上 升 而 延 长, 如 氯 磺 隆 在 ph6.2 时, 持 效 期 33d;pH7.1 时 60d,pH7.7 时 82d,pH8.1 时 99d 同 等 条 件 下, 不 同 品 种 的 持 效 期 是 : 氯 磺 隆 > 甲 磺 嘧 隆 甲 磺 隆 Triasulfuron 乙 磺 隆 > 阔 叶 散 阔 叶 净 2 作 用 特 性 磺 酰 脲 类 除 草 剂 通 过 抑 制 植 物 体 内 的 乙 酰 乳 酸 合 酶 (ALS), 阻 碍 支 链 氨 基 酸 如 缬 氨 酸 亮 氨 酸 异 亮 氨 酸 的 生 物 合 成, 细 胞 分 裂 被 抑 制, 细 胞 周 期 停 留 在 G1 G2 阶 段, 杂 草 正 常 生 长 受 到 破 坏 而 死 亡 磺 酰 脲 类 除 草 剂 选 择 性 是 由 不 同 作 物 和 杂 草 对 该 类 化 合 物 代 谢 失 活 能 力 的 差 异 造 成 的, 而 与 吸 收 和 传 导 量 的 差 异 以 及 ALS 敏 感 性 的 差 异 无 关 耐 药 植 物 吸 收 的 磺 酰 脲 类 除 草 剂 可 很 快 被 代 谢 降 解 掉, 进 入 敏 感 植 物 体 内 的 磺 酰 脲 类 除 草 剂 可 随 死 亡 的 植 物 残 体 与 土 壤 处 理 药 剂 一 起 残 留 于 土 壤 中, 氯 吡 磺 隆 可 被 玉 米 和 小 麦 降 解 为 无 除 草 活 性 的 化 合 物, 而 敏 感 大 豆 则 难 以 发 生 该 类 反 应 在 玉 米 中 降 解 的 主 要 途 径 是 嘧 啶 环 的 羟 基 化 及 羟 基 化 产 物 的 葡 萄 糖 基 化 反 应, 在 小 麦 中 的 主 要 降 解 途 径 是 嘧 啶 环 上 的 脱 甲 基 反 应 不 同 的 杂 草 和 油 菜 对 胺 苯 磺 隆 的 选 择 性 也 与 其 代 谢 速 率 有 关, 它 在 油 菜 体 内 的 半 衰 期 为 1.5h, 敏 感 杂 草 中 为 5~14h 磺 酰 脲 类 除 草 剂 在 植 物 体 内 的 代 谢 途 径 主 要 包 括 羟 基 化 反 应 和 羟 基 化 产 物 的 葡 萄 糖 基 化 反 应 及 脱 酯 化 芳 香 亲 核 取 代 - 脱 烷 基 化 脲 桥 水 解 和 磺 酰 胺 键 的 裂 解 等 反 应 磺 酰 脲 类 除 草 剂 选 择 性 强, 对 不 同 作 物 的 敏 感 性 差 异 很 大, 例 如, 甲 磺 隆 对 棉 花 最 敏 感, 对 玉 米 次 之, 而 水 稻 和 油 菜 则 耐 药 性 较 强, 因 而 残 留 的 甲 磺 隆 很 易 对 敏 感 作 物 产 生 药 害 磺 酰 脲 的 残 留 活 性 与 施 药 量 土 壤 ph 有 机 质 含 量 温 度 土 壤 湿 度 等 有 关 氯 磺 隆 在 土 壤 中 的 残 留 期 较 长, 已 危 及 非 靶 标 植 物, 我 国 旱 作 地 区 后 茬 为 玉 米 大 豆 棉 花 和 甜 菜 的 麦 田 已 被 禁 用 在 麦 - 稻 连 作 的 地 区, 因 使 用 不 当 亦 会 产 生 对 水 稻 的 药 害 已 发 现 磺 酰 脲 类 除 草 剂 的 残 留 药 害 可 伤 及 水 稻 大 豆 玉 米 油 菜 棉 花 甜 菜 亚 麻 向 日 葵 和 马 铃 薯 等 多 种 作 物 绿 磺 隆 随 水 迁 移 性 较 强, 其 残 留 主 要 是 结 合 态 残 留, 结 合 态 残 留 常 被 认 为 是 农 药 的 一 种 解 毒 机 理, 但 近 年 来 的 研 究 发 现, 氯 磺 隆 在 一 定 条 件 下 可 再 度 以 母 体 化 合 物 或 其 代 谢 物 的 形 式 释 放 出 来, 总 之, 结 合 残 留 物 的 迁 移 和 淋 溶 性 较 弱, 而 且 对 后 茬 作 物 的 生 长 有 抑 制 作 用, 达 到 一 定 剂 量 时 即 可 对 后 茬 作 物 产 生 药 害 磺 酰 脲 类 除 草 剂 应 用 中 发 现 杂 草 产 生 抗 药 性,1987 年 冬 小 麦 田 的 刺 莴 苣 就 对 氯 磺 隆 和 甲 磺 隆 的 混 剂 产 生 了 抗 性,Saari 发 现, 地 肤 的 鲜 重 和 干 重 积 累 氯 磺 隆 和 甲 磺 隆 的 量 R 型 比 S 型 高 2~350 倍,R 型 的 ALS 抑 制 率 分 别 也 降 低 了 5~28 倍 磺 酰 脲 类 除 草 剂 的 抗 性 杂 草 可 能 对 咪 唑 啉 酮 类 酰 胺 类 取 代 脲 类 产 生 交 互 抗 性, 已 经 证 明, 杂 草 的 抗 性 主 要 是 ALS 的 变 构 和 植 物 解 毒 代 谢 功 能 的 提 高 所 致, 而 且 ALS 遗 传 因 子 的 变 异 往 往 不 只 一 个 位 点, 结 合 部 位 的 变 构 直 接 影 响 着 ALS 与 化 合 物 的 结 合 能 力 抗 药 性 问 题 已 成 为 磺 酰 脲 类 除 草 剂 发 展 的 一 大 障 碍 177

毒 性 此 类 除 草 剂 多 数 为 低 毒 除 草 剂 原 药 大 鼠 急 性 口 服 LD50 大 于 5000mg/kg, 兔 急 性 经 皮 LD 50 大 于 2000mg/kg 对 眼 睛 有 刺 激 性 作 用, 多 数 对 皮 肤 无 刺 激 作 用 在 试 验 剂 量 内 对 动 物 无 三 致 作 用, 它 对 人 哺 乳 动 物 鸟 类 和 蜜 蜂 的 毒 性 很 低, 对 鱼 类 及 水 生 生 物 低 毒 四 应 用 1 应 用 作 物 磺 酰 脲 类 除 草 剂 应 用 在 麦 类 玉 米 大 豆 水 稻 和 油 菜 等 多 种 作 物, 草 坪 和 其 他 非 耕 地, 但 是 不 同 的 品 种 应 用 的 作 物 不 同, 许 多 的 品 种 残 留 期 较 长, 往 往 对 后 茬 敏 感 作 物 产 生 药 害, 对 后 茬 轮 作 影 响 明 显 因 此 应 该 明 确 种 植 敏 感 作 物 的 间 隔 时 间 ( 表 6-3) 表 6-3 应 用 长 残 效 除 草 剂 后 茬 禁 种 作 物 除 草 剂 名 称 应 用 作 物 残 留 时 间 ( 月 ) 后 茬 禁 种 敏 感 作 物 氯 磺 隆 (chlorsulfuron) 小 麦 24-30 甜 菜 油 菜 大 豆 玉 米 蔬 菜 等 氯 嘧 磺 隆 (chlorimuron) 大 豆 22-30 水 稻 玉 米 甜 菜 马 铃 薯 蔬 菜 等 胺 苯 磺 隆 (ethametsulfuron) 油 菜 12-18 大 豆 甜 菜 水 稻 蔬 菜 等 10-16 醚 苯 磺 隆 (triasulfuron) 小 麦 甜 菜 水 稻 马 铃 薯 玉 米 等 2 防 治 对 象 杂 草 谱 广, 能 防 治 大 多 数 阔 叶 杂 草, 包 括 抗 激 素 类 除 草 剂 的 杂 草, 对 禾 本 科 草 也 有 明 显 抑 制 作 用 对 许 多 一 年 生 或 多 年 生 阔 叶 禾 本 科 杂 草 和 莎 草, 尤 其 是 阔 叶 杂 草 有 特 效 3 使 用 时 期 剂 量 通 常 为 8~30gai./ha 大 部 分 磺 酰 脲 类 除 草 剂 ( 如 甲 磺 隆 氯 磺 隆 甲 嘧 磺 隆 苄 嘧 磺 隆 氯 嘧 磺 隆 胺 苯 磺 隆 烟 嘧 磺 隆 ) 既 能 作 芽 前 处 理 剂 也 能 作 苗 后 处 理 剂 ( 杂 草 苗 后 早 期 ), 部 分 磺 酰 脲 类 除 草 剂 ( 如 苯 磺 隆 噻 嘧 磺 隆 ) 只 能 作 茎 叶 处 理 剂 使 用 方 便, 可 在 作 物 播 种 前 及 播 种 后 出 苗 前 进 行 土 壤 处 理, 也 可 进 行 茎 叶 处 理 茎 叶 处 理 时, 掉 落 于 土 壤 中 的 雾 滴 也 能 长 期 发 挥 除 草 效 应 大 部 分 磺 酰 脲 类 除 草 剂 的 选 择 性 强, 对 当 季 作 物 安 全 但 是, 氯 嘧 磺 隆 对 大 豆 的 安 全 性 不 好, 在 施 用 后, 气 温 下 降 ( <12 C) 或 遇 高 温 ( >30 C), 可 能 出 现 药 害 另 外 施 药 后 多 雨, 在 低 洼 的 地 块 也 易 出 现 药 害 第 十 四 节 咪 唑 啉 酮 类 一 概 述 咪 唑 啉 酮 类 除 草 剂 是 由 美 国 氰 胺 公 司 (American Cyannamid Co.) 于 20 世 纪 70 年 代 中 后 期 研 制 开 发,80 年 代 初 投 放 市 场 的 一 类 高 活 性 广 谱 低 毒 的 除 草 剂 氰 氨 公 司 合 成 化 合 物 A 起 初 是 作 为 抗 痉 挛 用 药 的, 于 1971 年 对 其 进 行 了 除 草 活 性 的 测 定, 发 现 其 具 有 较 好 的 除 草 活 性, 以 A 化 合 物 为 先 导 化 合 物 进 行 系 列 研 究, 发 现 了 化 合 物 AC94377 具 有 很 好 的 植 物 生 长 调 节 活 性 ; 再 经 研 究 发 现 化 合 物 B, 同 样 具 有 促 进 植 物 生 长 的 作 用 ; 更 进 一 步 的 研 究 发 现 化 合 物 C 的 除 草 活 性 高 于 化 合 物 A 178

A H 2 AC94377 1977 H 2 B C 在 C 的 基 础 上 把 苯 环 改 变 为 吡 啶 环, 进 而 成 功 开 发 出 了 第 一 个 咪 唑 啉 酮 类 除 草 剂 arcenal CH H CH( ) 2 arcenal 嗣 后,1984 年 成 功 开 发 出 咪 唑 乙 烟 酸 (imazethapyr, 咪 草 烟 ), 咪 唑 乙 烟 酸 是 一 种 用 于 大 豆 田 的 超 高 效 广 谱 内 吸 除 草 剂,20 世 纪 80 年 代 末 到 90 年 代 初 被 广 泛 使 用, 对 一 年 生 禾 本 科 杂 草 和 阔 叶 杂 草 有 很 好 的 防 除 效 果, 但 它 在 土 壤 中 残 留 时 间 较 长, 在 偏 碱 性 条 件 下 降 解 较 慢, 易 对 后 茬 敏 感 作 物 造 成 药 害 CH H CH( ) 2 咪 唑 乙 烟 酸 (imazethapyr) 咪 唑 喹 啉 酸 是 该 类 化 合 物 中 另 一 个 高 效 低 毒 的 大 豆 田 除 草 剂 CH H 3 C C H CH( ) 2 H CH( ) 2 咪 唑 喹 啉 酸 (imazaquin) 甲 咪 唑 烟 酸 (assert) 甲 咪 唑 烟 酸 和 甲 氧 咪 草 烟 是 近 期 开 发 的 新 品 种 前 者 具 有 用 量 低 杀 草 谱 广 残 留 期 短 等 特 点, 主 要 用 于 芽 后 防 除 大 豆 花 生 地 禾 本 科 杂 草, 在 土 壤 中 残 留 期 短 于 咪 唑 乙 烟 酸, 对 后 茬 作 物 如 小 麦 大 麦 黑 麦 高 粱 向 日 葵 烟 草 等 安 全 后 者 是 花 生 地 芽 后 除 草 剂, 杀 草 谱 广, 可 用 于 防 除 决 明 属 稷 属 及 莎 草 科 杂 草 179

CH ( ) 2 CHH 2 CH( ) 2 H 咪 唑 烟 酸 (imazapyr) 咪 唑 啉 酮 类 除 草 剂 的 作 用 机 制 与 磺 酰 脲 类 除 草 剂 一 样, 这 类 除 草 剂 同 样 存 在 残 留 药 害 问 题 采 用 残 留 期 较 短 的 甲 氧 咪 草 烟 与 咪 唑 乙 烟 酸 混 配 可 减 轻 咪 唑 乙 烟 酸 的 残 留 药 害 尽 管 咪 唑 啉 酮 类 除 草 剂 品 种 较 少, 并 且 也 存 在 残 留 药 害 问 题, 但 由 于 其 具 有 活 性 高 用 量 低 和 杀 草 谱 宽 等 特 点, 因 此, 目 前 这 类 除 草 剂 在 世 界 除 草 剂 市 场 中 仍 占 有 一 定 地 位 二 结 构 和 活 性 咪 唑 啉 酮 类 除 草 剂 整 个 分 子 分 为 三 个 部 分, 即 酸 ( 或 其 等 价 物 ) 骨 架 及 咪 唑 啉 酮 环 这 三 个 部 分 对 于 咪 唑 啉 酮 的 除 草 活 性 是 不 可 缺 少 的 而 且, 咪 唑 啉 酮 环 与 羧 酸 或 其 等 价 基 团 必 须 处 于 邻 位 通 式 如 下 : 通 过 对 R 基 团 的 变 化, 可 以 开 发 出 不 同 的 除 草 剂 品 种 R 可 以 是 -H - - -C 2H 5 等 基 团 R CH R 1 R2 H (1) 羧 基 或 其 等 价 基 团 羧 酸 基 或 易 于 转 变 为 羧 酸 的 基 团 是 活 性 结 构 必 需 的 羧 酸 的 金 属 盐 或 胺 盐 的 活 性 与 羧 酸 接 近, 而 且 易 于 加 工 成 制 剂 酯 基 类 似 物 中, 苄 基 酯 糠 基 酯 炔 丙 基 酯 和 甲 氧 乙 基 酯 比 相 应 的 甲 基 酯 活 性 好, 可 能 是 这 些 基 团 较 易 反 应 将 羧 酸 基 换 成 伯 醇 基 或 醛 基 活 性 下 降, 甲 基 类 似 物 没 有 活 性 (2) 咪 唑 啉 酮 环 咪 唑 啉 酮 环 上 的 两 个 取 代 基 R1 和 R2 以 甲 基 和 异 丙 基 活 性 最 好 如 果 将 其 中 的 甲 基 换 成 乙 基, 活 性 会 大 幅 度 下 降, 表 明 分 子 中 该 区 域 内 对 结 构 有 严 格 的 主 体 要 求 当 R1 及 R2 分 别 为 甲 基 和 异 丙 基 时, 该 化 合 物 是 手 性 分 子 R(+) 异 构 体 的 除 草 活 性 是 外 消 旋 体 的 1.3 倍,S(-) 异 构 体 的 活 性 则 不 及 外 消 旋 体 的 1/10 将 咪 唑 啉 酮 中 的 羰 基 上 的 氧 换 成 硫, 化 合 物 仍 具 有 较 好 活 性 如 果 将 氧 换 成 氮 等 价 物 亚 胺 或 C 一 R) 则 活 性 急 剧 下 降 取 消 羰 基 化 合 物 活 性 消 失 (3) 骨 架 骨 架 一 般 为 六 元 芳 环 或 芳 杂 环, 五 元 环 活 性 差 在 六 元 环 中 又 以 吡 啶 的 活 性 最 强, 为 苯 环 活 性 的 10 倍 吡 啶 环 上 氮 与 咪 唑 啉 酮 环 及 羧 酸 基 的 相 互 关 系 对 于 活 性 至 关 重 要 当 氮 处 于 咪 唑 啉 酮 环 的 邻 位 ( 即 处 于 羧 酸 基 的 间 位 ) 时 活 性 最 好 远 高 于 其 他 各 种 异 构 体 的 活 性 (>10 倍 ) 苯 环 180

上 的 4, 5- 位 上 的 取 代 通 常 会 略 微 降 低 这 类 化 合 物 的 除 草 活 性, 但 会 增 加 其 选 择 性 而 6- 位 上 的 取 代 会 使 活 性 大 幅 度 降 低 三 生 物 活 性 和 作 用 特 性 此 类 除 草 剂 在 大 豆 苗 前 播 后 苗 前 土 壤 处 理, 或 苗 后 早 期 茎 叶 处 理 咪 唑 啉 酮 类 除 草 剂 可 被 植 物 的 叶 片 和 根 系 吸 收, 在 木 质 部 和 韧 皮 部 内 传 导, 积 累 于 分 生 组 织 茎 叶 处 理 后, 杂 草 立 即 停 止 生 长, 并 在 2~4 周 内 死 亡 ; 土 壤 处 理 后, 杂 草 顶 端 分 生 组 织 坏 死, 生 长 停 止 其 作 用 机 制 与 磺 酰 脲 类 除 草 剂 一 样, 主 要 是 抑 制 乙 酰 乳 酸 合 成 酶 (ALS), 从 而 抑 制 支 链 氨 基 酸 缬 氨 酸 亮 氨 酸 和 异 亮 氨 酸 生 物 合 成 进 而 影 响 蛋 白 质 合 成 及 植 物 生 长, 从 而 导 致 植 物 生 长 停 止 而 死 亡 咪 唑 啉 酮 类 除 草 剂 选 择 性 的 主 要 原 因 是 耐 性 植 物 吸 收 后 迅 速 代 谢 失 活 解 毒 机 制 为 咪 唑 啉 酮 环 的 破 坏 和 烷 基 侧 链 的 羧 基 化, 酯 基 水 解 的 差 异 进 一 步 加 强 了 这 种 选 择 性 例 如, 用 咪 草 酯 处 理 小 麦 与 麦 田 杂 草, 可 以 发 现 小 麦 与 敏 感 杂 草 的 体 内 代 谢 有 明 显 的 差 异 杂 草 如 野 燕 麦 可 将 酯 基 迅 速 水 解 为 有 植 物 毒 性 的 酸, 小 麦 水 解 的 趋 势 弱 小 麦 可 将 苯 环 上 的 甲 基 侧 链 迅 速 羧 基 化 而 使 除 草 剂 失 活, 杂 草 的 羧 基 化 速 率 则 比 较 慢 咪 唑 乙 烟 酸 在 大 豆 中 的 解 毒 机 制 与 此 类 似, 也 是 通 过 烷 基 的 经 基 化 代 谢 而 失 活 豆 科 植 物 吸 收 咪 唑 乙 烟 酸 后, 在 体 内 很 快 分 解, 在 大 豆 体 内 的 半 衰 期 仅 1~6d, 故 对 大 豆 安 全 在 低 洼 地 长 期 积 水 高 湿 低 温 或 病 虫 害 等 不 利 于 大 豆 生 育 的 条 件 下, 叶 脉 及 叶 柄 输 导 组 织 变 褐 色, 脆 而 易 折 超 低 容 量 喷 雾 可 造 成 严 重 药 害 施 药 过 晚, 大 豆 生 长 正 常, 药 害 不 明 显, 但 结 荚 少 咪 唑 乙 烟 酸 在 土 壤 中 的 降 解 受 ph 温 度 水 分 等 条 件 影 响, 随 ph 增 加 降 解 加 快, 在 北 方 高 寒 地 区 降 解 缓 慢 因 此, 这 类 除 草 剂 同 样 存 在 残 留 药 害 问 题 如 咪 唑 乙 烟 酸 ( 推 荐 剂 量 75g/hm 2 ) 施 药 24 个 月 后 仍 对 油 菜 甜 菜 白 菜 和 亚 麻 有 严 重 药 害 利 用 残 留 期 较 短 的 甲 氧 咪 草 烟 与 咪 唑 乙 烟 酸 混 配 可 减 轻 咪 唑 乙 烟 酸 的 残 留 药 害 另 外, 通 过 使 用 一 些 解 毒 剂 来 增 强 作 物 的 代 谢 功 能, 也 可 减 轻 这 类 除 草 剂 的 药 害 咪 唑 乙 烟 酸 药 效 主 要 受 水 分 影 响 播 后 苗 前 或 播 前 土 壤 处 理 受 风 和 干 旱 影 响 而 降 低 药 效, 对 禾 本 科 杂 草 的 药 效 影 响 大 于 阔 叶 杂 草 在 干 旱 条 件 下 土 壤 处 理, 对 禾 本 科 药 效 差 此 类 除 草 剂 属 于 低 毒 除 草 剂 四 应 用 1 防 治 对 象 主 要 防 治 一 年 生 与 多 年 生 阔 叶 及 禾 本 科 杂 草, 对 多 年 生 刺 儿 菜 蓟 苣 荬 菜 有 抑 制 作 用 2 适 用 作 物 主 要 适 用 于 东 北 单 季 大 豆 地 区 使 用, 使 用 后 次 年 不 宜 种 植 敏 感 作 物, 如 水 稻 甜 菜 油 菜 棉 花 马 铃 薯 蔬 菜 等 一 概 述 第 十 五 节 磺 酰 胺 类 181

磺 酰 胺 是 磺 酰 脲 类 除 草 剂 合 成 中 的 重 要 中 间 体, 由 美 国 陶 氏 益 农 公 司 研 制 开 发 的 一 类 新 的 乙 酰 乳 酸 合 成 酶 抑 制 剂 (ALS) 美 国 陶 氏 益 农 公 司 W. L. Kleschick 等 把 磺 酰 脲 类 化 合 物 作 为 先 导 化 合 物, 巧 妙 地 利 用 生 物 等 排 理 论, 成 功 地 研 制 了 三 唑 并 嘧 啶 磺 酰 胺 类 化 合 物 1990 年 陶 氏 益 农 公 司 以 为 模 式 化 和 物, 合 成 一 系 列 烷 基 卤 素 与 卤 烷 基 取 代 1,2,4- 三 唑 并 (1,5-a)- 嘧 啶 - 2- 磺 酰 胺 化 合 物, 通 过 系 统 筛 选 证 明, 苯 环 邻 位 含 吸 电 子 基 和 杂 环 5,7 位 含 CH3 时, 化 合 物 活 性 最 高, ( 此 图 重 画 ) 据 此 开 发 出 生 物 活 性 与 磺 酰 脲 类 除 草 剂 近 似 的 新 品 种 唑 咪 磺 草 胺 (flumetsulam) 磺 草 唑 胺 (metosulam) 等 唑 嘧 磺 草 胺 ( 阔 草 清 flumetsulam), 对 大 豆 玉 米 小 麦 大 麦 豌 豆 苜 蓿 三 叶 草 等 安 全, 虽 其 残 效 期 较 长, 但 对 后 茬 作 物 无 不 良 影 响 F H 3 C S 2 H HS 2 F H 3 C 唑 嘧 磺 草 胺 (flumetsulam), 磺 草 唑 胺 (metosulam) 先 令 公 司 (Schering) 提 出 了 对 ALS 具 有 很 强 抑 制 作 用 的 模 式 化 合 物 结 构 (Ⅲ), 用 量 10~ 20g /hm 2 可 防 除 麦 田 大 多 数 阔 叶 杂 草 ; R 1 HS 2 R 2 (Ⅲ) 拜 耳 公 司 (Bayer) 创 制 出 化 合 物 (Ⅳ), 当 X=,Y=H 时, 化 合 物 用 量 60g/ hm 2 可 有 效 的 防 除 甜 菜 田 阔 叶 杂 草 182

CH 2 Y HS 2 X (Ⅳ) 化 合 物 (Ⅴ) 对 于 禾 本 科 及 阔 叶 杂 草 均 具 有 较 强 的 芽 前 及 苗 后 活 性, 可 以 作 为 开 发 新 品 种 的 先 导 化 合 物 S HS 2 H 3 C CH 2 HS 2 (Ⅴ) 根 据 结 构 III 的 化 合 物 开 发 出 唑 嘧 磺 草 胺 (flumetsulam) 和 甲 氧 磺 草 胺 (metosulam) F HS 2 F F 甲 氧 磺 草 胺 (metosulam) 根 据 结 构 IV 的 化 合 物 开 发 出 氯 酯 磺 草 胺 (cloransulam-methyl) 唑 嘧 磺 草 脂 (diclosulam) 和 双 氟 磺 草 胺 (XDE-570) 氯 酯 磺 草 胺 (cloransulam-methyl) 根 据 结 构 V 的 化 合 物 开 发 五 氟 磺 草 胺 (penoxsulam), 双 氟 磺 草 胺 (XDE-570) 五 氟 磺 草 胺 (penoxsulam) 磺 酰 胺 类 除 草 剂 主 要 结 构 形 式 是 三 唑 并 嘧 啶 磺 酰 胺, 现 有 6 个 品 种, 均 为 旱 田 除 草 剂, 包 括 183

唑 嘧 磺 草 胺 甲 氧 磺 草 胺 氯 酯 磺 草 胺 双 氯 磺 草 胺 双 氟 磺 草 胺 和 五 氟 磺 草 胺, 其 中 含 氟 的 有 5 个 磺 酰 胺 类 除 草 剂 是 继 磺 酰 脲 类 及 后 来 发 现 的 咪 唑 啉 酮 类 除 草 剂 之 后 开 发 的 另 一 类 广 谱 超 高 效 除 草 剂, 它 与 磺 酰 脲 咪 唑 啉 酮 嘧 啶 水 杨 酸 类 成 为 ALS 抑 制 剂 中 四 类 重 要 的 除 草 剂, 在 近 代 除 草 剂 中 占 据 十 分 重 要 的 位 置 二 主 要 性 质 和 作 用 特 性 此 类 除 草 剂 是 弱 酸 性 化 合 物, 在 土 壤 中 以 微 生 物 降 解 而 消 失, 在 大 多 数 土 壤 中 化 合 物 既 有 中 性 态, 也 有 阴 离 子 态 ; 在 高 ph 土 壤 中, 阴 离 子 态 比 例 较 大, 降 解 迅 速 ; 随 着 ph 下 降, 中 性 态 增 多, 被 吸 附 量 相 应 增 加, 降 解 缓 慢, 残 留 期 延 长 磺 酰 胺 类 化 合 物 是 内 吸 传 导 性 除 草 剂, 既 可 以 作 为 苗 前 土 壤 处 理, 也 可 以 作 为 苗 后 茎 叶 处 理 其 作 用 机 制 与 磺 酰 脲 类 除 草 剂 类 似, 由 杂 草 的 根 系 和 叶 片 吸 收, 木 质 部 和 韧 皮 部 传 导, 在 植 物 体 内 积 累 抑 制 乙 酰 乳 酸 合 成 酶 其 作 用 特 点 如 下 : 1 作 用 原 理 以 ALS 为 靶 标, 是 涉 及 丙 酮 酸 与 TPP 的 混 合 型 抑 制 剂, 对 酶 的 结 合 点 进 行 竞 争, 而 对 基 质 或 辅 因 子 不 产 生 竞 争 作 用 ; 2 选 择 性 不 同 种 植 物 对 磺 酰 胺 类 除 草 剂 的 敏 感 性 差 异 很 大, 如 唑 嘧 磺 草 胺 ( 阔 草 清 ) 在 玉 米 植 株 内 迅 速 代 谢, 其 半 衰 期 仅 2h, 而 在 杂 草 反 枝 苋 体 内 的 半 衰 期 则 长 达 104h; 3 残 留 磺 酰 胺 类 系 长 残 留 性 除 草 剂, 在 土 壤 中 主 要 通 过 微 生 物 降 解 而 消 失, 对 大 多 数 后 茬 作 物 安 全 三 应 用 此 类 除 草 剂 适 用 作 物 较 广, 常 用 于 大 豆 水 稻 玉 米 小 麦 大 麦 黑 麦 冬 小 麦 豌 豆 苜 蓿 三 叶 草 等 作 物 地, 主 要 防 治 一 年 生 的 阔 叶 杂 草 土 壤 处 理 时 土 壤 质 地 疏 松 有 机 质 含 量 低 土 壤 水 分 好 时 用 量 要 低 ; 反 之, 用 量 高 低 温 高 湿 时 对 作 物 安 全 性 低 茎 叶 处 理 是 应 选 择 晴 天 高 温 时 施 药, 在 干 旱 冷 凉 条 件 下, 除 草 效 果 差 ; 播 后 苗 前 土 表 处 理 时, 如 果 土 壤 干 旱 须 要 进 行 药 后 浅 混 土 处 理 第 十 六 节 嘧 啶 水 杨 酸 类 一 概 述 嘧 啶 水 杨 酸 类 除 草 剂 也 称 嘧 啶 氧 ( 硫 ) 苯 甲 酸 类 除 草 剂, 是 由 日 本 组 合 化 学 公 司 于 20 世 纪 90 年 代 初 首 先 开 发 成 功 的 又 一 类 新 的 ALS 抑 制 剂, 可 以 防 除 水 稻 田 和 旱 作 物 杂 草 嘧 啶 水 杨 酸 类 除 草 剂 是 日 本 组 合 化 学 公 司 科 研 人 员 在 随 机 合 成 中 发 现 化 合 物 (I), 没 有 活 性, 经 过 对 比, 分 析 研 究 发 现 已 有 化 合 物 如 III IV 和 V 分 子 结 构 中 均 含 有 羧 酸 酯 基 团, 并 将 羧 酸 酯 基 团 引 入 化 合 物 I 结 构 中, 得 化 合 物 (VI), 生 测 结 果 显 示 该 化 合 物 没 有 除 草 活 性 后 又 将 化 合 物 (VI) 中 嘧 啶 内 氮 原 子 的 位 置 进 行 了 调 整, 得 化 合 物 (VII), 生 测 结 果 显 示 该 化 合 物 (VII) 比 化 合 物 VI 的 活 性 虽 有 明 显 的 提 高, 但 仍 很 弱 在 化 合 物 (VII) 的 基 础 上 合 成 了 结 构 简 单 的 化 合 物 (VIII), 生 测 结 果 显 示 该 化 合 物 具 有 很 好 的 除 草 活 性, 由 此 诞 生 了 嘧 啶 氧 ( 硫 ) 苯 甲 酸 类 除 草 剂 的 先 导 化 合 物 184

( 需 重 画 ) 通 过 先 导 优 化, 产 生 了 该 类 除 草 剂 中 第 一 个 商 品 化 品 种 嘧 草 硫 醚 (pyrithiobac-sodium) 嗣 后, 于 1993 年 开 发 了 嘧 草 醚 (pyriminobac-methyl) 1996 年 开 发 了 双 草 醚 (bispyribac-sodium, 农 美 利 ) 嘧 草 硫 醚 (pyrithiobac-sodium) 嘧 草 醚 (pyriminobac-methyl) 双 草 醚 (bispyribac-sodium) 185

韩 国 LG 化 学 公 司 开 发 的 化 合 物 嘧 啶 肟 草 醚 是 由 双 草 醚 (bispyribac-sodium) 衍 生 的, 诺 华 公 司 报 道 的 环 酯 草 醚 (pyriftalid) 是 由 嘧 草 硫 醚 (pyrithiobac-sodium) 和 嘧 草 醚 (pyriminobac-methyl) 组 合, 再 拆 分 合 环 而 得 H 3 C H 3 C C C H 2 H 3 C 环 酯 草 醚 (pyriftalid) 嘧 啶 肟 草 醚 (pyribenzoxim) 二 作 用 特 点 和 应 用 嘧 啶 水 杨 酸 类 除 草 剂 可 进 行 苗 前 和 苗 后 处 理, 其 作 用 机 理 是 抑 制 植 物 乙 酰 乳 酸 合 成 酶 (ALS), 破 坏 支 链 氨 基 酸 的 生 物 合 成 及 类 胡 萝 卜 素 的 生 物 合 成 主 要 通 过 植 物 的 根 吸 收, 向 幼 芽 与 叶 片 传 导, 少 数 品 种 通 过 茎 叶 吸 收, 故 多 为 土 壤 处 理, 从 而 使 敏 感 杂 草 停 止 生 长, 随 后 褪 绿 坏 死 直 至 枯 萎 在 苗 前 使 用 活 性 更 高, 小 麦 玉 米 和 大 豆 对 这 类 化 合 物 具 有 选 择 性 嘧 啶 水 杨 酸 类 除 草 剂 主 要 防 除 一 年 生 多 年 生 禾 本 科 杂 草 和 大 多 数 阔 叶 杂 草 ; 主 要 用 于 棉 田 水 稻 小 麦 玉 米 和 大 豆 等 并 且 苗 前 土 壤 处 理 和 苗 后 茎 叶 处 理 均 可 嘧 啶 水 杨 酸 类 除 草 剂 大 部 分 品 种 主 要 用 于 防 除 水 稻 田, 防 除 多 种 禾 本 科 杂 草 和 阔 叶 杂 草, 用 量 为 15~50g//hm 2, 嘧 草 醚 可 以 防 除 高 龄 稗 草 既 能 用 于 移 栽 稻 田, 也 可 用 于 水 直 播 稻 田 嘧 啶 肟 草 醚 对 恶 性 杂 草 双 穗 雀 稗 和 稻 李 氏 禾 有 很 好 的 防 除 效 果 ; 嘧 草 硫 醚 主 要 用 于 棉 田 苗 前 及 苗 后 处 理, 用 量 为 35~105g/hm 2 第 十 七 节 环 己 烯 酮 类 一 概 述 环 己 烯 酮 类 除 草 剂 是 由 日 本 曹 达 公 司 在 20 世 纪 70 年 代 发 现 的 一 类 具 有 选 择 性 的 内 吸 传 导 型 茎 叶 处 理 剂,1978 年 第 一 个 品 种 禾 草 灭 问 世,1979 年 该 公 司 又 开 发 了 烯 禾 啶 通 过 结 构 优 化,1983 年 BASF 公 司 开 发 了 噻 草 酮 (cloproxydim) 在 西 欧 及 美 洲 使 用 1987 年 ICI 公 司 开 发 出 三 甲 苯 草 酮 (tralkoxydim) 及 Valent 公 司 推 出 烯 草 酮 (clethodim), 日 本 曹 达 公 司 又 开 发 ethoxydim,basf 公 司 开 发 出 醌 肟 草 酮 (tepraloxydim) 及 BASF625H _ CH 2 CH CH 2 C H 3 C CH 2 CH 2 H 3 C a + C 186

禾 草 灭 (alloxydim-sodium) CH 2 CH 2 CH CH H 3 C C CH 2 CH 2 H 3 C C CH 2 H 2 CSHCH 2 C H H 2 CSHCH 2 C H 烯 禾 啶 (sethoxydim, 拿 捕 净 ) 烯 草 酮 (clethodim) 二 理 化 性 质 和 作 用 特 性 对 紫 外 线 稳 定, 几 乎 可 以 与 所 有 农 药 混 用, 室 温 下 可 贮 存 2 年 左 右 此 类 除 草 剂 品 种 均 系 苗 后 处 理 剂, 防 除 禾 本 科 杂 草 特 效, 双 子 叶 作 物 对 其 具 有 高 度 耐 性, 非 常 安 全 ; 土 壤 活 性 很 小, 在 土 壤 中 的 半 衰 期 很 短 虽 然 此 类 除 草 剂 进 行 苗 后 茎 叶 喷 雾, 但 喷 药 时 及 喷 药 后, 也 要 求 土 壤 有 充 足 的 水 分, 以 利 于 药 效 的 发 挥 ; 土 壤 严 重 干 旱 会 降 低 除 草 剂 的 除 草 效 果 环 己 烯 酮 类 除 草 剂 属 于 内 吸 传 导 性 除 草 剂, 具 有 良 好 的 选 择 性 对 禾 本 科 杂 草 具 有 很 强 的 杀 伤 作 用, 对 双 子 叶 作 物 安 全 禾 本 科 杂 草 中 毒 症 状 为 叶 片 黄 化, 停 止 生 长, 几 天 后, 枝 尖 叶 和 根 分 生 组 织 相 继 坏 死 其 作 用 机 制 是 抑 制 乙 酰 辅 酶 A 羧 化 酶 (ACCase) 环 己 烯 酮 类 除 草 剂 在 阔 叶 作 物 和 禾 本 科 草 之 间 的 选 择 性, 是 由 于 阔 叶 作 物 降 解 此 类 除 草 剂 能 力 强, 以 及 其 体 内 的 乙 酰 辅 酶 A 羧 化 酶 对 该 类 除 草 剂 不 敏 感 此 类 除 草 剂 与 一 些 防 除 阔 叶 杂 草 的 除 草 剂 混 用 易 产 生 拮 抗 作 用, 特 别 是 与 溴 苯 腈, 灭 草 松 等 混 用, 由 于 降 低 杂 草 对 此 类 除 草 剂 的 吸 收 及 其 到 达 作 用 靶 标 点, 从 而 使 对 禾 本 科 杂 草 的 防 除 效 果 明 显 降 低 目 前, 全 世 界 至 少 已 有 8 种 禾 本 科 杂 草 对 环 己 烯 酮 及 芳 氧 苯 氧 丙 酸 这 两 类 除 草 剂 产 生 了 抗 性 其 中 野 燕 麦, 绿 狗 尾 草 假 高 粱 对 烯 禾 啶 产 生 抗 性, 假 高 粱 对 烯 草 酮 产 生 抗 性 等 环 己 烯 酮 类 除 草 剂 属 于 低 毒 除 草 剂, 在 常 用 剂 量 下 对 蜜 蜂 低 毒, 对 试 验 动 物 无 致 畸 致 癌 和 致 突 变 的 作 用 三 应 用 此 类 除 草 剂 除 环 苯 草 酮 为 水 田 除 草 剂 外, 其 它 均 为 旱 田 除 草 剂 用 于 双 子 叶 在 作 物 出 苗 后 进 行 茎 叶 喷 雾 处 理, 防 除 一 年 生 或 多 年 生 禾 本 科 杂 草, 一 般 用 药 时 期 在 禾 本 科 杂 草 2~5 叶 期 使 用 土 壤 湿 度 大, 杂 草 幼 嫩 时 喷 药, 除 草 效 果 好 ; 表 面 活 性 剂 硫 酸 铵 植 物 油 矿 物 油 均 能 提 高 此 类 除 草 剂 的 活 性 第 十 八 节 嘧 啶 类 一 概 述 1961 年 杜 邦 公 司 (Du Pont) 发 现 嘧 啶 类 除 草 剂, 其 衍 生 物 不 仅 具 有 高 度 除 草 活 性, 而 且 对 哺 乳 类 动 物 低 毒 1962 年 开 发 出 除 草 定 (bromacil, 丁 溴 啶 ) 1964 年 开 发 出 环 草 定 (lenacil, 187

环 草 啶 ), 后 相 继 开 发 出 杀 草 啶 (chlormacil, 喃 草 啶 ) 嘧 草 喃 ( 甲 喃 啶 ) 和 醇 草 啶 (ancymidol) 等 品 种,1968 年 BASF 公 司 开 发 出 能 够 应 用 于 大 豆 和 水 稻 等 作 物 田, 防 除 阔 叶 和 莎 草 科 杂 草 的 除 草 剂 灭 草 松 (bentazon, 苯 达 松 ) H 3 C Br C C H C C CH 丁 溴 啶 (bromacil) C 2 H 5 C C H C C 环 草 啶 (lenacil) CH( ) 2 H S 2 灭 草 松 (bentazon) 二 性 质 和 作 用 特 性 嘧 啶 类 除 草 剂 不 易 挥 发, 也 不 易 光 解, 在 土 壤 中 吸 附 作 用 差, 易 淋 溶 ; 除 草 效 果 受 土 壤 含 水 量 影 响 大, 持 效 期 较 长, 高 剂 量 的 持 效 期 达 1 年 以 上 嘧 啶 类 除 草 剂 施 于 土 壤 中 后 被 土 壤 胶 体 吸 附, 通 过 土 壤 微 生 物 进 行 降 解 ; 在 植 物 体 内 通 过 烷 基 侧 链 氧 化, 形 成 羟 基 化 轭 合 物 而 丧 失 活 性 这 类 除 草 剂 主 要 通 过 植 物 的 根 和 茎 叶 吸 收, 因 此 既 可 以 进 行 土 壤 处 理, 同 时 也 可 进 行 茎 叶 处 理 嘧 啶 类 除 草 剂 被 植 物 吸 收 后, 通 过 抑 制 光 合 作 用 而 抑 制 幼 芽 生 长, 导 致 调 萎 植 株 死 亡 杀 草 作 用 主 要 是 抑 制 光 合 作 用 中 的 希 尔 反 应, 阻 碍 二 氧 化 碳 的 固 定 同 时 还 使 细 胞 急 剧 坏 死, 抑 制 蒸 腾 作 用 和 呼 吸 作 用, 为 典 型 的 光 合 作 用 抑 制 剂 主 要 防 治 杂 草 幼 芽, 对 多 年 生 杂 草 作 用 缓 慢 ; 灭 草 松 则 防 治 阔 叶 杂 草 灭 草 松 在 土 壤 中 及 抗 性 作 物 体 内 迅 速 分 解, 在 作 物 体 内 第 六 位 羟 基 化, 进 而 形 成 β- 吡 喃 葡 萄 糖 嘧 啶 类 除 草 剂 都 属 于 低 毒 除 草 剂 三 应 用 应 用 于 水 稻 大 豆 花 生 禾 谷 类 等 作 物, 防 除 莎 草 科 和 阔 叶 杂 草 可 用 于 土 壤 处 理 或 茎 叶 处 理, 防 治 杂 草 的 幼 芽 和 幼 苗 第 十 九 节 吡 啶 类 一 概 述 1963 年 Hamaker 等 合 成 了 毒 莠 定 (picloram, 毒 草 定 ), 从 而 开 发 了 吡 啶 类 除 草 剂 其 后 相 继 发 现 了 一 些 新 的 品 种, 如 氯 草 定 (pyriclor, 三 氯 吡 啶 酚 ) 绿 草 定 (pyriclor, 乙 氯 草 定 ) 乙 氯 草 定 (triclopyr) 卤 草 定 (haloxydine, 氟 氯 草 定 ), 敌 草 定 (lontrel, 二 氯 吡 啶 酸 ) 四 氯 草 定 (nitrapyrin) 氯 氟 吡 氧 乙 酸 (fluroxypyr, 氟 草 定 ) 等 188

H 2 CH 毒 莠 定 (picloram) CH 敌 草 定 (lontrel) C l H C l H 2 C l F CH 2 CCH(CH 2 ) 5 氯 草 定 (pyriclor) 氯 氟 吡 氧 乙 酸 (fluroxypyr) 二 作 用 特 点 吡 啶 类 除 草 剂 被 植 物 叶 片 与 根 迅 速 吸 收, 通 过 木 质 部 向 芽 的 传 导 迅 速, 不 易 代 谢, 吡 啶 类 除 草 剂 还 具 有 植 物 激 素 的 作 用, 对 植 物 的 杀 伤 能 力 强, 活 性 高, 单 位 面 积 用 药 量 较 少 此 类 除 草 剂 导 致 植 物 普 遍 受 害 症 状 是 : 偏 上 性 (?) 木 质 部 导 管 堵 塞 并 变 棕 色 枯 萎 脱 叶 坏 死, 最 终 植 株 死 亡 吡 啶 类 除 草 剂 对 作 物 的 选 择 性 不 强, 不 同 植 物 的 敏 感 性 差 异 在 于 对 药 剂 的 吸 收 传 导 及 生 物 化 学 反 应 不 同 导 致 的 结 果 吡 啶 类 除 草 剂 都 属 于 低 毒 除 草 剂, 对 鱼 和 水 生 动 物 低 毒 三 应 用 主 要 应 用 于 禾 本 科 作 物 林 业 荒 地 进 行 除 草, 防 治 大 多 数 一 年 生 与 多 年 生 阔 叶 杂 草 及 灌 木 乙 氯 草 定 与 敌 草 定 主 要 防 治 放 牧 草 及 草 场 阔 叶 杂 草, 灌 木 与 木 本 植 物 每 公 顷 用 量 0. 42-10 kg, 进 行 茎 叶 处 理, 茎 基 部 处 理, 茎 注 射 等 每 公 顷 0.5 kg 用 量 可 防 治 禾 谷 类 作 物 田 抗 2.4- 滴 杂 草 氯 氟 吡 氧 乙 酸 用 于 小 麦 与 大 麦 防 治 猪 殃 殃 荠 菜 等 阔 叶 杂 草 第 二 十 节 腈 类 一 概 述 1967 年 (Duphar)Uniroyal 公 司 发 现 睛 类 除 草 剂 的 活 性 基 团 主 要 是 氰 基, 开 发 2,6- 二 氯 取 代 腈 类 除 草 剂 敌 草 腈 (dichlobenil), 主 要 抑 制 细 胞 分 裂 防 治 禾 本 科 杂 草 C 敌 草 腈 (dichlobenil) 1963(May&Baker)Rhone Poulenc 公 司 在 苯 腈 类 化 合 物 的 基 础 上 相 继 开 发 出 溴 苯 腈 189

(bromoxynil) 和 碘 苯 腈 (Loxynil), 抑 制 植 物 光 合 作 用 与 呼 吸 作 用, 是 氧 化 磷 酸 化 解 偶 联 剂, 主 要 防 治 阔 叶 杂 草 C C I I B r B r H H 溴 苯 腈 (bromoxynil) 碘 苯 腈 (loxynil) 二 作 用 特 点 和 应 用 敌 草 腈 是 土 壤 处 理 剂, 根 吸 收 向 茎 叶 传 导, 抑 制 细 胞 分 裂 与 蛋 白 质 合 成 ; 碘 苯 腈 与 溴 苯 腈 系 触 杀 性 茎 叶 处 理 剂, 是 光 合 磷 酸 化 解 联 剂, 在 植 物 体 内 有 一 定 传 导, 通 过 抑 制 植 物 的 光 合 作 用 呼 吸 作 用 和 蛋 白 质 合 成 使 植 物 组 织 坏 死 在 气 温 比 较 高 光 照 强 的 条 件 下, 除 草 剂 的 活 性 增 加, 加 速 叶 片 的 枯 死 腈 类 除 草 剂 的 选 择 活 性 由 多 种 因 素 决 定, 主 要 是 由 抗 性 植 物 与 敏 感 植 物 之 间 形 态 上 的 差 异, 如 阔 叶 杂 草 叶 片 平 展, 能 粘 着 较 多 的 药 液, 生 长 点 暴 露 在 嫩 枝 顶 端, 可 直 接 受 到 药 剂 的 侵 袭 ; 禾 本 科 植 物 叶 片 狭 长 直 立, 生 长 点 被 几 层 叶 片 包 围 不 易 受 害 此 外, 两 者 在 吸 收 和 降 解 能 力 上 也 有 不 同, 敏 感 植 物 吸 收 快 而 降 解 能 力 很 小, 因 而 受 害 敌 草 腈 是 土 壤 处 理 剂, 在 土 壤 中 不 易 移 动, 半 衰 期 约 6 个 月 敌 草 腈 在 水 稻 插 秧 后 7~10d, 用 量 0.75~1kg/hm 2 可 防 治 稗 草 牛 毛 草 等, 用 于 小 麦 棉 花 等 作 物 出 苗 前 处 理 碘 苯 腈 与 溴 苯 腈 系 触 杀 性 茎 叶 处 理 剂, 二 者 在 小 麦 大 麦 玉 米 水 稻 等 作 物 防 除 阔 叶 草, 一 般 在 禾 本 科 作 物 3~5 叶 期 间 应 用, 可 与 2 甲 4 氯, 异 丙 隆 等 混 用 第 二 十 一 节 苯 基 肽 亚 胺 类 一 概 述 - 苯 基 肽 亚 胺 类 是 20 世 纪 80 年 代 开 发 的 新 型 除 草 剂, 其 除 草 活 性 和 磺 酰 脲 类 一 样 高, 用 量 极 低, 每 hm 2 的 用 量 只 有 十 至 几 十 克 1989 年 Sumitomo(Vant) 公 司 开 发 苯 基 肽 亚 胺 类 除 草 剂 氟 烯 草 酸 (flumiclorac-pentyl, 利 收 ) 和 丙 炔 氟 草 胺 (flumioxazin, 速 收 ) F H 11 C 5 2 CH 2 C CH 2 C CH F 丙 炔 氟 草 胺 (flumioxazin) 氟 烯 草 酸 (flumiclorac-pentyl) 190

二 理 化 性 质 和 作 用 特 点 丙 炔 氟 草 胺 为 土 壤 处 理 除 草 剂, 其 持 效 期 受 挥 发, 光 解, 化 学 和 微 生 物 降 解, 淋 溶 以 及 土 壤 吸 附 等 因 素 影 响, 主 要 通 过 微 生 物 降 解 - 苯 基 肽 亚 胺 类 是 触 杀 型 选 择 性 除 草 剂, 被 植 物 幼 芽 或 叶 片 吸 收, 叶 片 吸 收 不 向 下 传 导, 作 用 机 理 和 二 苯 醚 类 除 草 剂 相 似, 作 用 靶 标 是 原 卟 啉 原 氧 化 酶, 抑 制 叶 绿 素 的 合 成 造 成 敏 感 杂 草 迅 速 凋 萎 白 化 坏 死 及 枯 死 丙 炔 氟 草 胺 在 拱 土 期 施 药 或 播 后 苗 前 施 药 不 混 土, 大 豆 幼 苗 期 遇 到 暴 雨 会 造 成 药 害, 短 时 间 内 可 恢 复 正 常 生 长, 有 时 药 害 表 现 明 显, 但 对 产 量 影 响 甚 小 三 应 用 技 术 1 应 用 作 物 氟 烯 草 酸 主 要 用 在 大 豆 和 玉 米 地, 苗 后 施 用 防 除 阔 叶 杂 草 丙 炔 氟 草 胺 用 在 大 豆 和 花 生 地, 播 后 苗 前 施 用 防 除 阔 叶 杂 草 2 防 除 对 象 对 柳 叶 刺 蓼 酸 膜 叶 蓼, 节 蓼 扁 蓄, 龙 葵, 反 枝 苋 藜 小 藜 苍 耳 荠 菜 鸭 跖 草 等 有 很 好 的 防 治 效 果 对 一 年 生 的 禾 本 科 稗 草, 狗 尾 草 及 多 年 生 的 苣 荬 菜 刺 儿 菜, 大 蓟 有 一 定 的 抑 制 作 用 3 使 用 方 法 丙 炔 氟 草 胺 用 在 大 豆 和 花 生 地, 大 豆 播 前 或 播 后 苗 前 施 药 播 后 用 药 最 好 在 播 种 后 随 即 施 药, 施 药 过 晚 会 影 响 药 效, 在 低 温 条 件 下, 大 豆 拱 土 期 施 药 对 大 豆 幼 苗 有 抑 制 作 用 氟 烯 草 酸 主 要 用 在 大 豆 和 玉 米 田, 大 豆 苗 后 2-3 片 复 叶 期, 阔 叶 杂 草 2-4 叶 期, 最 好 在 大 豆 2 片 复 叶 期, 大 多 数 杂 草 出 齐 时 施 药, 每 hm 2 用 10% 氟 烯 草 酸 乳 油 450~680ml 在 土 壤 水 分, 空 气 相 对 湿 度 适 宜 时 施 药, 有 利 于 杂 草 对 氟 烯 草 酸 的 吸 收 和 传 导, 长 期 干 旱, 空 气 相 对 湿 度 低 于 65% 时 不 宜 施 药 丙 炔 氟 草 胺 可 以 与 乙 草 胺 异 丙 甲 草 胺 氟 乐 灵 等 除 草 剂 混 用 第 二 十 二 节 三 酮 类 一 概 述 70 年 代 中 期 从 桃 金 娘 科 红 千 层 植 物 中 分 离 出 了 一 种 挥 发 性 油 类 植 物 毒 素 纤 精 酮 (leptospermone), 对 若 干 阔 叶 与 禾 本 科 杂 草 具 有 中 等 除 草 活 性, 杂 草 产 生 白 化 症 状 1982 年 发 现 TBC[22(22 硝 基 242 三 氟 甲 基 苯 甲 酰 基 )2 环 己 烷 21,3 二 酮 ] 具 有 类 似 的 白 化 活 性, 从 此 以 TBC 作 为 先 导 化 合 物 进 行 结 构 改 造 与 修 饰,Stauffer 公 司 首 先 发 现 了 三 酮 类 除 草 剂 的 第 一 个 高 活 性 化 合 物 SC20051, 其 后 ICI 公 司 继 续 研 究, 最 后 由 Zeneca 公 司 西 方 研 究 中 心 于 1991 年 开 发 成 功 磺 草 酮 (sulcotrione), 并 于 1993 年 首 次 注 册 在 欧 洲 用 来 选 择 性 防 除 玉 米 田 阔 叶 杂 草 和 禾 本 科 杂 草, 甲 基 磺 草 酮 (mesotrione) 则 是 通 过 磺 草 酮 开 发 的 另 一 个 三 酮 类 除 草 剂 品 种, 其 生 物 活 性 很 高, 更 具 有 开 发 潜 力 与 竞 争 性 2 S 2 S 2 磺 草 酮 (sulcotrione) 甲 基 磺 草 酮 (mesotrione) 二 作 用 特 性 和 应 用 191

三 酮 类 除 草 剂 通 过 植 物 根 系 与 叶 片 吸 收, 在 植 株 内 进 行 传 导, 特 别 是 通 过 根 吸 收 时 具 有 一 定 的 土 壤 残 留 活 性, 因 此 防 除 一 些 杂 草 更 为 有 利 用 三 酮 类 除 草 剂 处 理 后, 由 于 叶 绿 素 与 类 胡 萝 卜 素 含 量 下 降 及 八 氢 番 茄 红 素 水 平 的 上 升 而 使 植 株 产 生 白 化 症 状 ; 磺 草 酮 和 甲 基 磺 草 酮 通 过 对 羟 苯 基 丙 酮 酸 酯 双 氧 化 酶 (HPPD) 的 抑 制 而 干 扰 质 体 醌 的 生 物 合 成 三 酮 类 除 草 剂 在 土 壤 中 的 吸 附 与 有 机 质 含 量 高 度 相 关, 而 粘 粒 及 其 它 土 壤 因 素 对 土 壤 中 的 吸 附 相 关 性 小 ; 在 土 壤 中 主 要 通 过 微 生 物 降 解 而 消 失, 残 留 时 期 较 短, 如 在 ph5.5~6.0 的 砂 壤 土 中, 半 衰 期 约 58 d; 而 ph7.1 时, 半 衰 期 44 d; 有 机 质 含 量 高 的 土 壤 滞 留 期 长, 磺 草 酮 在 粘 土 中 的 残 留 期 比 砂 土 长 ; 在 正 常 轮 作 条 件 下, 种 植 的 后 茬 作 物 如 冬 小 麦 冬 大 麦 冬 油 菜 马 铃 薯 甜 菜 豌 豆 菜 豆 等 均 未 产 生 受 害 现 象 磺 草 酮 和 甲 基 磺 草 酮 用 于 玉 米 甘 蔗 及 冬 小 麦 防 除 一 年 生 阔 叶 杂 草 及 若 干 禾 本 科 杂 草, 对 多 年 生 杂 草 的 防 除 效 果 差 ; 芽 前 土 表 处 理 或 苗 后 茎 叶 喷 雾 用 量 为 250~1000 g/hm 2 用 量 ( 有 效 量 ); 在 玉 米 4~6 叶 期 喷 雾, 可 与 莠 去 津 混 用 ; 芽 前 土 表 处 理 时, 可 与 甲 草 胺 乙 草 胺 异 丙 草 胺 异 丙 甲 草 胺 等 混 用 第 二 十 三 节 吡 唑 类 一 概 述 1980 年 日 本 三 共 公 司 首 先 开 发 出 防 除 稻 田 稗 草 及 若 干 莎 草 科 杂 草 的 吡 唑 特 (pyrazolate), 随 后 德 国 巴 斯 夫 公 司 1982 年 将 除 草 剂 吡 草 胺 (metazachlor) 市 场 化 1983 年 日 本 三 菱 油 化 公 司 开 发 出 防 除 稻 田 一 年 生 与 多 年 生 阔 叶 杂 草 的 吡 草 酮 (benzofenap),1984 年 石 原 产 业 公 司 推 出 了 另 一 个 高 活 性 防 除 稻 田 一 年 生 与 多 年 生 杂 草 的 苄 草 唑 (pyrazoxyfen) 近 年 来, 吡 唑 类 除 草 剂 有 了 很 大 发 展, 出 现 了 许 多 高 活 性 化 合 物 与 品 种 H 3 C S 2 CCH 2 C C 吡 唑 特 苄 草 唑 CCH 2 CH 2 H 3 C H 3 C CCH 2 C 吡 草 胺 吡 草 酮 192

二 作 用 特 点 和 应 用 吡 草 胺 通 过 阻 止 蛋 白 质 合 成 来 抑 制 细 胞 分 裂, 具 有 内 吸 性, 通 过 胚 轴 和 根 吸 收, 抑 制 发 芽 分 子 中 的 活 性 部 分 结 构 是 4-(2,4- 二 氯 苯 甲 酰 )-1,3- 二 甲 基 -5- 羟 基 吡 唑 羟 基 吡 唑 特 遇 水 分 解 后, 水 解 出 活 性 部 分 结 构 被 杂 草 幼 芽 及 根 部 吸 收, 抑 制 杂 草 叶 绿 素 的 生 物 合 成 吡 唑 特 对 水 稻 非 常 安 全, 是 直 播 田 优 良 的 除 草 剂, 可 与 许 多 除 草 剂 混 配, 具 有 增 效 作 用, 芽 前 和 芽 后 早 期 防 除 一 年 生 禾 本 科 杂 草 阔 叶 杂 草 属 于 低 毒 类 品 种, 无 致 畸 致 突 变 致 癌 作 用 第 二 十 四 节 其 它 重 要 品 种 一 二 氯 喹 啉 酸 1984 年 BASF 公 司 开 发 出 水 稻 田 应 用 的 防 除 稗 草 的 除 草 剂 二 氯 喹 啉 酸 (quinclorac, 快 杀 稗 ) CH ( 一 ) 性 质 和 作 用 特 点 二 氯 喹 啉 酸 为 选 择 性 内 吸 传 导 型 除 草 剂, 具 有 激 素 型 除 草 剂 的 特 点, 与 生 长 素 类 物 质 的 作 用 症 状 相 似, 通 常 主 要 通 过 稗 草 根 吸 收, 也 能 被 发 芽 的 种 子 吸 收, 少 量 通 过 叶 部 吸 收, 在 稗 草 体 内 传 导, 水 稻 根 部 能 将 其 分 解 而 失 活, 因 而 水 稻 安 全 受 害 杂 草 嫩 叶 出 现 轻 微 失 绿 现 象, 叶 片 出 现 纵 向 条 纹 并 弯 曲 该 化 合 物 属 于 低 毒 除 草 剂 ( 二 ) 应 用 应 用 于 水 稻 直 播 和 秧 田, 有 效 防 除 稗 草, 对 田 菁 雨 久 花 鸭 舌 草 水 芹 等 有 一 定 的 药 效 在 水 稻 插 秧 田 稗 草 1-7 叶 期 均 可 使 用, 但 以 稗 草 2.5-3.5 叶 期 最 为 适 宜 由 于 秧 苗 2 叶 期 以 前 对 二 氯 喹 啉 酸 较 为 敏 感, 所 以 应 在 秧 苗 2.5 叶 期 以 后 施 用 保 水 撒 施 或 排 水 后 保 湿 喷 雾 均 可 以 施 药 后 2-3 d 灌 水, 保 持 3-5cm 水 层 5-7 d 二 异 噁 草 松 异 噁 草 松 (clomzaone, 广 灭 灵 ) 是 美 国 FMC 公 司 开 发 防 治 大 豆 田 禾 本 科 与 阔 叶 杂 草 的 广 谱 除 草 剂 H 3 C H 3 C H 2 C 193

异 噁 草 松 (clomzaone) ( 一 ) 性 质 和 作 用 特 点 易 溶 于 有 机 溶 剂 常 温 贮 存 稳 定 期 1 年 以 上, 热 贮 存 (50 ) 稳 定 3 个 月 以 上 异 噁 草 松 为 选 择 性 苗 前 内 吸 传 导 型 除 草 剂, 通 常 通 过 植 物 根 幼 芽 吸 收, 向 上 传 导, 经 木 质 部 扩 散 到 叶 部, 抑 制 敏 感 植 物 的 叶 绿 素 和 胡 萝 卜 素 的 合 成 这 些 敏 感 植 物 虽 能 萌 芽 出 土, 但 由 于 没 有 色 素 而 成 白 苗, 并 在 短 期 内 死 亡 大 豆 甘 蔗 等 作 物 具 有 选 择 性, 作 物 吸 收 后, 经 过 特 殊 的 代 谢 作 用, 将 异 噁 草 松 的 有 效 成 分 转 变 成 无 毒 的 降 解 物 该 化 合 物 属 于 低 毒 除 草 剂, 对 人 和 动 物 无 致 畸 致 癌 致 突 变 的 作 用 ( 二 ) 应 用 1 适 用 作 物 : 大 豆 甘 蔗 马 铃 薯 花 生 烟 草 水 稻 油 菜 等 2 防 治 对 象 : 稗 草 狗 尾 草 马 唐 金 狗 尾 草 牛 筋 草 龙 葵 藜 小 藜 苍 耳 蓼 鸭 舌 草 等 一 年 生 禾 本 科 和 阔 叶 杂 草 对 多 年 生 的 刺 儿 菜 大 蓟 苣 荬 菜 问 荆 等 有 较 强 的 抑 制 作 用 3 应 用 方 法 : 在 大 豆 田 播 前 播 后 苗 前 土 壤 处 理, 或 苗 后 早 期 茎 叶 处 理 大 豆 播 前 应 用, 为 防 止 干 旱 和 风 蚀, 施 后 可 浅 混 土, 耙 深 5-7cm ; 大 豆 播 后 苗 前 施 药, 起 垄 播 种 如 土 壤 水 分 少 可 以 培 2cm 左 右 的 土 大 豆 苗 后 早 期 异 噁 草 松 可 与 其 它 除 草 剂 如 烯 禾 啶 高 效 氟 吡 甲 禾 灵 精 吡 氟 禾 草 灵 精 喹 禾 灵 三 氟 羧 草 醚 氟 磺 胺 草 醚 灭 草 松 等 混 用 施 药 后 应 注 意 药 剂 的 飘 移 问 题, 以 免 给 施 药 以 外 地 区 的 非 目 标 作 物 造 成 药 害 另 外, 异 噁 草 松 在 土 壤 中 残 效 期 较 长, 下 茬 种 植 小 麦 等 敏 感 作 物 易 产 生 药 害 三 噁 草 酮 1969 年 Rhone Poulence 公 司 开 发 水 稻 田 除 草 剂 噁 草 酮 (oxadiazon, 农 思 它 ) H 3 C H 3 C CH C( ) 3 噁 草 酮 (oxadiazon, 农 思 它 ) ( 一 ) 性 质 和 作 用 特 点 20 时 在 水 中 的 溶 解 度 为 0.7mg/L 在 正 常 贮 存 条 件 下 稳 定 无 腐 蚀 性, 在 碱 性 溶 液 中 分 解 选 择 性 芽 前 芽 后 除 草 剂, 通 过 杂 草 幼 芽 或 幼 苗 与 药 剂 接 触 吸 收 而 引 起 作 用 ; 苗 后 施 药, 杂 草 通 过 地 上 部 分 吸 收, 药 剂 进 入 植 物 体 后 积 累 在 生 长 旺 盛 部 位, 抑 制 生 长, 致 使 杂 草 组 织 腐 烂 死 亡 在 光 照 条 件 下 才 能 发 挥 杀 草 作 用, 但 并 不 影 响 光 合 作 用 的 希 尔 反 应 杂 草 自 萌 芽 至 2-3 叶 期 均 对 恶 草 灵 敏 感, 以 杂 草 萌 芽 期 施 药 效 果 最 好 随 着 杂 草 逐 渐 长 大, 效 果 下 降 水 田 应 用 后 药 液 很 快 在 水 面 扩 散, 迅 速 被 土 壤 吸 附 在 土 壤 中 代 谢 较 慢, 半 衰 期 为 2-6 个 月 ( 二 ) 应 用 194

1 恶 草 酮 主 要 用 于 水 稻, 也 可 用 于 棉 花 花 生 甘 蔗 等, 防 除 多 种 一 年 生 禾 本 科 杂 草 和 阔 叶 杂 草, 如 稗 草, 千 金 子 等 2 水 稻 插 秧 田 在 整 地 后 趁 水 浑 浊 使 用 施 药 时 田 间 水 层 保 持 3cm 也 可 加 水 喷 雾 或 制 成 药 土 撒 施 3 恶 草 酮 用 于 水 稻 插 秧 田 弱 苗, 小 苗 或 超 过 常 规 用 药 量, 水 层 过 深 超 过 秧 苗 时, 易 出 现 药 害 本 剂 用 于 催 芽 播 种 的 秧 田, 必 须 在 播 种 前 2-3d 使 用 如 随 播 随 用 药, 对 稻 谷 出 苗 有 严 重 影 响 恶 草 酮 用 于 水 稻 苗 期 处 理, 秧 田 一 定 要 平 整 对 2 叶 期 以 上 的 稗 草 防 除 效 果 差, 使 用 时 应 掌 握 好 施 药 适 期 4 旱 田 使 用 恶 草 酮 时, 土 壤 湿 润 是 药 效 发 挥 的 关 键 四 野 燕 枯 1972 年 美 国 巴 斯 福 (BASF) 公 司 开 发 出 麦 田 防 除 野 燕 麦 的 除 草 剂 野 燕 枯 (difenzoquat). S 4 - + H 3 C 野 燕 枯 (difenzoquat) ( 一 ) 性 质 和 作 用 特 点 在 水 中 溶 解 度 为 76%(25 ), 微 溶 于 低 分 子 量 的 醇 和 二 醇 类, 不 溶 于 石 油 烃 类 溶 剂 在 光 照 和 酸 性 条 件 下 稳 定, 但 在 碱 性 条 件 下 不 稳 定, 致 使 阳 离 子 从 溶 液 中 析 出 热 贮 存 稳 定 性 非 常 好, 在 120 时 放 置 169h 不 分 解 选 择 性 苗 后 茎 叶 处 理 剂, 主 要 用 于 防 除 野 燕 麦 药 剂 主 要 由 叶 舌 和 叶 片 基 部 吸 收, 大 部 分 向 顶 端 移 动, 然 后 作 用 于 生 长 点, 破 坏 野 燕 麦 顶 端 和 节 间 分 生 组 织 的 细 胞 分 裂 和 伸 长, 从 而 使 野 燕 麦 停 止 生 长 一 般 在 施 药 后 10h 开 始 出 现 中 毒 症 状, 叶 色 变 为 灰 兰, 叶 片 厚 而 脆, 有 失 绿 斑 点, 部 分 叶 片 叶 尖 逐 渐 向 下 干 枯 死 亡 有 的 植 株 矮 生, 分 蘖 增 多, 茎 不 能 抽 出, 心 叶 紧 卷 成 筒 状 麦 类 作 物 对 本 剂 的 耐 药 力 较 野 燕 麦 强, 土 壤 处 理 时 无 效 属 于 中 等 毒 性 除 草 剂 在 试 验 剂 量 内 对 动 物 无 三 致 作 用, 在 三 代 繁 殖 试 验 和 迟 发 性 神 经 毒 性 试 验 中 未 见 异 常, 大 鼠 2 年 喂 养 试 验 无 作 用 剂 量 为 500mg/L 燕 麦 枯 对 鱼 类 及 其 他 水 生 生 物 低 毒, 对 蜜 蜂 和 鸟 类 的 毒 性 也 很 低 ( 二 ) 应 用 适 用 于 小 麦 大 麦 和 黑 麦 防 除 野 燕 麦 在 正 常 剂 量 下 对 小 麦 安 全, 有 时 施 药 后 有 暂 时 褪 绿 受 抑 制 现 象, 气 温 高 时 加 重, 约 20d 可 恢 复 正 常 较 高 温 度 (20~25 ) 和 较 高 相 对 湿 度 时 可 使 野 燕 枯 加 速 进 入 野 燕 麦 体 内, 发 挥 除 草 作 用 施 药 后 6 h 内 降 雨 会 影 响 药 效 五 哒 草 特 1976 年 Agrolinz 公 司 开 发 出 麦 田 和 花 生 田 防 除 阔 叶 杂 草 及 一 年 生 莎 草 的 除 草 剂 哒 草 特 (pyridate, 阔 叶 枯 ) 195

H +. S 4 ( 一 ) 性 质 和 作 用 特 点 H 3 C 哒 草 特 (pyridate) 水 中 溶 解 度 为 1.49mg/L, 易 溶 于 各 种 有 机 溶 剂, 其 溶 解 度 >100mg/100ml, 在 水 中 32h(22 ) 不 水 解 选 择 性 苗 后 除 草 剂 药 剂 茎 叶 处 理 后 很 快 被 植 物 的 叶 片 吸 收, 阻 碍 光 合 作 用 的 希 尔 反 应, 使 杂 草 叶 片 变 黄 并 停 止 生 长, 最 后 枯 萎 而 死 在 禾 谷 类 作 物 体 内 被 迅 速 代 谢 为 配 糖 的 共 轭 物, 因 而 安 全 属 于 低 毒 除 草 剂 在 试 验 条 件 下 对 动 物 未 发 现 三 致 作 用 对 鱼 类 毒 性 较 低 ( 二 ) 应 用 哒 草 特 在 冬 小 麦 分 蘖 初 期 杂 草 2~4 叶 期 施 药, 也 可 在 次 年 春 季 小 麦 拔 节 前 施 药 ; 玉 米 在 3~5 叶 期 杂 草 2~4 叶 期 用 药 也 用 于 花 生 田 防 除 藜 苋 等 为 主 的 阔 叶 杂 草 及 一 年 生 莎 草, 在 杂 草 发 生 初 期, 阔 叶 杂 草 出 齐, 于 2~4 叶 期 时 用 药 施 药 适 期 为 杂 草 发 生 早 期 196

第 七 章 杀 软 体 动 物 剂 杀 软 体 动 物 剂 (molluscicide) 是 指 用 于 防 治 危 害 农 林 渔 业 等 有 害 软 体 生 物 的 农 药 危 害 农 作 物 的 软 体 动 物 隶 属 于 软 体 动 物 门 腹 足 纲, 主 要 指 蜗 牛 ( 俗 称 水 牛 儿 旱 螺 蛳 ) 蛞 蝓 ( 俗 称 鼻 涕 虫 蜒 蚰 ) 田 螺 ( 俗 称 螺 蛳 ) 及 钉 螺 等 农 业 有 害 生 物 该 类 软 体 动 物 发 生 量 大, 食 性 贪 婪, 咬 食 蔬 菜 水 稻 玉 米 菱 角 甘 薯 芋 等 的 幼 芽 嫩 叶 嫩 茎, 使 受 害 作 物 茎 部 断 裂, 叶 片 被 刮 食 成 孔 洞, 其 粘 液 排 泄 物 还 会 降 低 蔬 菜 水 果 的 质 量, 并 可 导 致 根 部 茎 部 和 叶 片 出 现 大 量 伤 口, 利 于 真 菌 细 菌 和 病 毒 等 病 原 菌 的 侵 入, 使 作 物 危 害 程 度 加 重 更 为 严 重 的 是 钉 螺 是 血 吸 虫 的 唯 一 中 间 宿 主, 是 血 吸 虫 病 传 播 中 不 可 缺 少 的 环 节, 因 此 防 除 钉 螺 对 于 控 制 血 吸 虫 病 的 蔓 延 和 扩 散 也 有 着 极 其 重 要 的 意 义 杀 软 体 动 物 剂 发 展 缓 慢, 目 前 仅 有 7 种 杀 软 体 动 物 剂 在 我 国 登 记, 计 27 个 登 记 产 品 其 中 多 数 产 品 对 鱼 类 及 哺 乳 动 物 毒 性 大, 部 分 产 品 可 严 重 抑 制 土 壤 微 生 物 的 活 性 及 种 群 数 量, 污 染 环 境 严 重, 个 别 产 品 可 以 在 人 体 内 积 累, 产 生 累 积 毒 性, 给 人 类 健 康 带 来 很 大 危 害 因 此 对 高 等 动 物 鱼 类 及 人 类 安 全, 对 有 害 软 体 动 物 高 效, 对 环 境 和 谐 友 好 的 新 型 杀 软 体 动 物 剂 急 待 研 究 与 开 发 杀 软 体 动 物 剂 按 照 物 质 类 别 可 分 为 无 机 杀 软 体 动 物 剂 和 有 机 杀 软 体 动 物 剂 本 章 按 照 杀 软 体 动 物 剂 物 质 类 别 分 别 论 述 不 同 种 类 杀 软 体 动 物 剂 的 主 要 特 性 生 物 活 性 和 应 用 第 一 节 无 机 杀 软 体 动 物 剂 本 节 主 要 讲 述 的 是 无 机 杀 软 体 动 物 剂 无 机 杀 软 体 动 物 剂 为 最 早 开 发 应 用 的 杀 软 体 动 物 剂 类 型, 主 要 品 种 有 硫 酸 铜 砷 酸 钙 和 氰 氨 化 钙 一 概 述 早 在 1913 年, 日 本 就 开 始 用 氰 氨 化 钙 ( 分 子 式?) 灭 杀 钉 螺, 到 目 前 为 止, 氰 氨 化 钙 仍 然 是 日 本 防 治 水 稻 稻 田 钉 螺 的 理 想 药 剂 之 一 1922 年 哈 利 尔 报 道 的 硫 酸 铜 制 剂 可 有 效 防 治 水 坑 中 的 钉 螺, 进 而 作 为 杀 螺 剂 被 推 广 应 用, 后 因 其 毒 性 等 问 题 被 各 国 停 止 使 用 之 后, 由 于 有 机 杀 软 体 动 物 剂 的 出 现, 无 机 杀 软 体 动 物 剂 的 研 究 长 期 被 人 们 所 忽 视, 直 到 50 年 代, 人 们 发 现 砷 酸 钙 和 亚 砷 酸 钙 对 钉 螺 有 很 好 的 灭 杀 作 用, 在 我 国 曾 一 度 被 大 规 模 推 广 使 用, 但 后 来 因 发 现 其 对 植 物 高 等 动 物 及 环 境 影 响 较 大, 目 前 已 停 止 使 用 近 年 来 国 内 外 用 硼 镁 石 粉 ( 分 子 式?) 和 偏 磷 酸 亚 铁 (FeP 3 ) 防 治 软 体 动 物 显 示 出 了 广 阔 的 应 用 前 景 二 主 要 特 性 无 机 杀 软 体 动 物 剂 多 为 天 然 矿 物 质, 使 用 量 大, 使 用 效 果 较 有 机 杀 软 体 动 物 剂 差, 性 质 稳 定, 使 用 后 对 土 壤 性 质 和 环 境 有 一 定 的 负 面 影 响 三 生 物 活 性 与 应 用 197

氰 氨 化 钙 和 硼 镁 石 粉 为 目 前 国 内 外 广 泛 推 广 使 用 的 灭 螺 药 剂, 主 要 用 于 粮 食 蔬 菜 和 花 卉 等 作 物, 钉 螺 接 触 后 可 直 接 导 致 其 失 水 死 亡, 其 中, 氰 氨 化 钙 除 有 灭 杀 钉 螺 活 性 外, 还 可 作 为 肥 料 使 用 这 两 种 无 机 杀 螺 剂 对 非 靶 标 生 物 毒 性 低, 无 三 致 作 用, 对 鱼 蚌 低 毒, 克 服 了 多 数 有 机 杀 螺 剂 对 鱼 虾 等 水 生 生 物 高 毒 而 被 限 制 使 用 的 难 题, 因 此 该 类 药 剂 是 一 种 理 想 的 新 型 安 全 杀 软 体 动 物 剂 偏 磷 酸 亚 铁 为 近 年 来 正 在 开 发 的 一 种 新 的 杀 软 体 动 物 剂, 可 有 效 防 治 种 植 草 坪 观 赏 植 物 蔬 菜 浆 果 等 区 域 内 的 蛞 蝓 和 蜗 牛 该 产 品 对 水 生 生 物 安 全, 对 高 等 动 物 和 人 低 毒, 大 白 鼠 经 口 LD 50 >5000mg/kg 无 机 杀 软 体 动 物 剂 常 通 过 撒 施 的 使 用 方 式 防 治 软 体 动 物, 一 般 在 作 物 播 种 前 或 作 物 收 割 后 施 用, 作 物 敏 感 期 易 对 作 物 造 成 危 害, 在 鱼 塘 等 水 生 动 物 养 殖 区 域 使 用 时 要 充 分 考 虑 到 药 剂 对 水 生 生 物 的 影 响, 应 选 择 对 水 生 生 物 危 害 较 小 的 药 剂 使 用 第 二 节 有 机 杀 软 体 动 物 剂 本 节 主 要 讲 述 的 是 有 机 杀 软 体 动 物 剂 有 机 杀 软 体 动 物 剂 为 目 前 化 学 防 治 软 体 动 物 的 主 要 手 段, 按 化 学 结 构 可 分 为 酚 类 吗 啉 类 有 机 锡 类 及 沙 蚕 毒 素 类 有 机 杀 软 体 动 物 剂 和 其 它 类 别 有 机 杀 软 体 动 物 剂 目 前 生 产 上 使 用 最 多 的 有 机 杀 软 体 动 物 剂 为 杀 螺 胺 四 聚 乙 醛 灭 梭 威 等 几 个 品 种 一 概 述 有 机 杀 软 体 动 物 剂 与 有 机 杀 虫 剂 相 比, 起 步 较 晚, 发 展 缓 慢 其 研 究 始 自 吉 明 哈 姆 于 1934 年 在 南 非 开 始 用 四 聚 乙 醛 (metaldehyde) 饵 剂 防 治 蜗 牛 和 蛞 蝓 试 验, 并 于 1938 年 在 美 国 出 现 四 聚 乙 醛 饵 剂 商 品 ( 蜗 牛 敌 饵 剂 ), 同 年 有 试 验 报 道 1.5%~2.5% 四 聚 乙 醛 +5% 砷 酸 钙 混 合 饵 剂 有 较 好 的 杀 蜗 牛 效 果 H 3 C H3 C 四 聚 乙 醛 50 年 代 初 人 们 发 现 五 氯 酚 钠 (PCP-a, 五 氯 苯 酚 钠 ) 的 灭 螺 效 果 优 于 以 往 所 有 的 杀 螺 药 剂, 被 大 面 积 推 广 使 用, 在 防 治 钉 螺 灭 血 吸 虫 病 方 面 取 得 了 巨 大 成 就 之 后 Gonnert 及 Schranfstatler 于 1958 年 在 第 6 届 国 际 热 带 医 学 及 疟 疾 会 议 上 首 次 报 道 了 氯 硝 柳 胺 (clonitralide, 杀 螺 胺 ) 的 灭 螺 活 性, 随 后 德 国 拜 耳 公 司 最 先 生 产 出 氯 硝 柳 胺 该 药 剂 为 1972 年 以 来 世 界 卫 生 组 织 (WH) 唯 一 推 荐 使 用 的 杀 螺 剂 但 氯 硝 柳 胺 难 溶 于 水, 为 改 善 其 水 溶 性, 人 们 对 氯 硝 柳 胺 的 结 构 进 行 改 造, 成 功 研 制 出 了 氯 硝 柳 胺 乙 醇 胺 盐, 其 水 溶 性 明 显 好 于 氯 硝 柳 胺 198

a 2 HC H 五 氯 酚 钠 氯 硝 柳 胺 60 年 代 发 现 氧 化 双 三 丁 锡 (biomet, 丁 蜗 锡 ) 可 有 效 灭 杀 软 体 生 物 幼 体, 防 止 软 体 生 物 附 着 在 船 舶 底 部, 随 后 被 广 泛 用 于 船 舶 底 部 的 船 漆 涂 料 中 ; 在 农 业 应 用 方 面, 其 作 为 杀 螺 剂 被 广 泛 推 广 使 用 同 期 发 现 三 苯 甲 基 吗 啉 (trifenmorph, 蜗 螺 杀 ) 也 具 有 明 显 的 杀 螺 活 性 Sn C Sn 氧 化 双 三 丁 锡 三 苯 甲 基 吗 啉 70 年 代 日 本 Ka- jihara 等 发 现 B-2(phebrol,2,5- 二 氯 -4- 溴 苯 酚 钠 ) 具 有 很 好 的 灭 螺 效 果, 且 该 药 剂 在 环 境 中 易 生 物 降 解, 对 环 境 安 全 2,5- 二 氯 -4- 溴 苯 酚 钠 值 得 一 提 的 是, 我 国 自 上 世 纪 50 年 代 以 来 在 开 发 和 研 究 杀 软 体 动 物 剂 方 面 也 取 得 了 显 著 的 成 绩 1962 年 我 国 成 功 合 成 了 一 种 具 有 杀 螺 活 性 的 化 合 物 iclosamide, 同 时 合 成 了 它 的 衍 生 物, 后 来 被 定 名 为 氯 硝 柳 胺, 并 于 1965 年 在 我 国 开 始 产 业 化 生 产, 以 后 不 久 又 开 发 出 氯 硝 柳 胺 乙 醇 胺 盐 1974 年, 我 国 贵 州 省 化 工 研 究 所 首 次 发 现 了 杀 虫 双 对 水 稻 螟 虫 的 防 治 效 果, 并 成 功 将 其 开 发 为 商 品,1975 年, 瑞 士 Sandoz 公 司 开 发 出 杀 虫 环 (thiocyclam, 易 卫 杀 ),1979 年 贵 州 省 化 工 研 究 院 将 杀 虫 环 的 草 酸 盐 由 盐 酸 盐 取 代, 合 成 杀 虫 丁 (Shachongding), 同 期 发 现 杀 虫 环 和 杀 虫 丁 对 钉 螺 具 有 明 显 的 生 物 活 性 199

S S S HCCH H 3 C H 3 C CH CH 2 S CH 2 S S H (thiocyclam, 易 卫 杀 ) 杀 虫 丁 (Shachongding) 1980 年 中 国 疾 病 预 防 控 制 中 心 寄 生 虫 病 预 防 控 制 所 发 现 溴 乙 酰 胺 (Bromoacetamide) 具 有 很 好 的 杀 螺 作 用, 且 对 鱼 低 毒, 因 而 该 药 剂 具 有 很 高 的 开 发 潜 力 H Br 溴 乙 酰 胺 (Bromoacetamide) 二 不 同 类 型 有 机 杀 软 体 动 物 剂 的 主 要 特 性 生 物 活 性 与 应 用 有 机 杀 软 体 动 物 剂 按 照 化 学 化 学 结 构 可 分 为 5 类 : ( 一 ) 酚 类 杀 软 体 动 物 剂 该 类 杀 软 体 动 物 剂 主 要 作 为 杀 螺 剂 使 用, 主 要 品 种 有 五 氯 酚 钠 氯 硝 柳 胺 和 氯 硝 柳 乙 醇 胺 盐, 其 中 五 氯 酚 钠 已 被 停 止 生 产 使 用 1. 主 要 特 性 多 数 纯 品 为 白 色 针 状 结 晶 或 无 色 固 体, 熔 点 高, 可 溶 于 乙 醇, 常 温 下 稳 定, 酸 性 或 碱 性 条 件 下 不 稳 定, 在 光 照 或 紫 外 照 射 下 易 分 解 2. 生 物 活 性 与 应 用 此 类 药 剂 对 成 螺 幼 螺 和 螺 卵 均 有 很 好 的 灭 杀 活 性, 持 效 期 长, 作 用 方 式 以 触 杀 和 胃 毒 为 主, 对 鱼 类 毒 性 很 强, 在 有 效 灭 螺 浓 度 下, 可 引 起 鱼 类 大 量 死 亡, 不 宜 在 鱼 蟹 等 养 殖 地 区 使 用 五 氯 酚 钠 在 我 国 曾 为 灭 螺 的 主 要 药 剂, 但 该 产 品 可 严 重 污 染 环 境, 破 坏 生 态 ; 对 水 生 生 物 及 哺 乳 动 物 毒 性 大, 大 鼠 急 性 经 口 LD 50 为 140~280mg/kg; 对 眼 睛 和 皮 肤 有 强 烈 的 刺 激 作 用, 有 致 突 变 致 畸 和 致 癌 作 用, 药 物 在 各 种 生 物 体 内 易 产 生 蓄 积 因 此 国 外 已 停 止 使 用, 我 国 也 于 1997 年 宣 布 停 止 生 产 氯 硝 柳 胺 对 人 畜 低 毒, 对 人 体 皮 肤 无 刺 激 作 用, 大 白 鼠 经 口 LD 50 >3710mg/kg, 但 其 对 鱼 类 毒 性 很 强, 在 有 效 灭 螺 浓 度 下, 对 大 多 数 鱼 的 致 死 阈 值 浓 度 为 0.04~1.00mg/L 同 时 氯 硝 柳 胺 在 低 浓 度 时 杀 螺 作 用 速 度 较 慢, 钉 螺 有 上 爬 逃 逸 出 水 体 现 象, 导 致 灭 螺 效 果 降 低 氯 硝 柳 胺 乙 醇 胺 盐, 称 螺 灭 杀, 螺 灭 杀 除 对 钉 螺 有 很 好 的 生 物 活 性 外, 对 血 吸 虫 尾 蚴 也 有 较 强 的 灭 杀 作 用 螺 灭 杀 对 人 畜 低 毒, 大 白 鼠 经 口 毒 性 LD 50 >5000mg/kg, 对 眼 睛 和 皮 肤 无 刺 激 作 用, 对 作 物 安 全 200

氯 硝 柳 胺 作 用 于 钉 螺 后, 可 阻 止 水 中 害 螺 对 氧 的 摄 入 而 降 低 呼 吸 作 用, 同 时 能 导 致 钉 螺 体 内 乙 酰 胆 碱 (ACH) 细 胞 色 素 C 氧 化 酶 (CC) 乳 酸 脱 氢 酶 (LDH) 一 氧 化 氮 合 酶 (S) 和 琥 珀 酸 脱 氢 酶 (SDH) 活 性 降 低, 因 此 氯 硝 柳 胺 对 钉 螺 的 作 用 机 制 可 能 为 影 响 钉 螺 体 内 神 经 介 质 传 递 和 能 量 供 应, 导 致 钉 螺 的 各 项 生 理 功 能 紊 乱 和 丧 失, 从 而 引 起 钉 螺 死 亡 酚 类 杀 软 体 动 物 剂 使 用 方 便, 可 直 接 加 水 稀 释 使 用, 主 要 使 用 方 法 为 浸 杀 法 和 喷 洒 法 在 水 产 养 殖 区 域 内 用 药 时, 应 注 意 药 剂 对 水 生 生 物 的 影 响 同 时, 施 药 人 员 要 做 好 安 全 防 护 措 施, 以 免 发 生 人 员 中 毒 事 故 另 外, 在 利 用 氯 硝 柳 胺 进 行 灭 螺 时, 为 避 免 钉 螺 离 水 上 爬, 可 在 氯 硝 柳 胺 中 适 当 加 入 一 些 增 效 剂 ( 如 槟 榔 生 物 碱 和,' 二 乙 基 '' ( 邻 氯 苯 乙 腈 肟 ) 硫 代 磷 酸 酯 ) 来 提 高 防 治 效 果 ( 二 ) 吗 啉 类 杀 软 体 动 物 剂 主 要 品 种 为 蜗 螺 杀 该 药 剂 因 毒 性 问 题 于 2002 年 11 月 20 日 在 欧 洲 共 同 体 委 员 会 发 布 的 欧 盟 第 2076/2002 号 法 规 中 被 禁 止 使 用 1. 主 要 特 性 蜗 螺 杀 纯 品 为 白 色 或 淡 黄 色 双 晶 固 体, 难 溶 于 水, 可 溶 于 氯 仿 等 多 种 有 机 溶 剂 对 热 和 光 稳 定, 遇 酸 分 解, 在 人 体 内 能 够 较 快 地 分 解 成 无 毒 物 质 2. 生 物 活 性 与 应 用 蜗 螺 杀 在 农 业 上 主 要 用 于 灭 杀 湖 泊 蓄 水 池 水 槽 和 水 坝 等 处 的 蜗 牛 和 钉 螺, 该 药 剂 对 鱼 类 毒 性 大, 对 植 物 无 害, 对 高 等 动 物 和 人 毒 性 较 大, 大 白 鼠 经 口 LD 50 为 83mg/kg 该 药 剂 主 要 使 用 方 法 为 施 撒 法, 在 大 面 积 灭 螺 时, 可 用 低 剂 量 于 雨 后 塘 水 满 溢 时 处 理 塘 水, 钉 螺 大 量 繁 殖 时 可 进 行 活 水 处 理 ( 三 ) 有 机 锡 类 杀 软 体 动 物 剂 主 要 品 种 有 氧 化 双 三 丁 锡 (biomet, 丁 蜗 锡 ) 三 苯 基 乙 酸 锡 (fentinacetate, 百 螺 敌 ) 三 苯 基 乙 酸 锡 1. 主 要 特 性 该 类 化 合 物 的 通 式 为 R n S n X 4-n,R 代 表 烷 基 或 芳 香 基,n 从 1 到 4( 代 表 4 种 不 同 的 有 机 锡 化 合 物, 即 单 二 三 和 四 烷 基 或 芳 香 基 有 机 锡 化 合 物, 文 中 简 称 单 二 三 和 四 有 机 锡 化 合 物, 其 中 X 是 一 个 阴 离 子 或 是 一 个 杂 原 子 与 一 组 共 价 链 接 ), 通 式 中 n=3 的 有 机 锡 化 合 物 毒 性 最 大,n=1 和 n=2 的 毒 性 居 次 有 机 基 团 的 性 质 对 化 合 物 的 毒 性 也 有 很 大 影 响, 三 甲 基 锡 对 真 菌 和 昆 虫 显 示 高 毒, 三 乙 基 锡 对 哺 乳 动 物 最 具 毒 性, 而 三 丙 基 锡 和 三 丁 基 锡 对 真 菌 鱼 类 细 菌 和 植 物 有 较 大 的 毒 性 2. 生 物 活 性 与 应 用 丁 蜗 锡 具 有 灭 杀 蛞 蝓 蜗 牛 和 钉 螺 活 性, 兼 有 杀 虫 杀 真 菌 杀 藻 活 性, 主 要 用 于 木 材 保 201

护, 不 适 用 于 农 田 丁 蜗 锡 对 水 生 生 物 毒 性 高, 可 刺 激 人 的 皮 肤 眼 睛 粘 膜, 严 重 者 导 致 角 膜 溃 疡 虹 膜 出 血, 高 浓 度 可 引 起 恶 心 呕 吐 腹 痛 腹 泻, 还 可 造 成 呼 吸 困 难 肺 水 肿 震 颤 抽 搐 等 中 枢 神 经 系 统 症 状 大 鼠 急 性 经 口 LD 50 194mg/kg 丁 蜗 锡 主 要 影 响 蜗 牛 等 软 体 动 物 的 生 殖 系 统 与 中 枢 神 经 系 统 骨 胳 组 织, 能 导 致 螺 雌 体 雄 性 化 1989 年 开 始 日 本 停 止 生 产 和 使 用 丁 蜗 锡 目 前 各 国 相 继 制 定 了 各 种 有 关 法 规, 对 三 丁 基 锡 的 使 用 加 以 严 格 控 制 百 螺 敌 是 一 种 高 效 杀 螺 剂, 尤 其 对 水 稻 福 寿 螺 有 很 好 的 防 治 效 果 其 作 用 方 式 为 触 杀 和 胃 毒 百 螺 敌 通 过 接 触 和 吸 食 进 入 害 螺 体 内, 导 致 其 失 水 死 亡, 大 鼠 急 性 口 服 LD 50 125mg/kg, 大 鼠 急 性 经 皮 LD 50 为 500mg/kg, 对 眼 睛 粘 膜 有 刺 激 性 有 机 锡 类 杀 软 体 动 物 剂 目 前 仅 有 百 螺 敌 广 泛 应 用 于 水 稻 防 治 福 寿 螺, 但 该 药 剂 作 用 相 对 缓 慢, 须 在 苗 前 施 用 使 用 方 法 为 撒 施 和 喷 施, 施 药 后 3d 内 不 要 排 水 出 田 值 得 注 意 的 是, 百 螺 敌 不 能 和 碱 性 物 质 混 用, 否 则 会 影 响 药 效 ; 百 螺 敌 对 鱼 虾 蟹 有 毒, 使 用 时 应 注 意 避 免 污 染 水 源 ( 四 ) 沙 蚕 毒 素 类 杀 软 体 动 物 剂 沙 蚕 毒 素 类 杀 软 体 动 物 剂 指 从 沙 蚕 毒 素 的 分 子 结 构 衍 生 开 发 出 的 一 系 列 有 杀 软 体 动 物 生 物 活 性 的 化 合 物 主 要 品 种 为 杀 虫 环 和 杀 虫 丁 1. 主 要 特 性 该 类 杀 软 体 动 物 剂 原 药 为 无 色 无 味 固 体, 熔 点 71~172, 可 溶 于 水 和 甲 醇,, 不 溶 于 甲 苯, 在 常 温 避 光 条 件 下 保 存 稳 定, 见 光 易 分 解 2. 生 物 活 性 与 应 用 沙 蚕 毒 素 类 杀 软 体 动 物 剂 为 一 种 具 有 较 高 使 用 价 值 的 灭 螺 药 剂, 其 灭 螺 效 果 与 氯 硝 柳 胺 相 似, 但 浸 泡 灭 螺 时 钉 螺 上 爬 率 较 氯 硝 柳 胺 低, 作 用 方 式 为 触 杀 和 胃 毒 作 用, 对 鱼 类 毒 性 较 大, 不 宜 在 鱼 塘 等 水 生 动 物 养 殖 场 内 使 用 杀 虫 丁 大 鼠 经 口 急 性 毒 性 属 中 等 毒, 大 鼠 经 口 急 性 毒 性 LD 50 雄 性 为 233 mg/kg, 雌 性 为 200 mg/kg, 无 三 致 作 用, 但 有 慢 性 致 肝 肾 损 害 作 用 杀 虫 环 对 高 等 动 物 安 全, 雄 大 白 鼠 急 性 经 口 毒 性 LD 50 为 310mg/kg 沙 蚕 毒 素 类 杀 软 体 动 物 剂 主 要 使 用 方 法 为 浸 杀 法 和 喷 洒 法, 毒 杀 作 用 表 现 较 为 缓 慢, 一 般 3d 后 才 能 表 现 出 明 显 的 灭 螺 效 果 同 时, 气 温 泥 土 含 水 量 作 用 时 间 和 光 照 等 环 境 因 素 对 杀 螺 作 用 影 响 较 大, 使 用 时 应 注 意 实 际 应 用 条 件, 避 免 阳 光 爆 晒 在 水 源 附 近 用 药 时, 应 注 意 对 鱼 蚌 等 水 生 经 济 作 物 的 保 护 ( 五 ) 其 它 类 杀 软 体 动 物 剂 主 要 品 种 有 四 聚 乙 醛 (metaldehyde, 密 达 蜗 牛 敌 多 聚 乙 醛 ) 灭 梭 威 (methiocarb, 灭 旱 螺 ) 硫 酸 烟 酰 苯 胺 (nicotinanilide sulphate) 等 202

H 3 C S C H H 3 C 灭 梭 威 1. 生 物 活 性 四 聚 乙 醛 是 一 种 灭 杀 蜗 牛 蛞 蝓 福 寿 螺 等 多 种 软 体 动 物 的 新 型 药 剂, 作 用 方 式 为 触 杀 和 胃 毒 当 福 寿 螺 等 软 体 动 物 接 触 或 取 食 四 聚 乙 醛 后, 可 以 促 进 螺 体 大 量 释 放 乙 酰 胆 碱, 破 坏 螺 体 内 特 殊 的 粘 液, 使 螺 体 迅 速 脱 水, 神 经 麻 痹, 并 分 泌 粘 液, 由 于 大 量 体 液 的 流 失 和 细 胞 被 破 坏, 使 其 在 短 时 间 内 迅 速 中 毒 死 亡 该 药 剂 对 鱼 类 等 水 生 生 物 毒 性 小, 对 眼 睛 皮 肤 无 刺 激 作 用, 无 三 致 作 用, 对 非 靶 标 生 物 毒 性 低, 大 鼠 急 性 经 口 LD 50 425mg/kg, 对 作 物 安 全, 适 用 于 水 产 养 殖 区 域 和 养 殖 水 域 钉 螺 的 防 治 灭 梭 威 为 拜 耳 公 司 开 发 的 氨 基 甲 酸 酯 类 杀 软 体 动 物 剂, 对 旱 地 温 室 种 植 的 各 种 农 作 物 上 的 蜗 牛 蛞 蝓 有 良 好 的 诱 杀 和 直 接 毒 杀 活 性, 作 用 方 式 以 胃 毒 为 主, 可 抑 制 胆 碱 酯 酶 活 性 大 鼠 急 性 经 口 毒 性 为 高 毒, 大 鼠 急 性 经 口 LD 50 约 20mg/kg, 人 中 毒 后 可 表 现 出 头 昏 头 痛 呕 吐 瞳 孔 缩 小 眼 结 膜 充 血 及 呼 吸 困 难 等 症 状, 对 鱼 类 等 水 生 生 物 有 较 高 的 毒 性 硫 酸 烟 酰 苯 胺 具 有 较 强 的 杀 灭 钉 螺 螺 卵 和 尾 蚴 作 用 ; 对 高 等 动 物 毒 性 低, 其 原 药 小 鼠 急 性 经 口 LD 50 1146.2 mg/kg; 对 家 兔 皮 肤 眼 粘 膜 无 刺 激 作 用, 作 用 方 式 为 触 杀 和 胃 毒, 无 致 突 变 和 致 畸 作 用 ; 对 鱼 类 等 水 生 生 物 安 全, 适 用 于 水 产 养 殖 区 域 和 养 殖 水 域 灭 杀 钉 螺 2. 应 用 四 聚 乙 醛 可 在 秧 苗 播 种 或 移 植 后 施 用, 施 用 方 式 为 撒 施 点 施 和 条 施, 低 温 (1.5 以 下 ) 或 高 温 (35 以 上 ) 因 蜗 牛 活 动 力 弱 对 防 治 效 果 影 响 较 大, 大 雨 可 导 致 药 粒 被 雨 水 冲 入 水 中, 为 避 免 影 响 药 效, 需 补 施 水 田 中 使 用 时 可 根 据 田 中 蜗 牛 等 有 害 软 体 动 物 的 密 度 和 出 行 规 律, 将 药 剂 撒 施 在 田 中 或 田 埂 上, 田 中 要 保 持 一 定 的 水 层 灭 梭 威 使 用 方 便, 其 防 效 不 受 温 度 湿 度 影 响, 一 旦 被 蜗 牛 蛞 蝓 取 食 即 可 获 得 理 想 的 防 治 效 果 在 使 用 时 应 尽 量 避 免 药 剂 滞 留 在 植 物 上, 以 免 影 响 作 物 的 商 品 价 值 若 需 再 次 用 药, 安 全 间 隔 期 至 少 要 7d, 家 禽 在 用 药 后 7d 内 不 可 进 入 用 药 区 硫 酸 烟 酰 苯 胺 主 要 以 浸 杀 法 和 喷 洒 法 进 行 施 用, 药 效 较 为 稳 定, 日 晒 对 防 治 效 果 无 明 显 影 响, 持 效 期 长 在 实 际 使 用 时, 为 避 免 施 药 后 钉 螺 上 爬, 可 用 含 硫 酸 烟 酰 苯 胺 的 药 水 冲 刷 田 埂, 以 提 高 防 治 效 果 203

第 八 章 杀 鼠 剂 用 于 防 治 鼠 类 等 有 害 啮 齿 类 动 物 的 农 药 称 为 杀 鼠 剂 (Rodenticide) 鼠 害 给 人 类 造 成 巨 大 的 损 失, 除 盗 粮 食 毁 坏 物 资 外, 还 传 播 许 多 疾 病 人 类 同 鼠 害 的 斗 争 已 有 悠 久 历 史, 使 用 杀 鼠 剂 是 一 种 比 较 方 便 有 效 的 灭 鼠 方 法 20 世 纪 初 的 杀 鼠 剂 主 要 是 一 些 无 机 物 如 砷 铊 和 磷 化 物, 以 及 植 物 性 的 红 海 葱 马 钱 子 碱 等 20 世 纪 40 年 代, 杀 鼠 灵 (warfarin) 问 世 并 得 到 广 泛 应 用, 其 作 用 机 制 是 损 伤 微 血 管 并 抗 凝 血, 导 致 害 鼠 内 出 血 而 致 死 20 世 纪 60 年 代, 害 鼠 对 杀 鼠 灵 产 生 了 严 重 抗 药 性 为 克 服 抗 药 性, 研 制 开 发 了 第 二 代 抗 凝 血 型 杀 鼠 剂, 该 类 杀 鼠 剂 是 目 前 应 用 最 为 广 泛 的 杀 鼠 剂 按 作 用 特 点 不 同, 杀 鼠 剂 可 分 为 急 性 杀 鼠 剂 (Acute rodenticides) 和 慢 性 杀 鼠 剂 (Chronic rodenticides) 第 一 节 急 性 杀 鼠 剂 一 概 述 急 性 杀 鼠 剂 是 指 鼠 类 一 次 或 在 较 短 时 间 内 多 次 摄 入 毒 饵 很 快 就 能 致 死 的 杀 鼠 剂 急 性 杀 鼠 剂 对 害 鼠 毒 杀 作 用 快 速, 害 鼠 取 食 一 次 即 可 致 死, 毒 饵 用 量 较 少 使 用 方 便 但 此 类 药 剂 对 人 畜 毒 性 大, 使 用 不 安 全, 且 害 鼠 中 毒 迅 速, 易 出 现 拒 食 而 影 响 药 效 1740 年 Marggral 合 成 了 磷 化 锌 (zinc phosphide) 1911-1912 年 意 大 利 首 次 用 于 防 治 野 鼠, 1930 年 用 于 防 治 家 鼠 纯 品 大 鼠 急 性 口 服 LD 50 40mg/kg 鼠 甘 伏 (gliftor) 是 1933 年 开 发 的 品 种, 是 1,3- 二 氟 丙 醇 -2 和 1- 氯 -3- 氟 丙 醇 -2 的 混 合 物 对 鼠 类 具 有 极 强 的 胃 毒 作 用, 主 要 用 于 野 外 杀 鼠, 尤 其 适 合 于 草 原 灭 鼠 1938 年 德 国 研 制 成 功 鼠 立 死 (crimidine),1940 年 德 国 Bayer Leverkusen 公 司 推 广 鼠 立 死 大 鼠 急 性 口 服 LD 50 1.25 mg/kg, 无 累 积 及 二 次 毒 性 1940 年 美 国 研 制 成 功 氟 乙 酸 钠 (sodium fluoroacetate),50 年 代 又 开 发 了 氟 乙 酰 胺 (fluoroacetamide) 氟 乙 酸 钠 和 氟 乙 酰 胺 均 为 剧 毒, 大 鼠 急 性 口 服 LD 50 值 分 别 为 0.22 mg/kg 和 15 mg/kg 因 二 者 均 有 二 次 及 多 次 毒 性 而 被 禁 用 安 妥 (antu) 是 一 种 1945 年 开 发 的 硫 脲 类 杀 鼠 剂, 对 挪 威 大 鼠 LD 50 6-8 mg/kg, 对 其 他 鼠 类 毒 性 低 由 于 原 料 萘 胺 有 致 癌 作 用 而 禁 用 毒 鼠 强 (tetramine) 是 1949 年 Bayer 公 司 合 成, 大 鼠 急 性 口 服 LD 50 0.1-0.3 mg/kg, 属 惊 厥 性 毒 剂, 适 口 性 良 好, 作 用 速 度 极 快 因 剧 毒 已 被 禁 用 鼠 特 灵 (norbormide) 于 1964 年 由 Mceil Laboratories Inc 推 广 大 鼠 急 性 口 服 LD 50 5.3 mg/kg 作 用 速 度 快, 鼠 类 有 时 有 忌 避 现 象 毒 鼠 磷 (phosazetim) 是 一 种 有 机 磷 杀 鼠 剂, 由 Bayer 公 司 开 发,1965 年 取 得 专 利 大 鼠 急 性 口 服 LD 50 3.5-7.5 mg/kg 对 鼠 类 有 极 强 的 胃 毒 作 用 204

1970 年 美 M & T Chem. Inc. 化 学 公 司 开 发 了 一 种 有 机 硅 杀 鼠 剂 毒 鼠 硅 (silatrane) 大 鼠 急 性 口 服 LD 50 1-4 mg/kg 对 鼠 作 用 快, 但 鼠 的 接 受 性 一 般, 再 次 接 触 时 常 拒 食 属 于 禁 用 杀 鼠 剂 1972 年 美 国 Rohm & Hass 公 司 开 发 了 氨 基 甲 酸 酯 杀 鼠 剂 灭 鼠 安 (pyridyl phenylcarbamate) 大 鼠 急 性 口 服 LD 50 15.8-20.5 mg/kg 杀 鼠 谱 较 广, 适 口 性 好, 耐 药 性 和 积 累 中 毒 不 明 显, 对 家 禽 家 畜 毒 力 较 低 灭 鼠 优 (pyrinuron) 是 1974 年 由 美 国 Rohm & Hass 公 司 开 发 的 杀 鼠 剂 大 鼠 急 性 口 服 LD 50 12.3 mg/kg 因 安 全 问 题, 上 述 多 数 品 种 已 被 禁 用, 仅 磷 化 锌 鼠 甘 伏 和 灭 鼠 优 仍 有 一 定 范 围 的 应 用 氟 乙 酸 钠 (sodium fluoroacetate) 氟 乙 酰 胺 (fluoroacetamide) CH 2 CH 2 Si CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 鼠 立 死 (crimidine) 毒 鼠 硅 (silatrane) 鼠 特 灵 (norbormide) 安 妥 (antu) F CH 2 CH 2 CH 2 F CH 2 CH 2 CH 2 H H 鼠 甘 伏 (gliftor) F 205

2 S S 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 毒 鼠 强 (tetramine) 毒 鼠 磷 (phosazetim) CH 2 C H 2 灭 鼠 安 (pyridyl phenylcarbamate) 灭 鼠 优 (pyrinuron) Zn P Zn P Zn 磷 化 锌 (zinc phosphide) 20 世 纪 70 年 代 以 来, 为 克 服 害 鼠 对 第 一 代 抗 凝 血 杀 鼠 剂 的 抗 药 性, 开 发 成 功 的 急 性 杀 鼠 剂 品 种 有 骨 化 醇 (calciferol) 和 鼠 灭 杀 (bromethalin) 1974 年,Greaves 等 报 道 了 骨 化 醇 的 杀 鼠 活 性, 其 与 杀 鼠 灵 混 用 具 有 相 加 作 用, 两 者 无 交 互 抗 药 性 1982 年 William 等 报 道 了 二 苯 胺 类 化 合 物 鼠 灭 杀 的 杀 鼠 活 性 1985 年 鼠 灭 杀 获 得 商 品 化 206

骨 化 醇 (calciferol) 鼠 灭 杀 (bromethalin) 二 生 物 活 性 与 应 用 磷 化 锌 是 一 种 广 谱 性 杀 鼠 剂, 对 哺 乳 动 物 的 毒 性 无 选 择 性 初 次 使 用 适 口 性 好, 但 中 毒 未 死 个 体 再 遇 此 药 时 有 明 显 的 拒 食 现 象 磷 化 锌 在 动 物 胃 酸 作 用 下 产 生 磷 化 氢, 主 要 作 用 于 中 枢 神 经 系 统, 对 抗 胆 碱 酯 酶, 并 破 坏 代 谢 机 能 中 毒 鼠 尸 体 内 残 留 的 磷 化 氢 可 引 起 肉 食 动 物 的 二 次 中 毒 使 用 时 可 在 磷 化 锌 毒 饵 中 掺 入 一 些 吐 酒 石, 家 畜 误 食 后 引 起 呕 吐, 免 被 毒 死, 而 鼠 类 取 食 仍 中 毒 死 亡 磷 化 锌 常 规 使 用 以 配 制 毒 饵 为 主 防 治 家 栖 鼠 种, 宜 选 用 1%-3% 的 有 效 成 分 含 量, 防 治 野 栖 鼠 种, 毒 饵 中 有 效 成 分 含 量 可 提 高 至 2%-5% 在 制 备 毒 饵 时, 应 选 择 鼠 类 喜 食 的 饵 料, 以 提 高 磷 化 锌 毒 饵 的 适 口 性 应 避 免 在 一 年 内 重 复 使 用, 做 到 与 其 它 杀 鼠 剂 合 理 交 替 配 制 毒 饵 时 常 用 约 3% 的 植 物 油 作 为 粘 着 剂 鼠 甘 伏 在 动 物 体 内 发 生 生 物 氧 化 后 形 成 氟 乙 酸, 最 终 破 坏 机 体 内 主 要 的 新 陈 代 谢 过 程 三 羧 酸 循 环, 影 响 神 经 系 统 和 心 血 管 系 统 鼠 甘 伏 中 毒 有 明 显 的 几 小 时 潜 伏 期, 残 效 期 20d 左 右 鼠 甘 伏 适 合 在 农 田 和 牧 区 使 用 防 治 害 鼠 采 用 浸 泡 法 和 拌 闷 法 配 成 1%-2% 的 毒 饵 使 用 饵 料 可 用 小 麦 玉 米 稻 谷 青 稞 燕 麦 等 毒 饵 中 拌 入 2%-3% 食 油, 既 可 增 强 诱 鼠 力, 又 可 防 止 药 剂 挥 发, 延 长 有 效 期 田 间 灭 鼠 可 采 用 棋 盘 式 布 点 均 匀 投 放 毒 饵, 也 可 采 用 有 效 洞 投 放 毒 饵 草 207

原 灭 鼠 应 在 投 饵 后 禁 牧 一 个 月 灭 鼠 优 选 择 性 较 强, 对 人 及 家 畜 家 禽 较 安 全, 二 次 中 毒 的 危 险 性 小 灭 鼠 优 适 口 性 较 好, 不 易 引 起 拒 食, 也 不 易 产 生 耐 药 性 个 体 其 作 用 机 制 是 抑 制 菸 酰 胺 代 谢, 中 毒 鼠 类 出 现 严 重 的 维 生 素 乙 缺 乏 症, 呼 吸 急 促, 厌 食, 死 于 呼 吸 肌 瘫 痪 中 毒 潜 伏 期 3-4h,8-12h 为 死 亡 高 峰, 鼠 多 死 于 隐 蔽 场 所 不 易 被 发 现 灭 鼠 优 主 要 用 于 防 治 褐 家 鼠 长 爪 沙 鼠 黄 毛 鼠 黄 胸 鼠 等 多 以 粘 附 法 配 制 毒 饵 防 治 害 鼠, 毒 饵 中 有 效 成 分 含 量 为 0.5%-2% 饵 料 可 用 小 麦 莜 麦 高 粱 红 薯 等 鼠 灭 杀 对 非 靶 标 生 物 安 全, 中 毒 潜 伏 期 24-364h 鼠 灭 杀 是 一 种 解 偶 联 剂, 阻 碍 神 经 细 胞 线 粒 体 中 ATP 的 生 成, 进 而 影 响 a/k ATPase 酶 的 活 性, 破 坏 神 经 传 导 功 能, 导 致 害 鼠 死 亡 磷 化 锌 鼠 甘 伏 和 灭 鼠 优 均 为 高 毒 杀 鼠 剂, 施 药 人 员 要 注 意 安 全 防 护 要 合 理 使 用, 避 免 盲 目 单 独 使 用, 以 延 长 该 药 寿 命 收 集 死 鼠 应 烧 掉 或 深 埋 第 二 节 慢 性 杀 鼠 剂 一 概 述 慢 性 杀 鼠 剂 是 指 鼠 类 较 长 时 间 多 次 摄 入 毒 饵 缓 慢 致 死 的 杀 鼠 剂 慢 性 杀 鼠 剂 大 多 是 抗 凝 血 药 剂, 能 抑 制 鼠 体 内 凝 血 酶 原 的 合 成, 导 致 内 部 出 血 而 死 亡 使 用 此 类 药 剂 需 要 多 次 吞 食 毒 饵, 才 达 到 致 死 剂 量, 并 在 若 干 天 后, 出 现 症 状 和 死 亡 由 于 其 使 用 浓 度 低 选 择 性 也 较 好, 故 对 人 畜 和 鼠 类 天 敌 安 全 1921 年 Schofied 报 道, 在 加 拿 大 发 现 了 一 种 牛 内 出 血 致 死 的 疾 病 1924 年 L. M. Roderick 称, 美 国 亦 出 现 了 此 种 牛 内 出 血 病 后 来 证 实 这 种 疾 病 是 牛 食 用 了 变 质 的 甜 苜 蓿 (Melilotus alba 和 M. officinalis) 引 起 的, 故 称 之 为 甜 苜 蓿 病 (Sweet clover disease) 1940 年 美 国 Wisconsin 大 学 Link 等 从 变 质 的 甜 苜 蓿 中 分 离 到 一 个 致 病 的 结 晶 化 合 物, 并 确 定 为 双 香 豆 素 双 香 豆 素 是 存 在 于 甜 苜 蓿 体 内 的 香 豆 素, 在 甜 苜 蓿 变 质 过 程 中 经 氧 化 及 与 甲 醛 的 缩 合 作 用 而 形 成 的 药 理 学 研 究 发 现, 双 香 豆 素 具 有 损 伤 微 血 管 及 抗 凝 血 双 重 作 用, 导 致 牛 内 出 血 致 死, 故 称 之 为 抗 凝 血 剂 (Anticoagulant) 维 生 素 K 对 双 香 豆 素 引 起 的 内 出 血 症 有 治 疗 作 用 H H CH 2 双 香 豆 素 (Dicoumarin) 双 香 豆 素 与 维 生 素 K 对 凝 血 酶 原 (Prothromhn) 合 成 过 程 中 所 必 需 的 酶 蛋 白 均 有 亲 和 能 力 维 208

生 素 K 与 酶 蛋 白 结 合, 组 成 有 活 性 的 酶, 对 凝 血 酶 原 的 产 生 起 催 化 作 用 而 双 香 豆 素 则 对 维 生 素 K 的 上 述 功 能 起 拮 抗 作 用, 因 此 引 起 凝 血 酶 原 不 足 这 是 双 香 豆 素 引 起 牛 内 出 血 病 症 及 维 生 素 K 对 其 有 治 疗 作 用 的 机 理 在 弄 清 了 双 香 豆 素 的 化 学 结 构 与 致 病 机 理 之 后, 便 展 开 了 抗 凝 血 剂 的 合 成 研 究 工 作 Link 等 以 双 香 豆 素 为 先 导 化 合 物, 断 开 一 个 香 豆 素 环, 合 成 了 一 系 列 通 式 I 的 化 合 物, 其 中 包 括 A 环 缩 小,B 环 开 环 及 R 3 和 R 4 合 并 为 环 状 的 化 合 物 等 B H A C R 1 R 2 H C C R 4 R 3 B H A C R 1 R 2 C CH R 4 R 3 通 式 I Link 等 从 医 药 的 角 度 出 发, 用 兔 子 作 试 验 动 物, 取 血 样 分 析 凝 血 酶 原 的 含 量, 测 试 了 合 成 的 化 合 物 的 抗 凝 血 活 性 他 们 所 合 成 的 化 合 物 的 抗 凝 血 活 性 均 低 于 双 香 豆 素, 仅 杀 鼠 灵 及 其 类 似 物 的 活 性 较 好 构 效 关 系 研 究 表 明, 在 4- 羟 基 香 豆 素 的 3 位 拥 有 取 代 基, 而 且 该 取 代 基 的 A 位 上 有 芳 烃 基,B 位 上 有 乙 酰 基 时, 化 合 物 的 抗 凝 血 活 性 较 好 ( 一 ) 第 一 代 抗 凝 血 杀 鼠 剂 双 香 豆 素 引 起 动 物 内 出 血 而 缓 慢 地 死 亡, 中 毒 的 动 物 无 任 何 不 安 现 象, 很 适 宜 用 作 杀 鼠 剂 1942 年 双 香 豆 素 作 为 杀 鼠 剂 在 美 国 获 得 登 记 1948 年 Conner 发 现 双 香 豆 素 以 低 剂 量 多 次 投 药, 杀 鼠 的 药 效 优 于 一 次 高 剂 量 投 药 20 世 纪 中 叶 后, 抗 凝 血 杀 鼠 剂 开 始 逐 渐 取 代 急 性 杀 鼠 剂, 应 用 日 益 广 泛 抗 凝 血 杀 鼠 剂 的 出 现, 使 杀 鼠 剂 从 速 效 药 剂 转 向 更 为 安 全 的 缓 效 药 剂, 在 杀 鼠 剂 的 发 展 历 史 上 具 有 划 时 代 的 意 义 第 一 代 抗 凝 血 杀 鼠 剂 的 品 种 主 要 为 香 豆 素 和 茚 二 酮 两 类 化 合 物 1. 香 豆 素 类 化 合 物 杀 鼠 灵 是 Link 等 合 成 的 化 合 物, 是 第 一 个 实 用 的 抗 凝 血 杀 鼠 剂 品 种 虽 然 它 对 兔 子 血 样 的 抗 凝 血 作 用 仅 为 双 香 豆 素 的 20%, 但 对 鼠 的 抗 凝 血 活 性 则 为 双 香 豆 素 的 50 倍 一 次 投 药 对 鼠 经 口 LD 50 为 14-20mg/kg, 而 日 剂 量 为 l mg/kg, 连 续 投 药 5d, 对 鼠 LD 50 仅 为 5mg/kg H CH CH 2 C 杀 鼠 灵 (warfarin) 209

杀 鼠 灵 开 发 成 杀 鼠 剂 之 后, 又 以 其 为 先 导 模 型, 开 发 出 了 一 系 列 的 品 种, 如 氯 灭 鼠 灵 (coumachlor) 和 克 灭 鼠 (coumafuryl) 等, 前 者 是 1949 年 Stoll 和 Litvan 合 成 的, 后 者 是 Knoevenagel 于 1952 年 合 成 的 H CH CH 2 C 氯 灭 鼠 灵 (coumachlor) H CH CH 2 C 克 灭 鼠 (coumafuryl) 此 外, 化 合 物 I 化 合 物 II 化 合 物 III 等 杀 鼠 灵 的 类 似 物 亦 有 很 好 的 杀 鼠 活 性, 但 未 商 品 化 杀 鼠 迷 (coumatetraly) 的 化 学 结 构 虽 然 与 杀 鼠 灵 有 所 不 同, 它 仅 仅 是 香 豆 素 3 一 位 侧 链 的 4 个 碳 原 子 与 A 位 上 的 苯 环 形 成 脂 环, 羰 基 还 原 为 CH 2 而 已 化 合 物 IV 是 商 品 Marcumar 的 杀 鼠 活 性 成 分, 与 杀 鼠 灵 相 比, 仅 是 分 子 中 缺 少 一 个 羰 基 因 此, 杀 鼠 迷 类 似 物 亦 属 于 以 杀 鼠 灵 为 先 导 化 合 物 开 发 成 功 的 品 种 S H CH CH 2 C 化 合 物 I 210

H CH CH 2 C 化 合 物 II H CH CH 2 C 化 合 物 III H CH CH 2 C 杀 鼠 迷 (coumatetraly) H H 2 C CH 2 化 合 物 IV 2. 茚 二 酮 类 化 合 物 20 世 纪 30 年 代 后 期 到 40 年 代 初 期, 茚 二 酮 类 化 合 物 ( 通 式 II) 是 作 为 杀 虫 剂 进 行 研 究 开 发 的 它 作 为 杀 虫 剂, 不 论 其 杀 虫 活 性 合 成 的 难 易, 以 及 在 价 格 上 均 无 法 与 当 时 刚 问 世 的 滴 滴 涕 六 六 六 相 比, 因 此 未 能 获 得 进 一 步 的 发 展 1944 年 Kabat 等 报 道, 以 l mg/kg 鼠 完 211

(pindone) 喂 动 物, 显 示 出 抗 凝 血 的 活 性 在 这 一 偶 然 发 现 的 基 础 上 鼠 完 便 被 开 发 为 杀 鼠 剂 在 鼠 完 的 抗 凝 血 杀 鼠 活 性 被 发 现 之 后, 便 以 之 为 先 导 化 合 物 进 行 研 究 因 为 当 时 许 多 茚 二 酮 类 化 合 物 如 杀 鼠 酮 (valone) 氯 鼠 酮 (chlorophacinone) 敌 鼠 (dihacinone) 等 已 经 合 成, 所 以 这 类 化 合 物 用 作 杀 鼠 剂 的 发 展 甚 为 迅 速 CR 1 R 2 R 3 通 式 II C C 鼠 完 (pindone) C CH 2 CH 杀 鼠 酮 (valone) C HC 敌 鼠 (dihacinone) 以 杀 鼠 灵 等 为 代 表 的 抗 凝 血 杀 鼠 剂 问 世 之 后, 因 其 克 服 了 急 性 杀 鼠 剂 的 缺 点 活 性 高 使 用 212

较 为 安 全 人 畜 误 食 中 毒 有 有 效 解 毒 剂 等 优 点, 而 得 到 广 泛 应 用 该 类 杀 鼠 剂 的 出 现 也 使 新 杀 鼠 剂 的 研 制 步 入 了 低 潮 1960 年 Boyle 首 先 报 道, 在 苏 格 兰, 褐 家 鼠 (Rattus norvegicus) 对 杀 鼠 灵 和 敌 鼠 产 生 了 抗 药 性, 其 后 在 挪 威 丹 麦 英 格 兰 威 尔 士 荷 兰 德 国 美 国 等 国 家 相 继 出 现 了 抗 药 性 害 鼠, 而 且 对 一 种 抗 凝 血 剂 产 生 抗 性 的 害 鼠, 对 其 他 抗 凝 血 剂 往 往 具 有 交 互 抗 药 性 据 报 道, 抗 性 褐 家 鼠 在 高 出 原 来 致 死 剂 量 200 倍 的 条 件 下 仍 然 存 活, 这 种 抗 性 鼠 称 之 为 超 级 鼠 (Super rat) 到 20 世 纪 70 年 代 初 期, 全 世 界 的 抗 性 害 鼠 增 加 到 了 70 余 种, 抗 凝 血 杀 鼠 剂 的 应 用 面 临 严 重 的 挑 战 面 对 抗 性 鼠 的 挑 战, 开 发 新 杀 鼠 剂 的 工 作 不 得 不 重 新 引 起 重 视 ( 二 ) 第 二 代 抗 凝 血 杀 鼠 剂 害 鼠 对 第 一 代 抗 凝 血 杀 鼠 剂 产 生 抗 药 性 后, 新 杀 鼠 剂 的 研 究 开 发 有 两 种 思 路 : 其 一 是 研 究 开 发 新 的 非 抗 凝 血 杀 鼠 剂 ; 其 二 是 研 制 新 的 能 防 治 抗 性 鼠 的 抗 凝 血 剂,20 世 纪 70 年 代 后 期 出 现 的 鼠 得 克 (difenacoum), 溴 鼠 灵 (brodifacoum) 溴 敌 隆 (bromadiolone) 和 80 年 代 出 现 的 氟 鼠 灵 (flocoumafen) 则 是 此 类 新 抗 凝 血 剂 的 代 表 性 品 种 为 了 区 别, 人 们 将 此 类 新 抗 凝 血 杀 鼠 剂 称 之 为 第 二 代 抗 凝 血 杀 鼠 剂, 而 将 70 年 代 前 开 发 的 品 种 称 之 为 第 一 代 抗 凝 血 杀 鼠 剂 鼠 得 克 (difenacoum) 溴 鼠 灵 (brodifacoum) 213

溴 敌 隆 (bromadiolone) 氟 鼠 灵 (flocoumafen) 在 第 一 代 抗 凝 血 杀 鼠 剂 中, 抗 性 鼠 对 杀 鼠 迷 的 抗 药 性 较 低 Hadler 和 Shadbdlt 分 析 了 杀 鼠 灵 与 杀 鼠 迷 的 化 学 结 构, 认 为 抗 性 鼠 对 杀 鼠 迷 的 抗 性 较 低 可 能 与 杀 鼠 灵 3- 位 取 代 基 中 的 直 链 基 和 苯 基 形 成 苯 并 环 有 关 因 此, 他 们 设 计 合 成 了 一 系 列 通 式 III 的 化 合 物, 并 进 行 结 构 与 活 性 关 系 研 究, 从 而 得 到 了 鼠 得 克 与 溴 鼠 隆 这 两 种 杀 鼠 剂 对 抗 性 害 鼠 亦 是 高 效 的 Shell 公 司 开 发 的 氟 羟 香 豆 素 为 鼠 得 克 溴 鼠 隆 的 类 似 物, 仍 属 于 Hadler 等 所 设 计 的 通 式 III 的 范 畴 据 Boschetti 等 及 一 些 专 利 报 道, 将 杀 鼠 灵 分 子 中 的 羰 基 还 原 为 羟 基, 并 用 取 代 的 苯 基 代 替 侧 链 末 端 的 甲 基 可 以 增 加 化 合 物 的 杀 鼠 活 性 Lipha 公 司 开 发 的 溴 敌 隆 是 根 据 这 一 思 路 开 发 成 功 的 另 一 种 第 二 代 抗 凝 血 杀 鼠 剂 R 2 H X R 1 通 式 III 第 二 代 抗 凝 血 杀 鼠 剂 均 为 香 豆 素 类 化 合 物 与 第 一 代 抗 凝 血 剂 相 比, 它 们 不 仅 对 抗 性 鼠 有 效, 而 且 杀 鼠 活 性 亦 较 高 另 外, 第 二 代 抗 凝 血 杀 鼠 剂 不 需 要 多 次 投 药, 一 次 投 药 便 可 奏 效, 故 214

又 称 为 一 次 性 投 药 抗 凝 血 剂 (Single feed anticoagulants) 这 不 仅 节 省 了 大 量 的 饵 料 和 投 药 的 人 力 与 时 间, 而 且 防 治 的 费 用 亦 较 第 一 代 抗 凝 血 杀 鼠 剂 低 二 生 物 活 性 与 应 用 抗 凝 血 杀 鼠 剂 进 入 机 体 后 首 先 作 用 于 肝 脏, 对 抗 维 生 素 K1, 阻 碍 凝 血 酶 原 的 生 成, 破 坏 正 常 的 凝 血 功 能, 降 低 血 液 的 凝 固 能 力 此 外, 还 会 损 害 毛 细 血 管, 使 血 管 变 脆, 抗 张 力 减 退, 血 液 渗 透 性 增 强 害 鼠 中 毒 症 状 为 体 虚 弱 怕 冷 行 动 缓 慢, 鼻 爪 肛 门 阴 道 出 血, 并 有 内 出 血 发 生, 最 后 由 于 慢 性 出 血 不 止 而 死 亡 杀 鼠 灵 杀 鼠 醚 敌 鼠 等 第 一 代 抗 凝 血 杀 鼠 剂 具 有 广 谱 高 效 适 口 性 好 作 用 缓 慢 不 易 引 起 鼠 类 惊 觉 容 易 全 歼 害 鼠 不 引 起 二 次 中 毒 等 特 点 害 鼠 服 用 该 类 杀 鼠 剂, 一 般 3-6d 后 衰 竭 而 死 杀 鼠 灵 主 要 用 于 灭 家 鼠, 因 对 牛 羊 鸡 鸭 等 畜 禽 比 较 安 全, 也 用 于 畜 禽 场 灭 鼠 杀 鼠 醚 的 急 性 和 慢 性 毒 力 均 高 于 杀 鼠 灵, 适 口 性 也 优 于 杀 鼠 灵, 配 制 的 毒 饵 带 有 香 蕉 气 味, 对 害 鼠 有 一 定 的 引 诱 作 用 鼠 得 克 溴 鼠 灵 溴 敌 隆 等 第 二 代 抗 凝 血 杀 鼠 剂 具 有 急 性 和 慢 性 杀 鼠 剂 的 双 重 优 点, 既 可 以 作 为 急 性 杀 鼠 剂 单 剂 量 使 用 防 治 害 鼠, 又 可 以 采 取 小 剂 量 多 次 投 饵 的 方 式 达 到 较 好 消 灭 害 鼠 的 目 的 可 以 有 效 地 杀 死 对 第 一 代 抗 凝 血 剂 产 生 抗 药 性 的 鼠 类 中 毒 潜 伏 期 一 般 在 3-5d 慢 性 杀 鼠 剂 既 可 用 于 室 内 防 除 家 鼠, 也 可 用 于 田 间 防 除 田 鼠 在 使 用 时 避 免 药 剂 接 触 皮 肤 眼 睛 谨 防 儿 童 家 禽 及 鸟 类 接 近 毒 饵 毒 饵 包 装 物 及 收 集 死 鼠 应 烧 掉 或 深 埋 不 要 与 粮 食 种 子 饲 料 放 在 一 起 如 发 生 误 服 中 毒, 不 要 给 中 毒 者 服 用 任 何 东 西, 应 立 即 就 医 可 静 脉 注 射 10mg 维 生 素 K, 每 次 间 隔 8-12h 重 复 2-3 次 口 服 10mg,1d 最 大 用 量 不 得 超 过 100mg, 维 生 素 K 共 10-15 d 输 200ml 宁 檬 酸 化 血 液 使 用 第 一 代 抗 凝 血 杀 鼠 剂 毒 饵 应 充 分 发 挥 其 慢 性 毒 性 的 特 点, 必 须 多 次 投 饵, 每 次 投 药 之 间 的 间 隔 不 宜 超 过 48h 毒 饵 被 部 分 吃 掉 的 要 补 充, 被 全 部 吃 掉 的 要 加 倍 补 投 收 集 的 死 鼠 应 烧 掉 或 深 埋 第 二 代 抗 凝 血 杀 鼠 剂 一 次 投 饵 即 可 获 得 理 想 防 治 效 果, 必 要 时 可 间 隔 7-10d 再 补 投 一 次 215

第 九 章 植 物 生 长 调 节 剂 植 物 的 生 长 发 育 除 需 要 水 分 二 氧 化 碳 和 各 种 营 养 物 质 外, 还 需 要 植 物 的 生 理 活 性 物 质 植 物 激 素 的 调 节 和 控 制, 同 时, 还 受 到 外 界 条 件 的 影 响, 如 温 度 光 照 湿 度 等 变 化 的 影 响 植 物 激 素 是 植 物 体 内 代 谢 产 生 的 有 机 化 合 物, 在 低 浓 度 下 就 能 产 生 明 显 的 生 理 效 应, 使 植 物 产 生 明 显 的 生 理 生 化 和 形 态 反 应 目 前 已 发 现 并 公 认 的 植 物 激 素 有 五 大 类, 即 生 长 素 赤 霉 素 细 胞 分 裂 素 脱 落 酸 和 乙 烯 植 物 生 长 调 节 剂 (Plant growth regulators, 简 写 为 PGR) 是 人 工 合 成 的 具 有 植 物 激 素 活 性 的 一 类 有 机 物 质, 它 们 在 较 低 的 浓 度 下 即 可 对 植 物 的 生 长 发 育 表 现 出 促 进 或 抑 制 作 用 植 物 生 长 调 节 剂 的 研 究 及 其 在 生 产 上 的 应 用, 是 近 代 植 物 生 理 学 及 农 业 科 学 的 重 大 进 展 之 一 1928 年 荷 兰 植 物 学 家 温 特 (P. W. Went) 发 现 植 物 体 内 存 在 着 生 长 活 性 物 质,1934 年 柯 格 尔 (F.Kogl) 和 哈 根 一 史 密 特 (A.T.Haagen-Smit) 1939 年 西 曼 (K.V.Thimann) 分 别 从 人 尿 和 根 霉 菌 培 养 基 中 提 取 出 吲 哚 乙 酸 (IAA), 后 不 久 又 人 工 合 成 了 吲 哚 丁 酸 (IBA) 和 萘 乙 酸 (AA) 在 第 二 次 世 界 大 战 期 间, 美 国 波 尔 斯 - 汤 姆 生 植 物 研 究 所 的 科 学 家 从 大 量 的 苯 氧 类 化 合 物 中 筛 选 出 了 2,4-D, 它 具 有 比 IAA 萘 乙 酸 的 生 理 活 性 大 许 多 倍 的 效 应 后 来 相 继 发 现 了 其 它 内 源 植 物 激 素 : 乙 烯 (1962 年 ), 细 胞 分 裂 素 (1964 年 ), 脱 落 酸 (1965 年 ) 20 世 纪 末, 新 发 现 了 很 多 种 植 物 生 长 物 质, 其 中 主 要 的 有 多 胺 (polyamine) 芸 苔 素 内 酯 (brassinolide) 茉 莉 酸 (jasmonic acid) 等, 均 具 有 很 强 的 生 理 活 性 及 应 用 前 景 Moore 已 把 芸 苔 素 内 酯 列 为 第 六 类 激 素 在 此 期 间, 也 相 继 人 工 合 成 了 具 有 相 同 活 性 的 植 物 生 长 调 节 剂, 并 且 在 农 业 林 业 园 艺 上 广 泛 应 用 根 据 不 同 分 类 依 据 植 物 生 长 调 节 剂 可 分 为 多 种 类 型 如, 根 据 与 植 物 激 素 作 用 的 相 似 性 分 为 : 生 长 素 类 赤 霉 素 类 细 胞 分 裂 素 类 脱 落 酸 类 乙 烯 释 放 剂 乙 烯 抑 制 剂 油 菜 素 甾 醇 类 ; 根 据 对 植 物 茎 尖 的 作 用 方 式 分 为 : 植 物 生 长 促 进 剂 植 物 生 长 抑 制 剂 植 物 生 长 延 缓 剂 ; 根 据 实 际 应 用 效 果 分 类, 可 分 为 : 矮 化 剂 生 根 剂 催 熟 剂 脱 叶 剂 保 鲜 剂 抑 芽 剂 疏 花 疏 果 剂 抗 旱 剂 干 燥 剂 杀 雄 剂 等 ; 根 据 来 源 分 为 ; 天 然 或 生 物 源 调 节 剂 ( 赤 霉 素 玉 米 素 脱 落 酸 ) 仿 生 和 半 合 成 调 节 剂 ( 油 菜 素 内 酯 ) 化 学 合 成 调 节 剂 本 章 按 照 对 植 物 生 长 有 促 进 作 用 抑 制 作 用 和 延 缓 作 用 的 分 类 方 法 进 行 讲 解, 同 时, 将 具 有 相 同 作 用 方 式 的 植 物 激 素 同 时 进 行 概 述 第 一 节 植 物 生 长 促 进 剂 (Growth stimulators) 植 物 生 长 促 进 剂 是 指 能 促 进 植 物 细 胞 分 裂 分 化 和 伸 长 的 化 合 物 根 据 其 化 学 结 构 或 活 性 的 不 同, 又 可 分 为 生 长 素 类 赤 霉 素 类 细 胞 分 裂 素 类 乙 烯 类 和 油 菜 素 甾 醇 类 等 一 生 长 素 类 (Auxins) ( 一 ) 概 述 植 物 激 素 中 最 古 老 的 是 生 长 素 在 达 尔 文 等 对 燕 麦 胚 芽 鞘 弯 曲 生 长 研 究 的 基 础 上, 荷 兰 科 学 216

家 F. W. Went 于 1928 年 首 次 分 离 出 生 长 素 后 来 科 学 家 从 孕 妇 的 尿 中 提 纯 出 生 长 素, 并 经 检 定 出 化 学 结 构 为 3- 吲 哚 乙 酸 (IAA) 同 时 在 酵 母 提 取 物 和 根 霉 (Rhizopus suinus) 培 养 物 中 也 提 纯 了 IAA 此 后 大 量 的 实 验 证 明 IAA 是 植 物 体 内 广 泛 存 在 的 生 长 素 后 来 IAA 已 被 人 工 合 成 H CH 2 CH 3- 吲 哚 乙 酸 (indole -3-acetic acid,iaa) 随 着 IAA 的 发 现, 人 们 从 植 物 体 内 还 发 现 了 与 IAA 结 构 相 似 的 生 长 素 类 物 质, 这 些 物 质 多 为 IAA 生 物 合 成 的 前 体 或 代 谢 中 间 物, 其 在 体 内 转 变 为 IAA 而 表 现 为 生 长 素 活 性 如, 吲 哚 -3- 丁 酸 (IBA, 存 在 于 玉 米 叶 片 和 种 子 中 ) 吲 哚 -3- 乙 醇 吲 哚 -3- 乙 醛 吲 哚 -3- 乙 腈 4- 氯 - 吲 哚 -3- 乙 酸 (4-chloroIAA, 存 在 于 莴 苣 种 子 中 ) 另 外,Leuba 等 于 1990 年 发 现 了 苯 乙 酸 (PAA), 证 明 同 样 具 有 生 长 素 活 性 这 些 天 然 存 在 的 生 长 素 类 物 质 的 结 构 如 下 : (CH 2 ) 3 CH CH 2 CH H 吲 哚 -3- 丁 酸 (indole-3- butyric acid, IBA) H 4- 氯 - 吲 哚 -3- 乙 酸 (4-chloro-indole -3-acetic acid,4-ci-iaa) CH 2 CH 2 H CH 2 CH H 吲 哚 -3- 乙 醇 (indole-3- alcohol) 苯 乙 酸 (phenyl acetic acid, PAA) 随 着 天 然 生 长 素 的 人 工 合 成 与 应 用, 导 致 了 后 来 大 量 非 天 然 生 长 素 类 植 物 生 长 调 节 剂 的 合 成 与 发 展, 它 们 与 吲 哚 乙 酸 具 有 相 似 的 活 性 和 相 同 的 生 长 调 剂 功 能 主 要 品 种 见 表 1 表 1 生 长 素 类 植 物 生 长 调 节 剂 名 称 结 构 式 主 要 用 途 217

吲 熟 酯 (ethychlozate) H CH 2 CC 2 H 5 促 进 橘 子 成 熟 及 插 条 生 根 萘 乙 酸 (naphthyl acetic acid, AA) CH 2 CH 促 进 菠 萝 开 花, 防 止 落 果, 减 少 棉 花 落 铃, 插 枝 生 根 萘 乙 酰 胺 (naphthayl acetamide) CH 2 C H 2 花 木 烟 草 插 枝 移 栽 时, 促 进 根 的 生 长 萘 氧 乙 酸 CH 2 CH (naphthayloxy 促 进 着 果 及 成 长 acetic acid) 2,4-D CH 2 CH 提 高 番 茄 座 果 率 增 产 灵 (4-IPA) I CH 2 CH 使 大 豆 水 稻 等 增 产 氯 苯 氧 乙 酸 (4-CPA) CH 2 CH 改 进 番 茄 着 果 率 及 疏 果 氯 苯 氧 丙 酸 CHCH 促 进 着 果 及 成 长 调 果 酸 (choprop) CHCH 增 加 菠 萝 等 果 实 218

座 果 酸 (choxylonac) CH 2 CH 提 高 番 茄 茄 子 座 果 率 ( 二 ) 生 长 素 类 的 结 构 与 活 性 从 化 学 结 构 看, 具 有 生 长 素 生 物 活 性 化 合 物 的 分 子 结 构 特 征 为 :1 具 有 一 个 芳 香 环 ( 吲 哚 环 萘 环 苯 环 );2 具 有 一 个 羧 基 侧 链 ( 乙 酸 丁 酸 丙 酸 羧 酸 酯 酰 胺 等 );3 有 些 化 合 物 在 芳 香 环 与 羧 基 侧 链 之 间 有 一 个 氧 原 子 间 隔 从 上 述 品 种 中 不 难 看 出, 生 长 素 类 植 物 生 长 调 节 剂 可 概 括 为 三 类 : 一 是 芳 香 环 为 吲 哚 环, 主 要 品 种 为 : 吲 哚 乙 酸 吲 哚 丁 酸 4- 氯 - 吲 哚 -3- 乙 酸 吲 哚 -3- 乙 醇 吲 熟 酯 ; 二 是 芳 香 环 为 萘 环, 主 要 品 种 为 : 萘 乙 酸 萘 乙 酰 胺 萘 氧 乙 酸 ; 三 是 芳 香 环 为 苯 环, 该 类 品 种 也 称 为 苯 氧 羧 酸 类 植 物 生 长 调 节 剂, 其 占 有 重 要 的 地 位 主 要 结 构 为 在 苯 环 上 连 接 氧 基 羧 酸, 品 种 之 间 的 差 异 主 要 在 苯 环 上 取 代 基 团 和 羧 酸 不 同 典 型 代 表 为 2,4-D, 结 构 为 在 苯 环 2,4 位 被 -CI 取 代, 羧 酸 为 乙 酸 2,4-D 的 类 似 物 有 增 产 灵 ( 苯 环 4 号 位 被 -I 取 代 ) 防 落 素 ( 苯 环 4 号 位 被 -CI 取 代 ) 氯 苯 氧 丙 酸 ( 苯 环 4 号 位 被 -CI 取 代, 羧 酸 为 异 丙 酸 ) 调 果 酸 ( 苯 环 3 号 位 被 -CI 取 代, 羧 酸 为 异 丙 酸 ) 座 果 酸 ( 苯 环 4 号 位 被 -CI 取 代,2 号 位 被 -CH 2 H 取 代, 羧 酸 为 乙 酸 ) 苯 氧 羧 酸 类 植 物 生 长 调 节 剂 在 高 浓 度 下 对 阔 叶 类 植 物 有 明 显 的 抑 制 作 用, 甚 至 可 导 致 植 物 死 亡, 因 此, 一 些 品 种 可 作 为 除 草 剂 应 用 如 2,4-D 衍 生 物 2,4-D 丁 酯 等 就 是 常 用 的 除 草 剂 通 过 合 成 IAA 与 IAA 受 体 结 合 实 验 获 得 的 数 据 进 一 步 揭 示 了 IAA 类 化 合 物 结 构 特 征 的 化 学 和 生 物 学 本 质 在 中 性 ph 条 件 下,IAA 类 化 合 物 的 酸 性 侧 链 上 带 有 很 强 的 负 电 性, 而 在 距 离 该 羧 基 侧 链 约 0.5nm 的 芳 香 环 上 具 有 一 个 弱 的 正 电 区 域 这 种 相 距 0.5nm 的 正 负 电 区 域 结 构 特 征 可 能 就 是 具 有 IAA 生 物 活 性 结 构 的 化 学 本 质 所 在 生 长 素 类 化 合 物 在 水 中 溶 解 性 差 吲 哚 乙 酸 在 水 溶 液 中 不 稳 定, 在 酸 性 介 质 中 极 不 稳 定, 易 被 强 光 破 坏, 在 植 物 体 内 也 易 被 吲 哚 乙 酸 氧 化 酶 分 解 而 后 来 合 成 的 吲 哚 丁 酸 (IBA) 在 光 照 下 会 慢 慢 分 解, 对 酸 稳 定, 也 不 易 被 植 物 中 的 氧 化 酶 分 解, 而 是 代 谢 为 吲 哚 乙 酸 萘 乙 酸 难 溶 于 水, 结 构 稳 定, 耐 贮 存 性 高 ( 三 ) 生 长 素 类 的 生 理 作 用 与 应 用 生 长 素 类 植 物 生 长 调 节 剂 可 被 植 物 根 茎 叶 花 果 吸 收, 并 传 导 到 作 用 部 位, 促 进 细 胞 伸 长 生 长 ; 诱 导 和 促 进 植 物 细 胞 分 化, 尤 其 是 促 进 植 物 维 管 组 织 的 分 化 ; 促 进 侧 根 和 不 定 根 发 生 ; 调 节 开 花 和 性 别 分 化 ; 调 节 坐 果 和 果 实 发 育 ; 控 制 顶 端 优 势 应 用 于 生 产 中, 生 长 素 类 植 物 生 长 调 节 剂 可 促 进 插 条 生 根, 果 实 膨 大, 防 止 落 花 落 果, 提 高 座 果 率, 最 终 达 到 增 产 目 的 生 产 中 应 用 较 为 普 遍 的 品 种 有 吲 哚 丁 酸 萘 乙 酸 2,4-D 防 落 素 等 吲 哚 丁 酸 主 要 用 于 番 茄 辣 椒 黄 瓜 茄 子 草 莓 等, 促 进 坐 果 和 单 性 结 实, 还 可 促 进 多 种 植 物 插 枝 生 根 及 某 些 移 栽 作 物 早 生 根 多 生 根 萘 乙 酸 可 用 于 小 麦 大 豆 萝 卜 烟 草 等 作 物 浸 渍 处 理, 可 促 使 发 芽 长 根 ; 用 于 棉 花 可 减 少 自 然 落 铃, 用 于 果 树 可 起 到 疏 花 作 用, 防 止 采 前 落 果 ; 可 以 作 为 柞 树 水 219

杉 茶 橡 胶 水 稻 番 茄 等 苗 木 作 物 的 生 根 剂 2,4-D 作 为 植 物 生 长 调 节 剂, 主 要 用 在 番 茄 冬 瓜 西 葫 芦 和 黄 瓜 防 止 落 花 落 果, 但 由 于 2,4-D 在 高 浓 度 下 可 以 作 为 除 草 剂 应 用, 因 此, 使 用 时 一 定 掌 握 使 用 方 法 和 剂 量 防 落 素 较 2,4-D 应 用 安 全, 不 易 产 生 药 害, 主 要 用 于 番 茄 防 止 落 花 落 果, 也 可 用 于 茄 子 辣 椒 葡 萄 柑 橘 苹 果 水 稻 小 麦 等 多 种 作 物 增 加 产 量 二 赤 霉 素 类 (Gibberellins) ( 一 ) 概 述 1926 年 日 本 人 黑 泽 发 现 水 稻 恶 苗 病 可 引 起 稻 苗 徒 长, 这 是 受 赤 霉 菌 (Gibberella kujikuroi) 感 染 的 缘 故 1935 年 日 本 东 京 大 学 农 学 部 科 学 家 菽 田 首 次 从 水 稻 恶 苗 病 菌 中 提 取 得 到 赤 霉 素 (Gibberellic Acid, GA) 晶 体 1938 年 菽 田 和 住 木 又 从 赤 霉 菌 培 养 物 过 滤 液 中 分 离 纯 化 出 两 种 活 性 物 质, 命 名 为 赤 霉 素 A 和 赤 霉 素 B 1955 年 Jake MacMillan 首 次 从 高 等 植 物 ( 未 成 熟 的 菜 豆 种 子 ) 中 提 纯 出 赤 霉 素 GA 1 后 来 世 界 各 国 科 学 家 在 此 方 面 开 展 了 卓 有 成 效 的 研 究, 从 多 种 微 生 物 和 高 等 植 物 中 分 离 出 118 种 结 构 类 似 的 赤 霉 素, 分 别 被 命 名 为 GAx, 其 中 x 是 数 字 序 号, 按 发 现 的 顺 序 命 名 如 :GA 1 GA 3 GA 4 GA 7 等 H H CH 2 H H CH 2 H C H H 3 C CH H C H H 3 C CH GA 1 GA 3 H CH 2 H CH 2 H C H H 3 C CH H C H H 3 C CH GA 4 GA 7 研 究 表 明, 在 大 量 的 赤 霉 素 类 物 质 中, 只 有 少 数 几 种 赤 霉 素 具 有 生 物 活 性, 其 它 都 是 活 性 赤 霉 素 的 代 谢 产 物 或 中 间 产 物 赤 霉 素 主 要 通 过 发 酵 来 生 产, 其 中 以 GA 3 ( 赤 霉 酸, 也 称 为 九 二 0) 为 主, 也 有 GA 4 GA 7 的 混 合 物, 目 前 通 过 发 酵 法 的 改 良, 可 以 单 一 生 产 GA 4 ( 二 ) 赤 霉 素 类 的 结 构 与 活 性 赤 霉 素 是 一 类 双 萜 酸 化 合 物, 其 基 本 骨 架 为 赤 霉 烷 (ent-gibberellane), 它 有 四 个 环 组 成, 含 有 20 个 碳 原 子 见 图 1 根 据 碳 原 子 数 量, 赤 霉 素 可 分 为 两 类 : 一 类 含 20 个 碳 原 子 的, 称 为 C20 赤 霉 素 ; 另 一 类 含 有 19 个 碳 原 子, 称 为 C19 赤 霉 素 C19 赤 霉 素 是 在 代 谢 反 应 过 程 中 失 去 了 第 20 位 的 碳, 结 果 19 位 碳 上 的 羧 基 与 10 位 碳 形 成 一 个 内 酯 桥 220

以 上 述 两 种 结 构 为 基 础, 通 过 C20 氧 化 状 态 环 上 羟 基 数 目 和 位 置, 以 及 手 性 的 不 同, 形 成 了 赤 霉 素 类 分 子 结 构 的 多 样 性 11 1 20 12 13 2 17 H 10 9 8 14 3 4 5 16 6 15 H 18 19 7 CH H 3 C CH CH 2 赤 霉 烷 骨 架 结 构 GA 12 ( 一 种 C20 赤 霉 素 ) C H CH 2 H C H H CH 2 H 3 C H CH H 3 C H CH GA 9 ( 一 种 C19 赤 霉 素 ) GA 29 (C2 位 羟 化 反 应 导 致 失 活 ) 图 1 赤 霉 素 的 化 学 结 构 具 有 活 性 的 赤 霉 素 有 下 列 特 征 :17 位 碳 原 子 上 均 为 羧 基 ;2C19 赤 霉 素 的 相 对 生 物 活 性 高 于 C20 赤 霉 素 ;33β- 羟 基 3β,13- 二 羟 基 或 1,2 不 饱 和 键 是 赤 霉 素 具 有 最 高 生 物 活 性 的 特 征, 如 GA 1 GA 3 GA 4 GA 7 等 ;4 具 有 2β- 羟 基 的 赤 霉 素 不 具 备 生 物 活 性, 如 GA 29 ( 三 ) 赤 霉 素 类 的 生 理 作 用 与 应 用 赤 霉 素 的 作 用 方 式 之 一 是 提 高 多 种 水 解 酶 的 活 性, 其 中 a- 淀 粉 酶 核 糖 核 酸 酶 脂 肪 酶 等, 都 能 通 过 赤 霉 素 的 诱 导 重 新 形 成 ; 另 一 方 面 赤 霉 素 也 能 促 进 溶 酶 体 等 释 放 出 贮 藏 的 酶 类, 以 提 高 水 解 酶 的 活 性, 使 贮 藏 物 质 大 量 分 解, 输 送 到 新 生 器 官 供 生 长 用 因 此, 应 用 赤 霉 素 可 打 破 种 子 块 茎 鳞 茎 等 植 物 器 官 的 休 眠, 促 进 发 芽 赤 霉 素 的 另 一 生 理 功 能 是 促 进 细 胞 伸 长 和 分 裂, 因 此, 可 促 进 植 物 茎 节 的 伸 长 和 生 长 另 外, 赤 霉 素 还 可 促 进 花 芽 分 化 和 开 花, 改 变 雌 雄 花 比 例 赤 霉 素 的 主 要 用 途 之 一 是 种 植 无 核 葡 萄 促 进 成 熟 及 果 实 肥 大, 在 盛 花 期 两 周 前, 开 花 后 10d, 用 100mg/L 溶 液 浸 渍 处 理 两 次, 即 可 使 葡 萄 无 核, 成 熟 期 提 前 2~3 周 赤 霉 素 对 谷 物 种 子 的 a- 淀 粉 酶 的 生 物 合 成 有 促 进 作 用, 所 以 在 啤 酒 工 业 制 备 麦 芽 时, 用 赤 霉 素 处 理, 可 以 提 高 麦 芽 的 a- 淀 粉 酶 的 活 性 赤 霉 酸 (GA 3 九 二 0) 用 于 水 稻 芹 菜, 增 产 作 用 明 显 苄 氨 基 嘌 呤 与 GA 4 GA 7 混 用 可 促 进 坐 果 调 节 果 型 GA 4 GA 7 混 用 可 使 黄 瓜 雄 花 比 率 大 大 提 高 三 细 胞 分 裂 素 类 (Cytokinins) ( 一 ) 概 述 1955,Miller 在 加 热 灭 过 菌 的 鲱 鱼 精 子 DA 提 取 物 中 发 现 了 一 种 具 有 促 进 细 胞 分 裂 活 性 的 221

小 分 子 化 合 物, 将 其 命 名 为 激 动 素 (Kinetin,KT),1956 年 经 提 取 纯 化 后, 发 现 是 一 种 腺 嘌 呤 衍 生 物, 即 为 6- 呋 喃 氨 基 腺 嘌 呤 ( 6 -furfurylaminopurine) 实 验 证 明 KT 可 以 促 进 不 含 维 管 束 组 织 的 烟 草 茎 髓 部 外 植 体 在 含 有 IAA 的 培 养 基 上 分 裂 增 殖 1963 年,Miller 和 澳 大 利 亚 科 学 家 D. S. Letham 各 自 独 立 证 明 在 未 成 熟 的 玉 米 籽 粒 胚 乳 中 含 有 类 似 激 动 素 活 性 的 物 质, 经 鉴 定 其 结 构 为 6-(4- 羟 基 -3- 甲 基 - 反 式 -2- 丁 烯 基 氨 基 ) 嘌 呤, 并 将 其 命 名 为 玉 米 素 (zeatin,z) 1965 年, 美 国 著 名 生 理 学 家 F. Skoog 等 建 议 使 用 cytokinin ( 细 胞 分 裂 素,CTK) 命 名 植 物 中 具 有 刺 激 细 胞 分 裂 活 性 的 物 质 HCH 2 6 1 5 2 3 4 7 8 9 H HCH 2 H H C=C CH 2H 激 动 素 (Kinetin) 玉 米 素 (Zeatin) ( 二 ) 细 胞 分 裂 素 类 的 结 构 与 活 性 玉 米 素 发 现 后, 科 学 家 陆 续 分 离 出 了 其 它 天 然 的 细 胞 分 裂 素 这 些 天 然 的 CTK 具 有 相 似 的 结 构, 都 是 -6- 取 代 氨 基 腺 嘌 呤, 不 同 CTK 之 间 的 差 异 在 于 腺 嘌 呤 6 位 9 位 上 和 2 位 上 取 代 基 的 不 同 其 中 游 离 态 是 主 要 的 活 性 形 式, 常 见 的 有 玉 米 素 二 氢 玉 米 素 (dihydrozeatin, DHZ) 和 异 戊 烯 基 腺 嘌 呤 (isopentenyl adenine) 玉 米 素 侧 链 有 一 个 不 对 称 的 不 饱 和 键, 因 此 有 顺 式 和 反 式 两 种 构 型 天 然 玉 米 素 都 是 反 式 的, 但 是 顺 式 玉 米 素 也 表 现 细 胞 分 裂 素 活 性 多 数 植 物 中 以 反 式 玉 米 素 为 主, 兼 有 少 量 的 二 氢 玉 米 素 和 异 戊 烯 基 腺 嘌 呤 基 于 CTK 结 构 与 活 性 的 关 系, 人 工 合 成 了 6- 苄 氨 基 嘌 呤 (6-benzylamino-purine,6-BA) 等 另 外, 已 经 人 工 合 成 了 玉 米 素 ( 命 名 为 羟 烯 腺 嘌 呤,oxyenadenine) 激 动 素 ( 命 名 为 糠 氨 基 嘌 呤 ) 和 异 戊 烯 基 腺 嘌 呤 HCH 2 H C=C HCH 2 CH3 H H 6- 苄 基 腺 嘌 呤 (6-benzylamino-purine) 异 戊 烯 基 腺 嘌 呤 (isopentenyl adenine) 1977 年, 人 们 合 成 了 具 有 细 胞 分 裂 素 活 性 的 化 合 物 氯 吡 脲 ( 调 吡 脲, 脲 动 素, Forchlorfenuron), 虽 然 其 结 构 与 其 它 细 胞 分 裂 素 差 异 较 大, 但 其 活 性 比 6- 苄 氨 基 嘌 呤 强, 是 目 前 促 进 细 胞 分 裂 活 性 最 高 的 人 工 合 成 细 胞 分 裂 素 222

H CH 氯 吡 脲 (forchlorfenuron) ( 三 ) 细 胞 分 裂 素 类 的 生 理 作 用 与 应 用 细 胞 分 裂 素 类 植 物 生 长 调 节 剂 可 被 植 物 发 芽 的 种 子 根 茎 叶 吸 收, 促 进 植 物 的 细 胞 分 裂 促 进 细 胞 扩 大 促 进 芽 的 分 化 促 进 侧 芽 发 育 和 消 除 顶 端 优 势 延 缓 叶 片 衰 老 细 胞 分 裂 素 常 用 于 组 织 培 养 中, 与 一 定 比 例 的 生 长 素 混 合, 以 促 进 愈 伤 组 织 细 胞 分 裂 增 大 与 伸 长, 诱 导 组 织 ( 形 成 层 ) 的 分 化 和 器 官 ( 芽 和 根 ) 的 分 化 在 生 产 实 践 中 可 以 延 缓 花 卉 与 果 实 的 衰 老, 防 止 离 层 形 成, 提 高 座 果 率, 还 可 用 于 蔬 菜 保 鲜 等 糠 氨 基 嘌 呤 20mg/L 喷 洒 促 进 多 种 作 物 幼 苗 生 长 ;20mg/L 喷 洒 芹 菜 菠 菜 莴 苣 叶 片,40mg/L 喷 洒 白 菜 结 球 甘 蓝 叶 片, 可 保 绿, 延 长 存 放 期 苄 氨 基 嘌 呤 在 开 花 前 后 50~100mg/L 浸 或 喷 花, 可 促 进 葡 萄 瓜 坐 果 采 收 前 后 用 10~ 20mg/L 喷 洒, 可 延 长 菠 菜 芹 菜 莴 苣 等 叶 菜 类 蔬 菜 存 放 期 10~20mg/L 处 理 作 物 块 根 块 茎 可 刺 激 膨 大 氯 吡 脲 经 根 茎 叶 花 果 吸 收 并 运 输 可 以 促 进 细 胞 分 裂, 增 加 细 胞 数 量, 增 大 果 实, 提 高 花 粉 可 育 性, 诱 导 果 树 单 性 结 实, 促 进 坐 果, 改 善 果 实 品 质 可 用 于 猕 猴 桃 桃 树 葡 萄 果 实 膨 大 在 桃 开 花 后 30d 以 20mg/L 喷 幼 果, 在 中 华 猕 猴 桃 开 花 后 20~30d 以 5~10mg/L 浸 果, 可 促 进 果 实 增 大 四 乙 烯 类 (Ethylenes) ( 一 ) 概 述 乙 烯 类 植 物 生 长 调 节 剂 可 分 为 乙 烯 释 放 剂 和 乙 烯 合 成 或 作 用 抑 制 剂 乙 烯 释 放 剂 是 指 在 植 物 体 内 释 放 出 乙 烯 或 促 进 植 物 产 生 乙 烯 的 植 物 生 长 调 节 剂 乙 烯 合 成 抑 制 剂 是 指 在 植 物 体 内 通 过 抑 制 乙 烯 的 合 成, 而 达 到 调 节 植 物 生 长 发 育 的 作 用 实 际 上, 乙 烯 类 植 物 生 长 调 节 剂 不 仅 促 进 果 实 的 成 熟 叶 片 的 衰 老 离 层 的 形 成 诱 导 不 定 根 和 根 毛 的 发 生, 而 且 还 具 有 生 长 延 缓 作 用 因 此, 有 人 也 将 乙 烯 类 植 物 生 长 调 节 剂 分 类 于 植 物 生 长 延 缓 剂 中 乙 烯 (ethylene) 是 结 构 最 简 单 的 植 物 激 素, 普 遍 存 在 于 植 物 的 根 茎 叶 花 果 实 中, 是 植 物 的 代 谢 产 物 20 世 纪 初, 人 们 就 观 察 到 乙 烯 催 熟 的 现 象, 并 且 在 1934 年 由 R.Gane 等 人 证 明 植 物 组 织 能 产 生 乙 烯 1959 年, 由 于 气 相 色 谱 技 术 的 应 用,S. P. Burg 等 测 到 果 实 成 熟 过 程 中 乙 烯 产 生 量 的 变 化, 随 后 证 明 多 种 植 物 器 官 和 组 织 能 产 生 乙 烯, 并 发 现 乙 烯 的 多 种 生 理 效 应, 乙 烯 的 重 要 地 位 才 被 人 们 重 新 认 识 1965 年 才 被 公 认 为 植 物 激 素 乙 烯 由 于 是 气 体, 难 以 在 生 产 中 应 用, 因 此, 人 们 合 成 了 可 以 在 植 物 体 内 能 够 释 放 出 乙 烯 的 化 合 物 如 乙 烯 利 吲 熟 酯 乙 烯 硅 和 脱 果 硅 等 植 物 生 长 调 节 剂 这 些 乙 烯 释 放 剂 在 结 构 上 均 含 有 -CH 2 CH 2 -, 当 被 植 物 吸 收 后, 在 植 物 体 内 两 边 的 键 断 裂, 生 成 CH 2 =CH 2 223

CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 P (H)2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 Si CH 2 CH 2 乙 烯 利 (ethephon) 乙 烯 硅 (etacelasil) 随 着 对 乙 烯 合 成 和 调 控 研 究 的 不 断 深 入, 乙 烯 合 成 抑 制 剂 受 到 极 大 重 视 已 知 乙 烯 合 成 的 前 提 物 质 是 1- 氨 基 环 丙 烷 基 羧 酸 (ACC), 而 氨 基 乙 氧 基 乙 烯 基 甘 氨 酸 (aminoethoxyvinylglycine, AVG) 和 氨 基 氧 乙 酸 (aminooxyacetic acid, AA) 是 最 常 见 的 乙 烯 生 物 合 成 专 一 抑 制 剂, 其 抑 制 ACC 酶 活 性, 从 而 抑 制 ACC 形 成 ACG AA 已 在 生 产 上 应 用 于 抑 制 乙 烯 产 生, 减 少 果 实 脱 落, 抑 制 成 熟, 延 长 果 实 和 切 花 存 放 寿 命 以 及 改 变 植 物 的 性 别 等 1- 甲 基 环 丙 烯 (1-methylcyclopropene, 1-MCP, 聪 明 鲜 ) 是 近 年 开 发 的 乙 烯 受 体 竞 争 性 抑 制 剂, 由 美 国 罗 门 哈 斯 公 司 开 发 其 结 构 如 下 : 1- 甲 基 环 丙 烯 (1-methylcyclopropene, 1-MCP) ( 二 ) 生 理 作 用 与 应 用 乙 烯 释 放 剂 具 有 促 进 开 花 脱 花 脱 叶 催 熟 果 实 抑 制 生 长 等 生 理 功 能 乙 烯 利 应 用 最 为 普 遍, 可 用 于 番 茄 黄 瓜 苹 果 烟 草 棉 花 等 作 物 催 熟 ; 用 于 玉 米 水 稻 矮 化, 防 止 倒 伏 ; 诱 导 不 定 根 的 形 成 ; 刺 激 某 些 植 物 种 子 萌 发, 解 除 种 子 休 眠 ; 在 割 胶 期 涂 割 胶 带 处 理 橡 胶 树 树 皮, 促 进 胶 乳 分 泌 和 增 产 ; 诱 导 黄 瓜 葫 芦 南 瓜 甜 瓜 开 花 和 促 进 雌 花 形 成 等 乙 烯 硅 脱 果 硅 主 要 用 于 促 进 果 实 脱 落 乙 二 膦 酸 主 要 用 于 水 果 棉 花 催 熟 l-mcp 可 以 很 好 地 与 乙 烯 受 体 结 合, 但 这 种 结 合 不 会 引 起 成 熟 的 生 化 反 应, 因 此, 在 植 物 内 源 乙 烯 产 生 或 外 源 乙 烯 作 用 之 前, 施 用 1-MCP,1-MCP 就 会 抢 先 与 乙 烯 受 体 结 合, 从 而 阻 止 乙 烯 与 其 受 体 的 结 合, 很 好 地 延 长 了 果 蔬 成 熟 衰 老 的 过 程, 延 长 了 保 鲜 期 1-MCP 用 于 自 身 产 生 乙 烯 或 乙 烯 敏 感 型 果 蔬 花 卉 的 保 鲜 可 很 好 地 延 缓 成 熟 衰 老, 保 持 产 品 的 硬 度 脆 度, 保 持 颜 色 风 味 香 味 和 营 养 成 分, 能 有 效 地 保 持 植 物 的 抗 病 性, 减 轻 微 生 物 引 起 的 腐 烂 和 减 轻 生 理 病 害, 并 可 减 少 水 分 蒸 发 防 止 萎 蔫 1-MCP 使 用 时 采 用 熏 蒸 的 方 式, 因 此, 处 理 果 实 时, 必 须 在 密 闭 的 环 境 下, 空 气 中 浓 度 仅 为 1mg/kg 即 可 五 油 菜 素 甾 醇 类 (Brassinosteroides BRs) 美 国 农 学 家 J. W. Mitchell 等 在 1970 年 代 初 期 从 油 菜 花 粉 中 提 取 出 一 种 生 理 活 性 物 质, 定 名 为 油 菜 素 (Brassin) 后 来 Grove (1979) 分 离 鉴 定 为 油 菜 素 内 酯 (Brassinolide), 也 称 为 芸 224

苔 素 内 酯 研 究 表 明, 这 是 迄 今 在 植 物 界 发 现 的 唯 一 一 类 与 动 物 甾 体 激 素 相 似 的 植 物 内 源 甾 体 类 活 性 物 质, 目 前 已 发 现 60 多 种, 总 称 为 油 菜 素 甾 醇 类 (Brassinosteroides,BRs) 在 1998 年 第 16 届 国 际 植 物 生 长 物 质 学 会 年 会 上 被 正 式 确 认 为 第 六 类 植 物 激 素 它 们 普 遍 存 在 于 植 物 的 花 粉 叶 果 实 种 子 枝 条 和 虫 瘿 等 内, 甚 至 也 见 于 藻 类 植 物 中 ( 一 ) 油 菜 素 甾 醇 类 的 结 构 与 活 性 油 菜 素 甾 醇 类 的 基 本 结 构 是 一 个 甾 体 核, 在 核 的 17 位 又 一 个 侧 链 根 据 B 环 中 含 氧 官 能 团 的 性 质, 可 分 为 内 酯 型 酮 型 和 脱 氧 型 ( 还 原 型 ) BRs 的 生 物 活 性 与 结 构 关 系 密 切, 活 性 BRs 必 须 具 备 如 下 结 构 特 征 :1A/B 环 为 反 式 ;2B 环 含 有 7 位 内 酯 和 6 位 酮 基 ;3A 环 上 具 有 2 位 和 3 位 两 个 羟 基 ;4 侧 链 22 位 和 23 位 具 有 羟 基 ;5 侧 链 24 位 上 有 1~2 个 C 的 取 代 基 除 了 天 然 油 菜 素 内 酯 外, 国 内 外 已 有 多 种 仿 生 合 成 并 且 使 用 效 果 良 好 的 油 菜 素 内 酯 类 似 物, 如, 表 油 菜 素 内 酯 (epibrassinolide) 高 油 菜 素 内 酯 (homobrassinolide) 和 丙 酰 芸 苔 素 内 酯 (propionylbrassinolide) 其 中, 表 油 菜 素 内 酯 是 油 菜 素 内 酯 的 异 构 体 丙 酰 芸 苔 素 内 酯 Propionylbrassinolide 在 活 性 方 面, 油 菜 素 内 酯 与 表 油 菜 素 内 酯 高 油 菜 素 内 酯 略 有 差 异 相 对 来 说, 油 菜 素 内 酯 的 活 性 较 高 它 们 之 间 的 构 效 关 系 见 表 2 表 2 3 种 油 菜 素 内 酯 类 似 物 的 构 效 关 系 中 文 名 称 英 文 名 称 侧 链 关 键 化 学 基 团 构 型 活 性 排 序 持 效 期 排 序 油 菜 素 内 酯 brassinolide 22R, 23R, 24S, - 1 3 225

表 油 菜 素 内 酯 epibrassinolide 22R, 23R, 24R, - 2 2 表 高 油 菜 素 内 酯 epihomobrassinolide 22S, 23S, 24S, - 2 H 5 3 1 丙 酰 芸 苔 素 内 酯 ( 又 称 迟 效 芸 苔 素 内 酯 ) 是 1991 年 由 日 本 科 学 家 在 普 通 芸 苔 素 内 酯 的 基 础 上 研 究 合 成 的 新 一 代 油 菜 素 内 酯 类 似 物 通 过 大 量 试 验 证 明, 与 普 通 芸 苔 素 内 酯 相 比, 丙 酰 芸 苔 素 内 酯 具 有 活 性 高 持 效 期 长 药 效 相 对 缓 慢 提 高 植 物 抗 逆 ( 寒 旱 ) 能 力 对 作 物 增 产 效 果 显 著 等 特 点 ( 二 ) 油 菜 素 甾 醇 类 的 生 理 作 用 与 应 用 与 传 统 的 五 大 类 植 物 激 素 相 比, 其 作 用 机 理 独 特 生 理 效 应 广 泛 生 理 活 性 极 高, 但 用 量 仅 是 五 大 激 素 的 千 分 之 一 BRs 能 增 加 植 物 对 冷 害 冻 害 病 害 除 草 剂 及 盐 害 等 的 抗 性, 协 调 植 物 体 内 多 种 内 源 激 素 的 相 对 水 平, 改 变 组 织 细 胞 化 学 成 分 的 含 量, 激 发 酶 ( 包 括 RA 与 DA 多 聚 酶 ACC 合 成 酶 ATP 酶 等 ) 的 活 性, 影 响 基 因 表 达, 促 进 DA RA 和 蛋 白 质 合 成, 促 进 细 胞 分 裂 和 伸 长, 增 加 植 物 生 长 发 育 速 度, 参 与 光 信 号 调 节, 影 响 光 周 期 反 应, 提 高 作 物 产 量 及 种 子 活 力, 减 少 果 实 的 败 育 和 脱 落 等 BRs 的 应 用 范 围 很 广, 粮 棉 油 蔬 菜 茶 桑 瓜 果 花 卉 和 树 木 等 均 可 使 用, 而 且 增 产 幅 度 大 产 品 质 量 好, 无 毒 副 作 用 在 蔬 菜 上 应 用 除 提 高 叶 菜 类 产 量 外, 还 可 保 花 保 果 增 大 果 实 和 改 善 品 质 等 六 其 它 及 复 合 植 物 生 长 促 进 剂 还 可 用 于 促 进 植 物 生 长 的 调 节 剂 种 类 较 多, 如 三 十 烷 醇 核 苷 酸 复 硝 酚 钠 复 硝 酚 钾 等 其 结 构 如 下 : HCH 2 H H H H P 3 H 2 H 嘌 呤 或 嘧 啶 碱 嘌 呤 或 嘧 啶 -3 - 磷 酸 H 3 P CH 2 H H H H H H 嘌 呤 或 嘧 啶 碱 嘌 呤 或 嘧 啶 -5 - 磷 酸 (CH 2 ) 28 CH 2 H CH 2 CH 2 H 三 十 烷 醇 (triacontanol) 氯 化 胆 碱 (choline chloride) 226

a a a 2 2 2 复 硝 酚 钠 (sodium nitrophenolate) 核 苷 酸 (nucleotide) 为 核 酸 的 分 解 混 合 物, 即 嘌 呤 或 嘧 啶 -3 - 磷 酸 和 嘌 呤 或 嘧 啶 -5 - 磷 酸 核 苷 酸 主 要 生 理 作 用 为 : 促 进 细 胞 分 裂, 提 高 植 株 的 细 胞 活 力, 加 快 植 株 的 新 陈 代 谢, 从 而 表 现 为 促 进 根 系 增 多, 叶 色 浓 绿, 加 快 地 上 部 生 长 发 育, 提 高 产 量 用 于 籼 稻 提 高 产 量 还 可 用 于 黄 瓜 提 高 产 量 三 十 烷 醇 (triacontanol) 是 1975 年 美 国 密 执 安 大 学 园 艺 学 系 Ries, S. K. 从 苜 蓿 叶 中 首 先 分 离 出 来, 并 发 现 其 生 理 活 性 其 制 备 是 从 许 多 植 物 蜡 和 虫 蜡 ( 如 蜂 蜡 ) 中 提 取 出 来 的 目 前 也 有 人 工 合 成 产 品 三 十 烷 醇 是 一 种 广 谱 的 植 物 生 长 调 节 剂, 高 浓 度 时 对 植 物 有 抑 制 作 用, 低 浓 度 则 促 进 植 物 生 长 三 十 烷 醇 具 有 增 加 植 物 体 多 酚 氧 化 酶 等 酶 的 活 性, 应 用 后 可 促 进 种 子 发 芽 发 根 及 花 芽 分 化, 改 善 细 胞 的 透 性 提 高 叶 绿 素 含 量, 增 加 叶 面 积, 增 加 光 合 作 用 和 同 化 作 用, 亦 能 增 加 结 实 率 改 善 品 质 和 提 早 成 熟 的 功 能 可 广 泛 用 于 多 种 作 物 增 产, 如 水 稻 小 麦 玉 米 花 生 大 豆 棉 花 等 及 蔬 菜 复 硝 酚 钠 (sodium nitrophenolate) 是 由 邻 硝 基 苯 酚 钠 对 硝 基 苯 酚 钠 和 5- 硝 基 邻 甲 氧 基 苯 酚 钠 复 合 而 成 复 硝 酚 钠 能 迅 速 渗 透 到 植 物 体 内, 以 促 进 细 胞 的 原 生 质 流 动, 加 快 植 物 发 根 速 度, 对 植 物 发 根 生 长 生 殖 及 结 果 等 发 育 阶 段 均 有 程 度 不 同 的 促 进 作 用 尤 其 对 于 花 粉 管 的 伸 长 的 促 进, 帮 助 受 精 结 实 的 作 用 尤 为 明 显 可 用 于 促 进 植 物 生 长 发 育 提 早 开 花 打 破 休 眠 促 进 发 芽 防 止 落 花 落 果 改 良 植 物 产 品 的 品 质 等 方 面 该 产 品 可 以 用 叶 面 喷 洒 浸 种 苗 床 灌 注 及 花 蕾 撒 布 等 方 式 进 行 处 理 由 于 其 与 植 物 激 素 不 同, 在 植 物 播 种 开 始 至 收 获 之 间 的 任 何 时 期, 皆 可 使 用 氯 化 胆 碱 (choline chloride, 甘 薯 膨 大 素 )1964 年 由 日 本 农 林 水 产 省 农 业 技 术 研 究 所 开 发, 后 日 本 三 菱 瓦 斯 化 学 公 司 北 兴 化 学 公 司 1987 年 注 册 作 为 植 物 生 长 调 节 剂 氯 化 胆 碱 可 由 植 物 根 茎 叶 吸 收, 很 快 传 导 至 作 用 部 位 其 生 理 作 用 可 抑 制 C 3 植 物 的 光 呼 吸, 促 进 根 系 发 育, 可 使 光 合 产 物 尽 可 能 多 地 累 积 到 块 茎 块 根 中, 从 而 增 加 产 量 改 善 品 种 主 要 用 于 甘 薯 水 稻 大 豆 玉 米 等 作 物 第 二 节 植 物 生 长 延 缓 剂 (Growth retardants) 植 物 生 长 延 缓 剂 不 抑 制 顶 端 分 生 组 织 的 生 长, 而 对 茎 部 亚 顶 端 分 生 组 织 的 分 裂 和 扩 大 有 抑 制 作 用, 因 而 它 只 使 节 间 缩 短 叶 色 浓 绿 植 株 变 矮, 而 植 株 形 态 正 常, 叶 片 数 目 节 数 及 顶 端 优 势 保 持 不 变 外 使 赤 霉 素 可 逆 转 植 物 生 长 延 缓 剂 的 效 应 植 物 生 长 延 缓 剂 品 种 较 多, 多 数 品 种 结 构 极 不 相 似, 现 对 主 要 品 种 加 以 分 述 : 227

CH 2 C H CH 2 C H 丁 酰 肼 (daminozide, 比 久 ) 甲 哌 鎓 (mepiquat chloride, 助 壮 素 ) CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 H 矮 壮 素 (chlormequat chloride,ccc) 吡 啶 醇 (pyripropanol) H C CH CH CH 2 多 效 唑 (paclobutrazol, PP 333 ) H C CH C CH 烯 效 唑 (uniconazole) 1. 矮 壮 素 ( 氯 化 氯 代 胆 碱,CCC) 矮 壮 素 是 美 国 氰 胺 公 司 1957 年 开 发 的 品 种 矮 壮 素 可 使 被 处 理 的 植 物 茎 部 缩 短, 减 少 节 间 距, 从 而 使 植 株 变 矮, 茎 杆 变 粗, 叶 色 变 绿, 叶 片 加 宽 加 厚, 增 加 抗 倒 伏 能 力 广 泛 用 于 小 麦 水 稻 棉 花 烟 草 玉 米 等 作 物 还 可 防 止 棉 花 落 铃, 增 加 马 铃 薯 及 甘 薯 的 产 量 矮 壮 素 延 缓 生 长 的 性 质 可 能 是 由 于 抑 制 了 赤 霉 素 的 合 成, 已 证 明 矮 壮 素 可 以 抑 制 稻 恶 苗 病 菌 产 生 赤 霉 素, 因 此, 矮 壮 素 对 高 等 植 物 的 作 用 是 竞 争 性 地 抑 制 赤 霉 素 的 作 用 矮 壮 素 抑 制 细 胞 伸 长, 而 不 抑 制 细 胞 分 裂 2. 丁 酰 肼 ( 比 久,B 9 ) 丁 酰 肼 是 美 国 橡 胶 公 司 于 1960 年 发 现 的 丁 酰 肼 可 以 被 植 物 根 茎 叶 吸 收, 并 在 植 物 体 内 运 转, 抑 制 细 胞 分 裂 素 和 生 长 素 的 活 性, 从 而 抑 制 细 胞 分 化, 使 纵 向 细 胞 变 短, 横 向 细 胞 增 大, 从 而 使 植 物 变 矮, 干 扰 赤 霉 素 的 合 成 丁 酰 肼 用 于 幼 树 新 梢 生 长 的 抑 制, 使 苹 果 树 节 间 缩 短, 枝 条 增 粗, 促 进 花 芽 分 化, 早 结 果 还 可 防 止 花 生 马 铃 薯 徒 长 使 菊 花 植 株 矮 化, 株 型 紧 凑, 也 可 用 于 蔬 菜 3. 甲 哌 鎓 ( 助 壮 素, 缩 节 胺 ) 甲 哌 鎓 可 通 过 植 物 叶 片 和 根 部 吸 收, 传 导 至 全 株, 可 降 低 植 株 体 内 的 赤 霉 素 活 性, 从 而 抑 制 细 胞 的 伸 长, 顶 芽 长 势 减 弱, 控 制 株 型 纵 横 生 长, 使 植 株 节 间 缩 短, 株 型 紧 凑, 叶 色 深 厚, 叶 228

面 积 减 少, 并 增 加 叶 绿 素 的 合 成, 可 防 止 植 株 旺 长, 推 迟 封 行 等 甲 哌 鎓 主 要 在 棉 花 上 应 用, 防 止 棉 花 徒 长, 防 止 蕾 铃 脱 落, 也 可 用 于 小 麦 防 倒 伏 用 于 葡 萄 柑 橘 桃 梨 枣 苹 果 等 果 树 防 止 新 梢 过 长 4. 吡 啶 醇 可 被 根 茎 叶 及 萌 发 的 种 子 吸 收 使 植 物 植 株 矮 化 茎 秆 变 粗 叶 面 积 增 大 及 刺 激 生 根 等 对 大 豆 花 生 向 日 葵 浸 种 处 理 或 盛 花 期 喷 施, 可 矮 化 植 株 增 产 5. 多 效 唑 (PP 333 ) 多 效 唑 可 以 通 过 植 物 的 根 茎 叶 吸 收, 其 通 过 抑 制 赤 霉 素 的 合 成, 减 少 细 胞 的 分 裂 和 伸 长 植 物 主 要 表 现 为 延 缓 生 长 矮 化 植 株 另 外, 多 效 唑 还 可 增 加 叶 绿 素 核 酸 蛋 白 质 含 量, 阻 滞 或 延 迟 植 物 衰 老, 增 加 抗 逆 性 多 效 唑 也 是 一 种 杀 菌 剂, 可 以 用 来 防 治 锈 病 白 粉 病 烯 效 唑 的 功 效 与 多 效 唑 相 同 第 三 节 植 物 生 长 抑 制 剂 (Growth inhibitors) 植 物 生 长 抑 制 剂 主 要 作 用 于 植 物 顶 端, 对 顶 端 分 生 组 织 具 有 强 烈 的 抑 制 作 用, 使 其 细 胞 的 核 酸 和 蛋 白 质 合 成 受 阻, 细 胞 分 裂 慢, 顶 端 停 止 生 长, 导 致 顶 端 优 势 的 丧 失 植 物 形 态 也 发 生 变 化, 如 侧 枝 数 目 增 加, 叶 片 变 小 等 这 种 抑 制 作 用 不 是 由 抑 制 赤 霉 素 引 起 的, 所 以 外 施 生 长 素 等 可 以 逆 转 这 种 抑 制 效 应, 而 外 施 赤 霉 素 则 无 效 ( 一 ) 脱 落 酸 的 结 构 与 应 用 植 物 生 长 抑 制 剂 中 最 典 型 的 代 表 是 脱 落 酸 (abscisic acid, 简 写 为 ABA) 1961 年 W. C. Liu 研 究 棉 花 幼 铃 脱 落 时, 从 成 熟 干 棉 壳 中 分 离 到 促 进 脱 落 的 物 质, 并 命 名 为 脱 落 素 1963 年 K. hkuma 和 F. T. Addicott 从 新 鲜 棉 花 幼 铃 中 分 离 纯 化 了 促 进 脱 落 的 物 质, 命 名 为 脱 落 素 Ⅱ 几 乎 同 时,C. F. Eagles 等 从 桦 树 叶 中 提 取 到 诱 导 枝 条 休 眠 的 物 质, 命 名 为 休 眠 素 1965 年,J. W. Cornforth 确 定 了 脱 落 素 Ⅱ 与 休 眠 素 是 同 一 种 物 质 1967 年 第 六 届 国 际 植 物 生 长 物 质 会 议 上, 正 式 命 名 为 脱 落 酸 脱 落 酸 的 化 学 结 构 如 下 : H CH 脱 落 酸 (abscisic acid,aba) 脱 落 酸 具 有 倍 半 萜 结 构,1978 年 F. Kienzl 等 首 先 人 工 合 成, 但 生 物 活 性 没 有 天 然 脱 落 酸 高 后 来 日 本 首 先 进 行 了 微 生 物 发 酵 生 产, 我 国 也 实 现 了 工 业 化 发 酵 生 产, 产 品 中 文 通 用 名 称 为 诱 抗 素 脱 落 酸 有 多 种 异 构 体, 微 生 物 发 酵 的 诱 抗 素 为 (+)-2- 顺,4- 反 脱 落 酸, 生 物 活 性 最 高 脱 落 酸 在 植 物 生 长 发 育 过 程 中, 其 主 要 功 能 是 诱 导 植 物 产 生 对 不 良 生 长 环 境 ( 逆 境 ) 的 抗 性, 如 诱 导 植 物 产 生 抗 旱 性 抗 寒 性 抗 病 性 耐 盐 性 等 用 浸 种 拌 种 包 衣 等 方 法 处 理 水 稻 229

种 子, 能 提 高 发 芽 率, 促 进 秧 苗 根 系 发 达, 增 加 有 效 分 蘖 数, 促 进 灌 浆, 增 加 秧 苗 抗 病 性 棉 花 烤 烟 油 菜 玉 米 小 麦 蔬 菜 等 有 效 应 的 报 道, 但 应 用 不 多 由 于 脱 落 酸 的 发 酵 成 本 较 高, 生 产 上 应 用 较 少 ( 二 ) 其 它 植 物 生 长 抑 制 剂 的 结 构 与 应 用 目 前 人 工 合 成 的 并 已 应 用 于 生 产 的 生 长 抑 制 剂 品 种 较 多, 仅 作 部 分 介 绍 I CH H H I I H C 三 碘 苯 甲 酸 整 形 素 抑 芽 丹 (2,3,5-tri-iodobenzoic acid,tiba) (chlorflurenol-methyl)(maleic hydrazide) F 3 C 2 C 2 H 5 CH 2 CH 2 F 氟 节 胺 (flumetralin, 抑 芽 敏 ) 疏 果 安 (carbaryl) 1. 三 碘 苯 甲 酸, 其 生 理 作 用 是 抑 制 植 物 生 长 素 的 传 导 或 减 低 植 株 体 内 的 生 长 素 浓 度, 因 而 可 抑 制 茎 尖 和 侧 枝 的 形 成, 阻 碍 节 间 伸 长, 使 植 株 变 矮, 增 加 分 蘖, 叶 片 增 厚 浓 绿, 顶 端 优 势 受 阻, 对 植 株 有 整 形 和 促 使 花 芽 形 成 的 作 用 2. 整 形 素, 也 是 一 种 生 长 素 传 导 抑 制 剂, 其 阻 碍 生 长 素 从 顶 芽 向 下 传 导, 减 弱 顶 端 优 势, 促 进 侧 芽 生 长, 形 成 丛 生 株, 并 抑 制 侧 根 形 成 3. 抑 芽 丹 ( 青 鲜 素 ), 是 1949 年 开 发 的 早 期 植 物 生 长 抑 制 剂, 其 主 要 生 理 作 用 是 抑 制 细 胞 分 裂, 但 不 妨 碍 细 胞 膨 大, 从 而 抑 制 植 物 芽 的 生 长 用 于 马 铃 薯 洋 葱 大 蒜 萝 卜 等 作 物, 防 止 贮 藏 期 发 芽 变 质, 也 用 于 棉 花 玉 米 杀 雄, 对 核 桃 女 贞 等 可 起 到 打 尖 修 剪 作 用 3. 氟 节 胺, 是 一 种 烟 草 侧 芽 抑 制 剂, 烟 草 打 顶 后 采 用 杯 淋 法 施 药 1 次, 即 可 抑 制 烟 草 腋 芽 发 生 直 至 收 获 4. 疏 果 安,20 世 纪 50 年 代 由 美 国 联 合 碳 化 公 司 开 发 主 要 用 于 苹 果 梨 大 年 疏 果 在 盛 花 后 14 天 应 用 除 上 述 介 绍 的 植 物 生 长 抑 制 剂 外, 在 生 产 上 应 用 的 品 种 还 有 调 节 膦 增 甘 膦 吲 熟 酯 等 另 外, 二 硝 基 苯 胺 类 除 草 剂 仲 丁 灵 二 甲 戊 乐 灵 在 烟 草 上 亦 广 泛 用 于 烟 芽 抑 制 剂 230

第 十 章 新 农 药 的 研 究 与 开 发 正 如 第 一 章 中 所 述, 我 们 强 调 有 害 生 物 综 合 治 理 (IMP), 提 倡 尽 量 采 用 非 化 学 防 治 的 办 法, 但 就 当 今 社 会 的 需 求 和 科 学 的 发 展 而 言, 在 目 前 及 今 后 一 个 相 当 长 的 历 史 时 期, 化 学 防 治 在 IMP 中 仍 然 占 主 导 地 位, 农 药 仍 然 是 植 物 保 护 主 要 的 物 质 基 础 农 药 是 动 态 发 展 的 特 殊 商 品, 新 品 种 总 要 不 断 地 取 代 老 品 种, 以 适 应 农 业 生 产 的 发 展 和 社 会 的 需 求 特 别 是 20 世 纪 80 年 代 以 来, 全 社 会 对 农 药 的 属 性 提 出 了 更 为 苛 刻 的 要 求, 简 单 说 来 就 是 生 物 活 性 高 对 非 靶 标 生 物 安 全 和 环 境 相 容 性 好 因 此, 新 农 药 的 研 究 与 开 发 始 终 是 农 药 科 学 和 农 药 企 业 发 展 的 原 动 力 我 国 在 加 入 WT 后, 为 了 应 对 知 识 产 权 保 护 的 新 情 况, 及 时 调 整 了 我 国 农 药 产 业 的 发 展 方 针, 逐 渐 由 仿 制 转 向 创 制 到 目 前 为 止, 已 有 20 余 个 我 国 自 主 开 发 的 新 农 药 获 得 临 时 登 记, 标 志 着 我 国 新 农 药 的 研 发 已 进 入 一 个 崭 新 的 阶 段 新 农 药 的 研 究 与 开 发 是 一 项 复 杂 的 系 统 工 程, 涉 及 化 学 化 工 生 物 农 学 医 学 和 环 境 科 学 等 众 多 学 科, 需 要 多 学 科 的 专 家 分 工 协 作, 按 照 严 密 组 织 的 工 作 程 序, 进 行 系 统 的 研 究 和 试 验 新 农 药 的 研 制 过 程 大 体 上 可 分 为 研 究 与 开 发 两 个 阶 段 在 研 究 阶 段, 主 要 目 的 是 从 大 量 的 化 合 物 中 筛 选 出 新 的 农 药 活 性 化 合 物, 发 现 先 导 化 合 物, 经 结 构 优 化, 筛 选 供 开 发 的 候 选 化 合 物 在 开 发 阶 段, 则 主 要 是 对 候 选 化 合 物 进 行 开 发 试 验 和 安 全 性 评 价, 最 后 选 定 农 药 新 品 种, 进 行 工 业 化 开 发 并 商 业 化 第 一 节 化 学 合 成 与 工 艺 研 究 一 先 导 化 合 物 的 发 现 和 优 化 选 定 正 确 的 先 导 化 合 物, 是 新 农 药 研 究 与 开 发 的 核 心 环 节 创 制 一 个 新 的 农 药 品 种 要 耗 费 上 亿 美 元 的 巨 额 资 金, 但 这 些 经 费 大 部 分 花 在 后 期 的 开 发 阶 段 如 果 在 前 期 研 究 阶 段 能 正 确 选 定 先 导 化 合 物, 则 有 可 能 用 相 对 少 的 人 力 和 资 金 投 入, 就 能 使 新 农 药 开 发 成 功 相 反, 如 果 选 错 了 先 导 化 合 物, 则 会 导 致 后 期 开 发 失 败 而 造 成 人 力 和 资 金 的 巨 大 浪 费 因 此, 发 现 和 选 定 先 导 化 合 物 对 于 提 高 开 发 成 功 率 和 节 约 开 发 成 本 有 重 大 意 义 所 谓 先 导 化 合 物 (lead compound), 是 指 通 过 生 物 测 定, 从 众 多 的 候 选 化 合 物 中 发 现 和 选 定 的 具 有 某 种 农 药 活 性 的 新 化 合 物, 一 般 具 有 新 颖 的 化 学 结 构, 并 有 衍 生 化 和 改 变 结 构 的 发 展 能 力, 可 以 用 作 起 始 研 究 模 型, 经 过 结 构 优 化, 开 发 出 受 专 利 保 护 的 新 农 药 品 种 发 现 先 导 化 合 物 的 主 要 途 径 有 : ( 一 ) 随 机 筛 选 (Random screening) 这 种 途 径 的 基 础 是 直 接 针 对 作 物 的 害 虫 病 原 物 和 杂 草, 活 体 筛 选 供 试 化 合 物 的 可 能 活 性 用 这 种 方 法 发 现 的 活 性 化 合 物 完 全 是 依 靠 机 遇, 化 合 物 活 性 和 生 化 机 制 是 不 可 预 测 的 例 如 除 虫 脲 和 其 它 苯 甲 酰 苯 基 脲 类 化 合 物 是 以 敌 草 腈 和 敌 草 隆 化 学 结 构 为 基 础 设 计 的 除 草 剂 结 构 而 合 成 的, 然 而 在 活 性 筛 选 中 却 意 想 不 到 地 发 现 了 它 独 特 的 杀 虫 活 性 231

近 年 来, 随 机 筛 选 的 重 点 放 在 具 有 新 颖 化 学 结 构 的 化 合 物 方 面, 特 别 是 :1 在 分 子 中 引 入 过 去 农 药 分 子 中 少 见 的 元 素, 如 氟 硅 锡 等 原 子 或 基 团, 特 别 是 含 氟 基 团 的 引 入, 往 往 可 明 显 提 高 活 性, 近 年 来 获 得 很 大 成 功 2 新 型 杂 环 化 合 物 由 于 杂 环 化 合 物 结 构 多 种 多 样, 潜 力 很 大, 有 些 杂 环 可 能 有 独 特 的 作 用 机 制 和 意 想 不 到 的 生 物 活 性, 近 年 来 同 样 获 得 很 大 成 功 随 机 筛 选 的 优 点 是 思 路 广 阔, 发 现 新 颖 化 学 结 构 及 新 型 生 物 活 性 的 机 会 较 多 缺 点 是 工 作 量 大, 相 对 成 功 率 很 低, 特 别 是 进 入 20 世 纪 80 年 代 以 来, 靠 随 机 筛 选 发 现 新 的 先 导 化 合 物 是 越 来 越 困 难 了 尽 管 如 此, 这 种 方 法 仍 是 目 前 采 用 的 创 制 新 农 药 的 基 本 方 法 ( 二 ) 类 推 合 成 (Analogue synthesis) 类 推 合 成 即 对 已 经 开 发 的 活 性 先 导 化 合 物 进 行 衍 生 合 成, 开 发 新 的 农 药 品 种 或 发 现 新 的 二 次 先 导 化 合 物, 这 样 合 成 出 来 的 化 合 物 就 是 模 仿 分 子 (me-too molecules) 这 种 途 径 在 磺 酰 脲 类 除 草 剂 三 唑 类 杀 菌 剂 有 机 磷 类 杀 虫 剂 拟 除 虫 菊 酯 类 杀 虫 剂 的 开 发 中 获 得 普 遍 成 功 这 种 办 法 最 省 时 省 力 投 资 小 收 益 大, 但 很 难 发 现 有 新 的 作 用 机 制 的 新 型 先 导 化 合 物 ( 三 ) 天 然 产 物 模 型 (Bioactive natural product model) 天 然 产 物 作 为 一 种 途 径 即 从 天 然 存 在 的 化 学 品 中 获 得 具 有 生 物 活 性 的 先 导 化 合 物 如 从 沙 蚕 中 获 得 杀 虫 先 导 化 合 物 沙 蚕 毒 素, 然 后 进 行 类 推 合 成 开 发 出 杀 螟 丹 杀 虫 双 杀 虫 单 杀 虫 磺 杀 虫 环 等 最 有 名 的 当 然 是 从 天 然 除 虫 菊 中 发 现 除 虫 菊 素 这 样 的 杀 虫 先 导 化 合 物, 然 后 类 推 合 成, 开 发 出 当 今 几 十 个 高 效 拟 除 虫 菊 酯 类 杀 虫 剂 品 种 天 然 产 物 毒 扁 豆 碱 通 常 认 为 是 合 成 稳 定 的 氨 基 甲 酸 酯 类 杀 虫 剂 的 先 导 化 合 物, 从 而 经 设 计 改 造 合 成 了 西 维 因 速 灭 威 异 丙 威 害 扑 威 克 百 威 和 涕 灭 威 等 从 天 然 产 物 模 型 发 现 先 导 化 合 物 有 利 的 一 面 是 天 然 产 物 可 提 供 多 种 新 颖 独 特 的 分 子 结 构, 筛 选 的 范 围 较 广, 成 功 率 较 高, 可 提 供 多 种 新 型 的 作 用 方 式 以 杀 虫 活 性 物 质 为 例, 除 对 昆 虫 的 毒 杀 作 用 外, 还 可 能 有 忌 避 作 用 抗 产 卵 作 用 拒 食 作 用 干 扰 生 长 发 育 影 响 行 为 控 制 等 作 用 天 然 产 物 本 身 有 较 好 的 环 境 相 容 性 但 也 有 不 利 的 一 面, 许 多 天 然 产 物 的 化 学 结 构 过 于 复 杂, 用 作 先 导 化 合 物 进 行 模 拟 合 成 或 结 构 优 化 时 难 度 较 大 ; 许 多 天 然 产 物 在 生 物 体 内 含 量 甚 微, 显 示 的 生 物 活 性 不 高, 增 加 生 物 筛 选 的 困 难, 容 易 漏 筛 ; 许 多 天 然 产 物 以 多 组 分 混 合 物 形 式 存 在, 相 当 一 部 分 对 光 和 热 不 稳 定, 给 有 效 成 分 的 分 离 和 结 构 鉴 定 带 来 困 难 但 总 体 来 说, 天 然 产 物 模 型 是 发 现 先 导 化 合 物 的 重 要 途 径, 近 20 年 来 一 直 是 农 药 化 学 研 究 的 热 门 课 题 ( 四 ) 生 物 合 理 设 计 (Biorational design) 以 靶 标 生 物 体 生 命 过 程 中 某 个 关 键 的 生 理 生 化 作 用 机 制 为 研 究 模 型, 人 为 设 计 合 成 干 扰 此 作 用 机 制 的 化 合 物, 从 中 筛 选 出 先 导 化 合 物, 然 后 进 行 结 构 优 化 开 发 生 物 合 理 设 计 的 总 体 思 维 可 分 为 下 述 三 步 ( 以 杀 虫 剂 为 例 ): 第 一 步 : 研 究 昆 虫 的 某 一 生 化 途 径, 该 途 径 对 昆 虫 而 言 是 生 命 攸 关 的 研 究 该 途 径 的 某 一 环 节, 该 环 节 是 易 受 攻 击 的 生 命 过 程 的 薄 弱 环 节, 如 果 干 扰 这 一 环 节, 昆 虫 将 死 亡 第 二 步 : 研 究 如 何 干 扰 上 述 的 那 个 环 节, 即 研 究 干 扰 的 机 制 昆 虫 生 化 途 径 几 乎 都 和 许 多 酶 系 或 受 体 有 关, 如 果 干 扰 某 种 酶 系 或 受 体, 则 这 一 生 化 途 径 将 中 断, 昆 虫 就 会 死 亡 第 三 步 : 根 据 研 究 清 楚 的 靶 标 ( 酶 或 受 体 ), 人 为 地 设 计 这 种 靶 标 的 抑 制 剂, 合 成 筛 选 出 的 杀 虫 剂 就 是 生 物 合 理 设 计 的 杀 虫 剂 232

生 物 合 理 设 计 可 分 为 已 知 靶 标 结 构 的 分 子 设 计 和 未 知 靶 标 结 构 的 分 子 设 计 由 于 农 药 在 生 物 体 内 的 作 用 靶 标 通 常 都 是 一 些 生 物 大 分 子 ( 酶 核 酸 受 体 等 ), 它 们 的 三 维 结 构 在 一 定 程 度 上 决 定 了 一 个 有 效 药 物 分 子 在 化 学 结 构 上 的 要 求 因 此, 在 已 知 靶 标 三 维 结 构 的 情 况 下, 科 学 家 就 可 以 从 空 间 及 电 性 等 方 面 出 发, 在 分 子 和 电 子 水 平 上 探 索 药 物 和 靶 标 的 相 互 作 用 及 构 效 关 系, 进 而 采 用 数 据 库 搜 索 连 接 法 原 子 生 长 及 碎 片 生 长 等 方 法 进 行 药 物 分 子 设 计 由 于 这 种 方 法 是 从 靶 标 的 三 维 结 构 出 发 直 接 设 计 药 物 分 子, 因 此 这 种 设 计 又 称 为 直 接 设 计 但 目 前 绝 大 多 数 靶 标 的 三 维 结 构 并 不 清 楚 在 这 种 情 况 下 就 只 能 依 靠 诸 如 分 子 学 量 子 化 学 等 理 论 计 算 方 法 二 维 或 三 维 定 量 构 效 关 系 分 析 及 非 线 性 定 量 构 效 关 系 分 析 等 手 段, 对 不 同 结 构 类 型 但 具 有 相 同 作 用 靶 标 的 药 物 分 子 进 行 系 统 的 构 效 关 系 研 究, 提 取 出 共 同 的 药 效 基 团, 进 而 反 推 靶 标 的 三 维 结 构 以 指 导 药 物 分 子 设 计 这 是 以 假 想 的 靶 标 三 维 结 构 间 接 地 设 计 药 物 分 子, 因 此 这 种 设 计 又 称 为 间 接 设 计 上 述 4 种 途 径 不 是 孤 立 的, 而 是 相 互 联 系 的 事 实 上 无 论 采 用 何 种 途 径 发 现 先 导 化 合 物 后, 必 然 要 经 过 系 统 的 结 构 修 饰, 获 得 一 系 列 类 似 化 合 物, 这 个 过 程 称 为 先 导 优 化 (lead optimigation), 从 中 筛 选 出 可 供 商 品 开 发 的 候 选 化 合 物 同 时 在 优 化 过 程 中, 由 于 一 次 先 导 化 合 物 经 过 较 大 的 结 构 改 变, 包 括 分 子 骨 架 的 改 变, 可 能 产 生 二 次 先 导 化 合 物 这 样 反 复 进 行 多 次 结 构 改 造, 产 生 更 高 层 次 的 先 导 化 合 物, 这 个 过 程 称 为 先 导 展 开 (lead development) 这 样, 从 一 个 原 始 的 先 导 化 合 物 就 可 展 开 产 生 多 个 层 次 的 先 导 化 合 物, 进 而 优 化 获 得 多 个 候 选 化 合 物, 使 商 品 开 发 成 功 的 机 会 大 为 增 加 二 小 试 研 究 和 中 试 研 究 在 先 导 化 合 物 发 现 及 优 化 阶 段, 化 学 合 成 的 目 的 是 尽 快 获 得 化 合 物 纯 品 提 供 作 生 物 筛 选, 并 不 计 较 合 成 反 应 的 收 率 多 少 和 成 本 高 低 ; 而 在 小 试 研 究 (laboratory research) 阶 段, 其 目 的 在 于 选 择 适 合 于 选 定 化 合 物 工 业 生 产 的 合 成 路 线, 工 艺 条 件 和 设 备, 尽 可 能 提 高 质 量 和 收 率, 并 提 出 分 析 方 法, 三 废 治 理 措 施 等, 结 合 药 效, 急 性 和 亚 急 性 毒 性 试 验 结 果, 为 中 试 验 研 究 提 供 依 据 小 试 中 的 化 学 合 成 及 工 艺 研 究 包 括 下 列 内 容 : (1) 选 择 合 成 路 线 对 某 一 选 定 化 合 物 的 主 要 合 成 路 线 进 行 分 析 和 试 验, 通 过 原 料 来 源 设 备 条 件 能 量 消 耗 反 应 收 率 成 本 等 综 合 比 较, 选 出 工 业 上 合 理 的 工 艺 路 线 和 合 成 方 法, 并 完 成 探 索 合 成 试 验 (2) 合 成 条 件 优 化 对 影 响 质 量 和 收 率 的 各 主 要 因 素, 原 料 配 比 加 料 顺 序 催 化 剂 种 类 和 用 量, 反 应 物 料 的 浓 度 反 应 温 度 和 压 力 反 应 时 间 及 必 要 的 宏 观 动 力 学 研 究 等 进 行 优 选, 确 定 优 化 反 应 条 件, 并 多 次 实 验 证 实 (3) 测 定 和 合 成 反 应 有 关 的 理 化 数 据, 如 热 量 黏 度 等, 为 设 备 选 型 及 进 一 步 的 工 业 性 试 验 提 供 依 据 (4) 制 定 原 料 中 间 体 产 品 的 分 析 方 法 (5) 进 行 物 料 能 量 衡 算, 初 步 评 价 其 经 济 效 益 (6) 提 供 适 量 合 格 产 品 进 行 田 间 药 效 试 验 评 价 和 安 全 性 评 价 中 试 研 究 即 中 间 试 验 (scale up) 是 在 小 试 研 究 的 基 础 上 进 行 的, 包 括 下 列 内 容 : 233

(1) 验 证 小 试 结 果 (2) 根 据 工 程 放 大 的 需 要, 建 立 一 定 规 模 的 中 间 试 验 装 置 ( 全 流 程 或 单 元 操 作 ), 考 验 工 艺 流 程 的 合 理 性 和 操 作 条 件 的 可 靠 性, 测 定 物 料 平 衡 热 量 平 衡 及 制 定 过 程 控 制 方 案 (3) 主 要 设 备 材 质 选 择 和 设 备 选 型 (4) 较 长 周 期 稳 定 和 连 续 运 转 (5) 三 废 治 理 方 案 (6) 原 材 料 中 间 体 及 产 品 的 分 析 方 法 和 建 立 产 品 质 量 标 准 (7) 产 品 应 用 研 究 (8) 中 试 技 术 及 中 间 评 价 (9) 基 础 设 计 与 最 终 评 价 新 农 药 研 究 开 发 程 序 可 简 单 归 结 为 : 小 试 研 究 ( 基 础 研 究 ) 概 念 设 计 中 间 试 验 ( 过 程 研 究 ) 基 础 设 计 ( 工 业 规 模 ) 第 二 节 生 物 筛 选 与 作 用 机 理 一 生 物 筛 选 在 新 农 药 研 究 与 开 发 中 的 意 义 生 物 筛 选 (Biological screeming) 的 含 义 是 : 采 取 一 定 的 可 重 复 的 方 法 和 步 骤, 用 一 定 剂 量 的 候 选 化 合 物 处 理 供 试 生 物 材 料, 根 据 供 试 生 物 材 料 的 反 应 并 经 过 特 定 的 统 计 分 析 后, 选 出 有 效 化 合 物 供 进 一 步 商 品 化 开 发, 或 作 为 先 导 化 合 物 进 一 步 研 究 生 物 测 定 工 作 贯 穿 于 新 农 药 研 究 与 开 发 的 始 终, 其 意 义 在 于 : 要 从 众 多 的 供 试 化 合 物 中 发 现 先 导 化 合 物, 必 须 依 赖 生 物 筛 选 提 供 的 各 化 合 物 的 生 物 活 性 信 息 ; 在 先 导 优 化 及 分 子 设 计, 特 别 是 构 效 关 系 研 究 中 必 须 要 依 赖 生 物 筛 选 提 供 定 量 活 性 资 料 ( 毒 力 ); 对 候 选 化 合 物 也 必 须 依 赖 生 物 筛 选 结 果 对 其 是 否 有 商 品 化 开 发 价 值 作 出 评 价 此 外, 生 物 筛 选 还 可 提 供 毒 理 学 数 据, 而 这 些 毒 理 学 数 据 反 过 来 又 给 新 农 药 研 究 与 开 发 提 供 新 的 思 路 因 此, 生 物 筛 选 是 新 农 药 研 究 与 开 发 的 重 要 组 成 部 分, 生 物 筛 选 的 成 败 关 系 到 新 农 药 研 究 与 开 发 的 成 败 在 国 外, 一 些 大 的 农 药 公 司 都 有 专 门 的 生 物 筛 选 部, 配 备 有 现 代 化 的 生 物 筛 选 设 备 和 训 练 有 素 的 专 业 技 术 人 员 二 供 筛 选 的 生 物 材 料 生 物 筛 选 有 两 种 模 式, 即 定 向 筛 选 和 广 泛 筛 选 定 向 筛 选 有 预 定 目 标, 即 针 对 特 定 的 有 害 生 物 进 行 筛 选 如 防 治 棉 铃 虫 药 剂 筛 选, 防 治 白 粉 病 药 剂 筛 选, 卫 生 杀 虫 剂 筛 选 等 广 泛 筛 选, 又 称 普 筛, 是 一 种 没 有 限 定 和 预 期 目 标 的 筛 选 在 新 农 药 研 究 与 开 发 工 作 中, 尤 其 是 在 前 期 的 研 究 阶 段, 生 物 筛 选 主 要 是 普 筛 但 是 普 筛 并 不 是 漫 无 目 地 的 盲 目 测 试, 而 是 根 据 供 试 化 合 物 的 分 子 结 构 理 化 性 质 和 类 似 化 合 物 已 有 的 生 物 活 性 资 料, 综 合 分 析 后 选 定 若 干 种 生 物 材 料, 而 且 这 些 生 物 材 料 的 选 择 还 应 参 考 下 述 两 个 原 则 : (1) 在 室 内 人 为 环 境 条 件 下, 应 用 较 简 便 快 捷 的 繁 殖 技 术, 可 保 证 全 年 定 时 大 量 供 应, 不 受 季 节 性 限 制 234

(2) 应 是 广 泛 发 生 危 害 的 主 要 农 林 有 害 生 物, 具 有 重 要 的 经 济 意 义 而 且 在 分 类 地 位 上 有 一 定 代 表 性 不 同 的 国 家 和 地 区, 不 同 的 农 药 公 司 或 不 同 的 实 验 室 都 有 各 自 选 定 的 生 物 材 料, 而 且 一 经 选 定, 不 会 轻 易 变 动 建 议 采 用 下 列 虫 螨 作 为 杀 虫 活 性 筛 选 试 虫 : 东 方 粘 虫 (Mythimna separata) 幼 虫 小 菜 蛾 (Plutella xylostella) 幼 虫 豆 蚜 (Aphis craccivora) 无 翅 成 蚜 截 形 叶 螨 (Tetranychus truncatus) 成 螨 建 议 采 用 下 列 病 原 菌 作 为 杀 菌 活 性 供 试 病 原 菌 : 番 茄 灰 霉 病 菌 (Botrytis cinerea) 分 生 孢 子 水 稻 稻 瘟 病 菌 (Pyricularia grisea) 分 生 孢 子 苹 果 炭 疽 病 菌 (Colletotrichum gloeosporioides) 分 生 孢 子 西 瓜 枯 萎 病 菌 (Fusarium oxysporum f.sp. niveum) 分 生 孢 子 小 麦 条 锈 病 菌 (Puccinia striiformis f. sp. tritici) 夏 孢 子 黄 瓜 霜 霉 病 菌 (Pseudoperonospora cubensis) 孢 子 囊 白 菜 软 腐 病 菌 (Erwinia carotovora) 茄 青 枯 病 菌 (Burkholderia solanacearum) 马 铃 薯 环 腐 病 菌 (avibacter michiganense subsp. sepedonicum) 枯 草 芽 孢 杆 菌 (Bacillus subtilis) 建 议 采 用 下 列 植 物 种 子 作 除 草 活 性 供 试 植 物 : 反 枝 苋 (Amaranthus retroflexus) 种 子 油 菜 (Brassica campestris) 种 子 狗 尾 草 (Setaria faberi) 种 子 小 麦 (Triticum aestivum) 种 子 三 筛 选 方 法 ( 一 ) 初 筛 初 筛 在 室 内 进 行, 包 括 离 体 测 试 和 盆 栽 测 试 初 筛 一 般 只 设 计 供 试 化 合 物 的 1~3 个 剂 量 ( 浓 度 ) 作 用 于 供 试 生 物 初 筛 观 察 供 试 化 合 物 有 无 生 物 活 性, 何 种 生 物 活 性, 大 致 的 活 性 强 度 1. 杀 虫 活 性 初 筛 方 法 推 荐 4 种 方 法 进 行 杀 虫 活 性 初 筛 : (1) 饲 料 混 毒 法 将 待 测 样 品 和 试 虫 人 工 饲 料 或 半 人 工 饲 料 混 合 ( 一 般 设 计 1000µg/g 和 235

100µg/g 两 个 剂 量 ), 接 入 初 孵 幼 虫 饲 养 7d, 其 间 观 察 试 虫 的 反 应 症 状, 并 分 别 于 接 虫 后 1d 3d 和 7d 检 查 死 亡 率, 第 7 天 称 活 虫 体 重, 并 与 对 照 比 较 (2) 叶 片 浸 药 饲 虫 法 叶 片 浸 药 饲 虫 法 的 基 本 原 理 是 将 待 测 样 品 溶 于 丙 酮 或 二 甲 亚 砜, 再 以 水 稀 释, 或 将 样 品 作 成 乳 剂 以 水 稀 释 ( 一 般 设 计 5000µg/mL 1000µg/mL 和 100µg/mL 三 个 浓 度 ), 将 试 虫 喜 食 的 叶 片 浸 3~5s 后 取 出 晾 干, 饲 喂 3 龄 幼 虫 3d, 其 间 观 察 记 载 试 虫 的 反 应 ( 如 存 活 取 食 爬 行 蜕 皮 等 ) 上 述 两 种 方 法 中, 药 剂 ( 样 品 ) 主 要 随 试 虫 取 食 而 进 入 昆 虫 消 化 系 统, 然 后 进 入 血 淋 巴, 但 也 有 部 分 药 剂 可 能 由 于 试 虫 爬 行 取 食 和 载 毒 饲 料 接 触 而 穿 透 表 皮 进 入 昆 虫 体 内, 即 以 胃 毒 为 主 触 杀 为 辅 在 饲 料 混 毒 法 中, 试 虫 为 初 孵 幼 虫, 个 体 差 异 小, 一 般 较 敏 感 ; 在 叶 片 浸 药 饲 虫 法 中, 试 虫 为 3 龄 幼 虫, 个 体 大, 易 于 观 察 (3) 点 滴 法 以 微 量 点 滴 器 或 毛 细 管 点 滴 器 在 每 个 试 虫 个 体 的 某 一 部 位 点 滴 相 同 体 积 的 不 同 浓 度 的 药 液, 在 正 常 饲 养 条 件 下 饲 养 24h 或 48h 后 检 查 死 亡 率 点 滴 的 药 液 体 积 视 虫 体 大 小 而 定,3 龄 粘 虫 小 菜 蛾 幼 虫 可 点 滴 0.2µL, 而 豆 蚜 可 点 滴 0.02~0.04µL (4) 药 液 浸 虫 法 将 供 试 样 品 均 匀 地 分 散 在 水 中, 并 稀 释 至 一 定 浓 度, 把 豆 蚜 或 叶 螨 连 同 寄 主 植 物 叶 片 浸 入 药 液 3~5s 后 取 出 用 吸 水 纸 吸 取 多 余 药 液, 正 常 饲 喂 24h 或 48h 后 检 查 死 亡 率 2. 杀 菌 活 性 初 筛 方 法 离 体 活 性 初 筛 采 用 下 述 3 种 方 法 : (1) 抑 制 菌 丝 生 长 速 率 法 抑 制 菌 丝 生 长 速 率 法 属 于 含 毒 介 质 培 养 法, 其 原 理 是 将 不 同 浓 度 的 药 液 和 融 化 的 培 养 基 混 合 均 匀, 用 这 种 带 毒 培 养 基 培 育 供 试 病 菌, 以 病 菌 菌 丝 生 长 的 速 率 来 评 价 供 试 化 合 物 的 杀 菌 活 性 (2) 抑 制 孢 子 萌 发 法 抑 制 孢 子 萌 发 法 的 原 理 是 将 供 试 药 剂 附 着 在 载 玻 片 或 其 他 平 面 上, 然 后 滴 加 供 试 病 原 菌 孢 子 悬 浮 液 ( 亦 可 将 孢 子 悬 浮 液 和 一 定 浓 度 的 药 液 混 合 后 滴 加 在 玻 片 上 ), 在 保 温 保 湿 条 件 下 培 育 一 定 时 间 后 镜 检, 以 孢 子 的 萌 发 率 评 价 供 试 化 合 物 的 杀 菌 活 性 (3) 抑 菌 圈 法 抑 菌 圈 法 即 水 平 扩 散 法, 其 原 理 是 在 已 经 接 种 供 试 菌 ( 通 常 为 细 菌 ) 的 琼 脂 培 养 基 表 面, 利 用 各 种 方 法 使 供 试 药 剂 和 培 养 基 接 触, 在 适 当 温 度 下 培 养 一 定 时 间, 由 于 药 剂 的 渗 透 扩 散 作 用, 施 药 部 位 周 围 的 细 菌 被 杀 死 或 受 到 抑 制, 从 而 产 生 抑 菌 圈 抑 菌 圈 的 透 明 程 度 及 抑 菌 圈 大 小 可 以 评 价 供 试 化 合 物 的 杀 菌 活 性 离 体 筛 选 的 优 点 是 条 件 易 于 控 制 操 作 简 便 迅 速, 适 合 大 量 样 品 的 初 筛 ; 其 缺 点 是 和 大 田 病 害 实 际 防 治 相 差 甚 远 此 外, 有 些 化 合 物 本 身 并 无 杀 菌 活 性, 但 进 入 植 物 体 内 可 诱 导 该 植 物 产 生 防 御 性 物 质 从 而 达 到 防 治 病 害 目 的 在 这 种 情 况 下, 如 果 仅 采 用 离 体 筛 选, 必 然 会 漏 筛 盆 栽 试 验 法 ( 活 体 筛 选 ) 则 可 克 服 离 体 筛 选 的 不 足 但 盆 栽 试 验 相 对 繁 琐 筛 选 周 期 长, 在 大 量 样 品 初 筛 阶 段, 只 有 设 备 先 进 的 实 验 室 才 有 可 能 将 盆 栽 试 验 法 作 为 杀 菌 活 性 初 筛 的 评 价 方 法 3. 除 草 活 性 初 筛 方 法 除 草 活 性 测 定 方 法 虽 然 很 多, 但 概 括 起 来 可 将 这 些 方 法 因 评 判 参 数 不 同 而 划 分 为 三 类, 即 种 子 萌 发 鉴 定 法 植 物 生 长 量 鉴 定 法 及 生 理 指 标 鉴 定 法 作 为 初 筛, 可 采 用 下 述 两 种 方 法 : 236

(1) 水 琼 脂 培 养 基 法 该 法 的 原 理 是 将 供 试 植 物 种 子 播 种 于 含 有 一 定 浓 度 的 供 试 样 品 培 养 基 中, 培 养 一 段 时 间 后 检 查 供 试 样 品 对 供 试 植 物 种 子 萌 发 的 影 响 及 幼 根 幼 芽 生 长 的 影 响 这 种 筛 选 方 法 灵 敏 直 观, 不 足 之 处 是 不 适 合 测 定 其 作 用 机 制 是 抑 制 光 合 作 用 的 样 品 (2) 小 麦 去 胚 乳 法 其 原 理 是 早 期 人 工 将 麦 苗 剥 离 胚 乳, 使 幼 苗 直 接 生 长 在 含 供 试 样 品 的 培 养 液 中, 幼 苗 不 再 有 胚 乳 供 应 养 分, 只 能 独 立 进 行 光 合 作 用 以 补 充 自 身 营 养, 而 许 多 光 合 作 用 抑 制 剂 只 有 在 植 物 种 子 萌 发 后 能 独 立 进 行 光 合 作 用 时 才 可 发 挥 作 用 该 方 法 除 去 了 胚 乳 的 影 响, 因 此 是 测 定 光 合 作 用 抑 制 剂 较 灵 敏 的 方 法 目 前, 国 外 除 草 剂 活 性 初 筛 大 多 数 采 用 盆 栽 测 试 样 品 处 理 通 常 分 为 芽 前 土 表 处 理 混 土 处 理, 芽 后 茎 叶 处 理 和 淹 水 条 件 下 用 滴 管 将 样 品 滴 入 土 壤 中 4 种 处 理 方 法 ( 二 ) 复 筛 经 过 初 筛 后, 绝 大 多 数 供 试 化 合 物 被 淘 汰, 少 数 化 合 物 进 入 复 筛 阶 段 复 筛 是 以 低 于 初 筛 的 浓 度 对 初 筛 中 保 留 下 来 的 样 品 作 进 一 步 的 测 试 一 般 采 用 5 个 浓 度, 求 出 LD50 LC50 或 ED50 EC50, 并 和 常 用 的 商 品 农 药 对 照, 以 评 价 是 否 可 进 入 田 间 小 区 试 验 ( 三 ) 田 间 小 区 药 效 试 验 田 间 小 区 药 效 试 验 是 在 田 间 条 件 下 对 室 内 复 筛, 特 别 是 盆 栽 试 验 结 果 的 进 一 步 考 核 和 筛 选 复 筛 ( 包 括 盆 栽 ) 都 是 在 室 内 人 工 控 制 条 件 下 进 行 的, 尽 管 现 代 化 温 室 可 以 模 拟 田 间 一 些 条 件, 但 毕 竟 和 田 间 条 件 有 较 大 区 别 影 响 药 效 的 因 素 主 要 有 3 个 :1 药 剂 : 虽 然 室 内 测 试 和 田 间 测 试 的 药 剂 本 身 可 以 完 全 相 同, 但 施 药 操 作 时 喷 撒 的 均 匀 度 覆 盖 度 沉 积 率 是 不 会 相 同 的 2 生 物 : 包 括 有 害 生 物, 特 别 是 昆 虫, 室 内 测 试 时 试 虫 的 龄 期 大 小 敏 感 度 都 比 较 一 致 ; 而 在 田 间, 无 法 做 到 龄 期 一 致, 敏 感 度 更 不 可 能 相 同 ; 室 内 种 植 的 杂 草 和 田 间 状 态 下 的 杂 草 其 群 落 组 成, 对 药 剂 的 抵 抗 能 力 相 差 很 大, 即 使 是 农 作 物, 室 内 田 间 同 样 差 异 很 大 3 环 境 条 件 : 田 间 的 温 度 湿 度 光 照 风 力 是 一 个 不 断 变 化 的 连 续 过 程, 再 好 的 计 算 机 控 制 技 术 也 难 以 将 室 内 的 环 境 条 件 模 拟 得 和 田 间 的 环 境 条 件 完 全 一 样 因 此, 只 有 通 过 多 点 田 间 小 区 药 效 试 验 才 能 确 证 一 个 化 合 物 是 否 可 能 商 品 化 四 作 用 方 式 及 作 用 机 理 研 究 农 药 对 有 害 生 物 的 作 用 方 式 是 多 种 多 样 的, 例 如 杀 虫 剂, 主 要 作 用 方 式 可 分 为 胃 毒 作 用 触 杀 作 用 熏 蒸 作 用 和 内 吸 作 用 以 及 对 行 为 的 影 响 等 了 解 供 试 化 合 物 的 主 要 作 用 方 式, 不 但 对 选 用 正 确 的 生 物 筛 选 方 法, 而 且 对 将 来 开 发 成 商 品 农 药 后 的 施 药 技 术 效 果 评 价 等 都 有 重 要 关 系 例 如, 一 个 化 合 物 只 有 胃 毒 作 用 而 无 触 杀 熏 蒸 及 内 吸 作 用, 那 么 在 生 物 筛 选 中, 试 虫 就 必 须 选 用 鳞 翅 目 鞘 翅 目 等 害 虫, 让 试 虫 在 取 食 饲 料 时 将 药 剂 摄 入 消 化 道, 如 果 选 用 蚜 虫 飞 虱 等 害 虫, 筛 选 工 作 就 无 法 进 行 同 样, 如 果 一 个 化 合 物 无 内 吸 作 用, 那 么 也 不 可 能 加 工 成 粒 剂 施 于 土 壤 中 防 治 作 物 上 的 蚜 螨 因 此, 在 生 物 筛 选 的 最 初 阶 段 就 应 测 定 供 试 化 合 物 主 要 有 哪 些 作 用 方 式, 这 一 点 在 新 农 药 开 发 中 十 分 重 要 关 于 作 用 机 理, 特 别 是 分 子 机 理 的 阐 明, 同 样 是 新 农 药 研 制 开 发 的 主 要 内 容, 但 这 一 部 分 工 作 是 在 开 发 工 作 的 后 期 进 行 作 用 机 理 的 研 究 反 过 来 又 可 给 新 农 药 创 制 带 来 许 多 新 的 思 想 新 的 启 示, 甚 至 提 供 新 的 途 径 如 前 所 述, 发 现 新 的 先 导 化 合 物 的 途 径 之 一 就 是 生 物 合 理 设 计, 而 生 物 合 理 设 计 的 基 础 是 对 作 用 机 理 的 深 刻 认 识 237

第 三 节 农 药 安 全 评 价 农 药 安 全 评 价 也 是 新 农 药 研 究 与 开 发 的 重 要 内 容 农 药 安 全 评 价 包 括 农 药 卫 生 毒 理 安 全 评 价 和 农 药 环 境 安 全 评 价 两 部 分 内 容 一 农 药 卫 生 毒 理 安 全 评 价 农 药 卫 生 毒 理 安 全 评 价 是 通 过 动 物 试 验 和 对 人 群 的 观 察, 来 阐 明 农 药 的 毒 性 及 其 潜 在 的 危 险 性, 其 目 的 是 为 保 护 人 类 健 康 和 制 定 预 防 措 施 提 供 理 论 依 据 完 整 的 农 药 毒 理 安 全 评 价 除 进 行 系 统 的 毒 性 试 验 外, 还 应 进 行 接 触 人 群 的 流 行 病 学 调 查 但 对 新 农 药 研 究 与 开 发 来 说 主 要 是 对 新 农 药 进 行 动 物 毒 性 试 验, 然 后 将 动 物 毒 性 试 验 资 料 进 行 定 性 定 量 评 价 后, 用 以 预 测 对 人 类 健 康 的 危 险 性 经 复 筛 的 活 性 化 合 物 被 选 定 具 有 继 续 深 入 研 究 的 价 值 时, 即 需 进 行 第 一 和 第 二 阶 段 的 毒 性 试 验, 其 结 果 作 为 评 定 是 否 再 继 续 进 行 开 发 的 依 据 在 活 性 化 合 物 的 制 备 药 效 第 一 和 第 二 阶 段 毒 性 以 及 技 术 经 济 等 方 面 的 评 价 认 为 有 商 业 开 发 价 值 并 准 备 进 行 中 试 和 大 田 药 效 试 验 时, 则 需 要 进 行 第 三 和 第 四 阶 段 毒 性 试 验, 并 根 据 试 验 结 果 评 价 该 化 合 物 是 否 可 作 为 商 品 农 药 使 用 各 阶 段 的 毒 性 试 验 内 容 如 下 : 第 一 阶 段 : 急 性 毒 性 试 验 包 括 急 性 经 口 毒 性 (LD 50) 试 验 ; 急 性 经 皮 毒 性 (LD 50) 试 验 ; 急 性 吸 入 毒 性 试 验 ( 适 用 于 挥 发 性 液 体 或 可 升 华 固 体 化 合 物 ); 眼 刺 激 试 验 ; 皮 肤 刺 激 试 验 及 皮 肤 致 敏 试 验 第 二 阶 段 : 亚 急 性 毒 性 试 验 包 括 蓄 积 毒 性 试 验 ; 原 核 细 胞 基 因 突 变 试 验 及 Ames 试 验 ; 体 细 胞 : 骨 髓 细 胞 微 核 试 验 或 骨 髓 细 胞 染 色 体 畸 变 分 析 任 选 一 项 生 殖 细 胞 : 睾 丸 细 胞 染 色 体 畸 变 分 析 或 显 性 致 死 试 验 任 选 一 项 亚 急 性 毒 性 试 验 对 动 物 的 染 毒 时 间 一 般 为 14~28d 第 三 阶 段 : 亚 慢 性 毒 性 试 验 包 括 90d 的 经 口 试 验 ;21d 经 皮 试 验 ;21d 或 28d 吸 入 试 验 ; 迟 发 性 神 经 毒 性 试 验 ; 两 代 繁 殖 试 验 ; 致 畸 试 验 和 代 谢 试 验 第 四 阶 段 : 慢 性 毒 性 试 验 大 鼠 2 年 喂 养 试 验, 或 小 鼠 1.5 年 喂 养 试 验 至 于 具 体 的 试 验 方 法 和 评 价 指 标, 可 参 考 卫 生 部 农 业 部 制 定 的 农 药 安 全 性 毒 理 学 评 价 程 序 二 农 药 环 境 安 全 评 价 在 新 农 药 研 究 与 开 发 过 程 中, 当 入 选 化 合 物 要 进 行 农 药 登 记 及 商 品 化 生 产 前 必 须 进 行 环 境 安 全 评 价 试 验 试 验 内 容 主 要 有 : ( 一 ) 环 境 行 为 环 境 行 为 是 供 试 化 合 物 在 环 境 中 发 生 的 各 种 物 理 和 化 学 现 象 的 总 称, 包 括 化 合 物 在 环 境 中 的 化 学 行 为 和 物 理 行 为 化 学 行 为 主 要 指 化 合 物 在 环 境 中 的 残 留 及 其 降 解 与 代 谢 过 程 ; 物 理 行 为 主 要 指 化 合 物 在 环 境 中 的 移 动 性 及 其 迁 移 扩 散 规 律 ( 二 ) 生 态 效 应 生 态 效 应 包 括 化 合 物 对 非 靶 标 生 物 的 毒 性 及 化 合 物 在 生 物 体 内 的 富 集 作 用 对 非 靶 标 生 物 的 毒 性 主 要 包 括 对 害 虫 天 敌 的 影 响 对 鱼 类 的 影 响 对 蚯 蚓 及 土 壤 微 生 物 的 影 响 对 蜜 蜂 对 家 蚕 的 影 响 对 鸟 类 的 影 响 等 具 体 试 验 方 法 及 评 价 指 标, 可 参 阅 国 家 环 保 局 南 238

京 环 境 科 学 研 究 所 编 写 的 化 学 农 药 环 境 安 全 评 价 试 验 准 则 第 四 节 农 药 管 理 和 农 药 登 记 一 农 药 管 理 及 其 意 义 农 药 管 理 是 为 了 保 证 农 药 质 量 防 止 农 药 生 产 经 营 使 用 过 程 中 对 人 畜 环 境 产 生 危 害, 使 其 在 农 林 牧 业 生 产 中 发 挥 最 大 效 益 而 制 定 的 法 律 法 规 或 技 术 规 范 由 国 家 立 法 机 关 制 定 和 颁 布 的 有 关 法 律, 对 农 药 生 产 经 营 使 用 等 方 面 进 行 全 面 管 理 ; 由 国 家 或 地 方 行 政 机 关 制 定 的 某 个 方 面 的 行 政 法 规 或 地 方 行 政 法, 也 具 有 强 制 性 的 约 束 力 ; 由 行 政 部 门 制 定 和 颁 布 的 某 些 技 术 规 范 则 对 农 药 生 产 经 营 使 用 有 指 导 作 用 而 无 法 律 约 束 力 农 药 是 一 类 非 常 特 殊 的 商 品 首 先, 农 药 是 现 代 社 会 发 展 离 不 开 的 商 品 人 口 的 增 长 经 济 的 发 展 都 需 要 提 供 更 多 的 粮 棉 油 等 农 副 产 品 为 此 就 必 须 防 除 病 虫 草 鼠 等 有 害 生 物, 而 且 在 相 当 长 的 一 个 历 史 阶 段, 农 药 仍 是 防 除 这 些 有 害 生 物 的 最 重 要 的 物 质 基 础 其 次, 农 药 是 有 毒 的 商 品 农 药 在 生 产 运 输 贮 存 和 使 用 过 程 中 可 能 会 造 成 人 畜 中 毒 造 成 对 非 靶 标 生 物 的 毒 害 及 对 环 境 的 污 染 此 外, 农 药 还 是 不 宜 长 期 贮 存 的 商 品, 不 能 过 剩 的 商 品, 必 须 有 计 划 的 生 产 销 售 和 使 用 因 此, 为 了 更 好 地 发 挥 农 药 应 有 的 作 用, 尽 可 能 减 少 其 副 作 用, 特 别 是 为 了 保 护 环 境, 保 障 人 类 健 康, 必 须 对 农 药 这 一 特 殊 的 商 品 进 行 全 面 管 理 二 国 内 外 农 药 管 理 概 况 法 国 1905 年 制 定 的 农 药 管 理 法 是 世 界 上 第 一 部 农 药 管 理 的 专 门 法 规, 标 志 着 世 界 农 药 管 理 法 制 化 的 开 始 随 后 美 国 加 拿 大 德 国 等 国 也 相 继 制 定 了 农 药 管 理 法 按 农 药 管 理 立 法 时 间 排 序, 世 界 上 农 药 管 理 工 作 起 步 较 早 的 10 个 国 家 分 别 是 : 法 国 (1905 年 ), 美 国 (1910 年 ), 加 拿 大 (1927 年 ), 德 国 (1937 年 ), 澳 大 利 亚 (1945 年 ), 奥 地 利 (1948 年 ), 日 本 (1948 年 ), 英 国 (1952 年 ), 瑞 士 (1955 年 ), 韩 国 (1955 年 ) 大 部 分 发 展 中 国 家 于 20 世 纪 60 年 代 后 开 始 实 施 系 统 的 农 药 管 理 工 作 联 合 国 粮 农 组 织 (FA) 早 于 1959 年 就 建 立 了 一 个 农 药 使 用 专 家 组, 开 始 重 视 农 药 管 理 问 题, 并 在 国 际 活 动 的 协 调 方 面 作 了 大 量 的 工 作 我 国 的 农 药 管 理 始 于 20 世 纪 60 年 代 1963 年 农 业 部 成 立 农 药 检 定 所, 当 时 的 主 要 任 务 是 监 督 和 检 验 农 药 产 品 的 质 量 1978 年 确 定 农 林 部 农 药 检 定 所 负 责 审 批 农 药 新 品 种 的 投 产 和 使 用, 复 审 农 药 老 品 种, 审 批 进 出 口 农 药 品 种, 督 促 检 查 农 药 质 量 和 安 全 合 理 使 用 农 药 1982 年 颁 布 中 华 人 民 共 和 国 农 药 管 理 条 例, 对 农 药 的 生 产 经 营 和 使 用 进 行 监 督 管 理, 是 我 国 比 较 系 统 的 第 一 部 农 药 管 理 法 令 1997 年 农 业 部 又 颁 布 了 农 药 管 理 条 例 实 施 办 法, 进 一 步 完 善 了 我 国 的 农 药 管 理 工 作 三 农 药 管 理 的 基 本 内 容 从 各 国 的 农 药 法 规 及 联 合 国 粮 农 组 织 (FA)1985 年 通 过 的 农 药 供 销 与 使 用 国 际 行 为 准 239

则 可 以 看 出, 农 药 管 理 的 基 本 内 容 如 下 : 1. 建 立 农 药 管 理 机 构 由 于 农 药 法 规 是 技 术 性 较 强 的 行 政 部 门 法 规, 因 而 除 了 确 定 政 府 主 管 监 督 工 作 的 行 政 部 门 外, 还 必 须 有 具 体 负 责 工 作 的 机 构, 而 且 农 药 涉 及 的 学 科 与 部 门 ( 农 业 环 保 化 工 卫 生 ) 较 多, 还 必 须 明 确 生 产 销 售 与 推 广 应 用 等 部 门 都 要 与 所 确 定 的 主 管 监 督 的 行 政 部 门 密 切 合 作, 共 同 加 强 农 药 管 理 2. 设 立 专 家 委 员 会 设 立 专 家 委 员 会 的 目 的 是 为 了 便 于 对 农 药 的 评 审 和 重 大 法 规 的 制 订 提 出 建 议 委 员 一 般 由 农 林 化 工 卫 生 环 境 保 护 商 业 等 政 府 部 门, 科 学 研 究 团 体 和 高 等 院 校 的 管 理 和 技 术 专 家 组 成, 由 主 管 部 门 聘 请 或 任 命 委 员 会 下 设 农 业 毒 性 残 留 环 保 标 准 等 专 业 委 员 会, 根 据 工 作 需 要 讨 论 有 关 业 务 技 术 问 题 3. 建 立 农 药 登 记 制 度 采 取 有 效 措 施, 确 保 每 一 种 农 药 能 在 国 内 使 用 前 按 照 本 国 的 法 律 或 规 定 进 行 登 记, 方 可 出 售 这 已 成 为 各 国 农 药 管 理 的 核 心 制 度, 但 不 同 国 家 地 区 由 于 政 治 经 济 等 方 面 的 差 异, 农 药 登 记 管 理 的 重 点 各 有 所 侧 重 美 德 日 本 等 经 济 发 达 国 家, 他 们 的 农 药 生 产 均 处 于 世 界 领 先 地 位 从 20 世 纪 70 年 代 开 始, 这 些 国 家 农 药 登 记 要 求 的 重 点 已 从 药 效 质 量 的 管 理, 向 农 药 的 安 全 化 和 环 境 保 护 方 面 发 展 而 且, 这 也 已 成 为 全 世 界 农 药 登 记 管 理 的 发 展 趋 势 4. 制 定 农 药 最 高 残 留 限 量 (Maximum Residue Limits,MRL) 即 法 律 上 允 许 或 承 认 某 种 食 物 农 产 品 或 家 畜 饲 料 内, 或 其 表 皮 所 含 的 可 以 接 受 的 农 药 残 留 最 大 浓 度 美 国 德 国 日 本 在 20 世 纪 50-60 年 代 就 率 先 制 定 了 食 品 中 农 药 最 高 残 留 限 量 ( 允 许 量 ) 程 序 和 条 例 目 前 大 多 数 国 家 都 制 定 了 各 类 农 产 品 的 农 药 最 高 残 留 限 量 控 制 标 准, 并 由 政 府 有 关 部 门 监 督 实 施 值 得 注 意 的 是 国 际 组 织 为 了 确 保 食 品 卫 生, 又 有 利 于 农 产 品 贸 易, 也 提 出 一 些 统 一 的 MRL 值 供 各 国 参 考 采 用 如 FA/WH 于 1962 年 成 立 了 国 际 食 品 法 典 委 员 会, 开 始 进 行 国 际 食 品 法 典 的 制 订 工 作 其 中 农 药 残 留 法 典 委 员 会 (Codex committee on Pesticide Residue, 简 称 CCPR) 从 1963 年 开 始 定 期 召 开 联 席 会 议 (Joint Meeting on Pesticide Residue, 简 称 JMMPR), 起 到 了 制 定 农 产 品 农 药 残 留 量 标 准 的 国 际 中 心 作 用 5. 明 确 标 签 的 重 要 性 和 法 律 性 早 在 1910 年 美 国 制 定 联 邦 杀 虫 剂 管 理 法 时, 主 要 规 定 了 对 一 些 标 签 的 要 求,1947 年 制 定 农 药 登 记 制 度 时, 规 定 除 标 签 上 标 明 的 用 途 外, 一 概 禁 止 使 用, 以 保 证 其 使 用 效 果 和 安 全 性 澳 大 240

利 亚 对 农 药 标 签 特 别 重 视, 制 定 了 农 药 标 签 法 规, 对 标 签 的 内 容 格 式 均 有 统 一 规 定, 标 签 要 经 过 严 格 审 查, 才 能 使 用 1985 年 FA 制 定 了 农 药 标 签 准 则 (Guidelines on Good Labelling Practice for Pesticides), 详 细 说 明 了 什 么 是 标 签, 发 布 准 则 的 目 的, 明 确 规 定 了 标 签 的 内 容 6. 法 律 授 予 主 管 当 局 监 督 开 展 登 记 后 活 动 的 权 力 这 体 现 在 六 个 方 面 1 对 市 场 农 药 产 品 质 量 的 监 督 ; 2 使 用 标 签 内 容 一 致 的 监 督 ;3 中 毒 情 况 的 监 督 ;4 食 品 中 农 药 残 留 限 量 的 监 督 ;5 农 药 使 用 对 环 境 的 影 响 ;6 有 关 安 全 使 用 农 药 的 培 训 ( 生 产 销 售 使 用 者 ) 以 及 关 于 生 产 销 售 使 用 进 口 广 告 登 记 许 可 证 的 签 发 制 度 等 根 据 以 上 特 点, 农 药 管 理 可 分 为 两 个 大 阶 段 : 第 一 个 阶 段 : 登 记 前 管 理, 即 根 据 登 记 要 求, 在 农 药 研 制 开 发 和 登 记 过 程 中 进 行 的 管 理 工 作 未 经 农 药 主 管 登 记 当 局 批 准 登 记 的 农 药 不 得 进 入 市 场 作 为 商 品 销 售 和 使 用 第 二 个 阶 段 : 登 记 后 管 理, 即 对 登 记 后 进 入 市 场 流 通 的 农 药 进 行 的 监 督 检 查 包 括 对 已 登 记 的 产 品 进 行 复 查 和 再 登 记, 并 对 农 药 标 签 农 药 广 告 内 容 进 行 审 查 和 监 督, 在 生 产 销 售 使 用 广 告 等 方 面 建 立 许 可 证 的 签 发 制 度, 经 常 对 市 场 流 通 的 农 药 商 品 质 量 进 行 抽 查 和 检 测, 对 食 品 中 农 药 最 高 残 留 限 量 及 中 毒 情 况 进 行 监 督, 开 展 有 关 安 全 使 用 农 药 的 培 训 和 考 核 制 度 等 四 我 国 农 药 登 记 管 理 的 机 构 内 容 和 程 序 ( 一 ) 管 理 机 构 1997 年 5 月 8 日 颁 布 的 农 药 管 理 条 例 明 确 规 定, 国 务 院 农 业 行 政 主 管 部 门 负 责 全 国 的 农 药 登 记 工 作 ; 各 省 自 治 区 直 辖 市 人 民 政 府 农 业 行 政 主 管 部 门 协 助 国 务 院 农 业 行 政 主 管 部 门 做 好 本 行 政 区 域 内 的 农 药 登 记 工 作 ; 国 务 院 农 业 行 政 主 管 部 门 所 属 的 农 药 检 定 机 构 负 责 全 国 的 农 药 具 体 登 记 工 作 ; 各 省 自 治 区 直 辖 市 人 民 政 府 农 业 行 政 主 管 部 门 所 属 的 农 药 检 定 机 构 协 助 做 好 本 行 政 区 域 内 的 农 药 具 体 登 记 工 作 国 务 院 农 业 行 政 主 管 部 门 所 属 的 农 药 检 定 机 构 具 体 是 指 农 业 部 农 药 检 定 所 ; 省 自 治 区 直 辖 市 人 民 政 府 农 业 行 政 主 管 部 门 所 属 的 农 药 检 定 机 构 具 体 是 指 各 省 自 治 区 直 辖 市 农 药 检 定 所 ( 站 ) ( 二 ) 登 记 管 理 的 内 容 我 国 的 农 药 管 理, 按 内 容 来 说 可 分 为 登 记 前 管 理 和 登 记 后 管 理 两 个 方 面 前 者 的 重 点 是 农 药 登 记, 后 者 的 重 点 是 对 登 记 后 进 入 市 场 的 农 药 进 行 管 理 1 登 记 前 管 理 根 据 农 药 登 记 规 定, 未 经 登 记 的 农 药 不 得 生 产 销 售 和 使 用 国 外 的 农 药, 即 使 在 其 他 国 家 已 登 记 而 在 我 国 未 登 记, 也 不 能 在 我 国 生 产 销 售 和 使 用 因 此, 农 药 登 记 的 主 要 内 容 可 从 以 下 三 个 方 面 来 理 解, 即 : 1 我 国 尚 未 登 记 过 的 有 效 成 分 的 新 农 药, 整 个 登 记 过 程 分 三 个 阶 段 进 行, 即 田 间 试 验 临 时 登 记 正 式 登 记 2 经 正 式 登 记 和 临 时 登 记 的 农 药, 在 登 记 有 效 期 限 内, 同 一 厂 家 或 者 不 同 厂 家 改 变 剂 型 241

含 量 ( 或 配 比 ) 使 用 范 围 使 用 方 法 的, 农 药 生 产 者 应 当 申 请 田 间 试 验 变 更 登 记 3 生 产 其 它 厂 家 已 经 登 记 的 相 同 农 药 的, 农 药 生 产 者 应 当 申 请 田 间 试 验 变 更 登 记 2 登 记 后 管 理 主 要 内 容 包 括 (1) 药 标 签 管 理 申 请 农 药 登 记 时, 必 须 提 供 农 药 的 标 签 样 张, 并 经 农 药 登 记 部 门 审 核 批 准 后 方 可 使 用, 不 得 随 意 更 改 标 签 内 容 : 农 药 名 称 规 格 登 记 号 生 产 许 可 证 号 净 重 生 产 厂 家 农 药 类 别 使 用 说 明 毒 性 标 志 注 意 事 项 生 产 日 期 批 号 (2) 农 药 广 告 管 理 农 药 广 告 管 理 主 要 审 查 广 告 的 内 容, 审 查 机 关 是 各 级 农 业 行 政 部 门, 审 批 原 则 是 : 1 未 经 批 准 登 记 的 农 药 产 品 不 得 登 广 告 ; 2 广 告 内 容 与 农 药 登 记 证 及 农 药 登 记 广 告 相 符 ; 3 不 得 以 任 何 形 式 弄 虚 作 假, 蒙 蔽 或 欺 骗 客 户 242

( 三 ) 登 记 申 请 及 审 批 程 序 农 药 登 记 的 申 请 及 审 批 程 序 如 下 图 所 示 : 243