印楝素及印楝殺蟲劑的安全性評價研究進展

陳小軍，楊益眾，張志祥，徐漢虹*

1. 揚州大學園藝與植物保護學院，江蘇 揚州 225009；2. 天然農(nóng)藥與化學生物學教育部重點實驗室//華南農(nóng)業(yè)大學，廣東 廣州 510642

印楝Azadirachta indica是原產(chǎn)于印度、緬甸的一種楝科喬木，適生在干熱河谷地區(qū)、高溫耐旱的生態(tài)生長，在印度Sharh-e-Mufridat和Al-Qanoon地區(qū)，印楝被稱為“Shajar-e-Mubarak”和“the blessed tree”。1968年聯(lián)合國在一份報告中稱印楝是“本世紀對當?shù)鼐用竦淖畲蠖髻n”；印楝被美國農(nóng)業(yè)部譽為“可解決全球問題之樹”[1]。印楝一身是寶, 其種子、枝葉和樹皮，長期以來廣泛用于醫(yī)藥、農(nóng)藥及日化產(chǎn)品等領(lǐng)域。如今人們已從印楝種仁、樹皮等中分離出多種化學活性物質(zhì)，最常見的有印楝素（忌避、拒食、生長調(diào)節(jié)）、nimbin（抗顫栗），nimbidn（抗細菌、抗?jié)?、止痛、抗關(guān)節(jié)炎、抗真菌）、imbidol（抗結(jié)核、抗原生動物、抗發(fā)熱）、nimbinate（利尿、抗關(guān)節(jié)炎、殺精）、ueceretin（殺原生動物）、salanmin（忌避）[2-5]。印楝素及其類似物對同翅目、膜翅目、等翅目、鱗翅目、竹節(jié)蟲目、虱目和纓翅目等的400~500種害蟲有明顯影響，對一些介形亞綱動物、線蟲、蝸牛和真菌也具有很好的作用[4]。印楝素對害蟲的作用機制主要是使昆蟲拒食、忌避及抑制昆蟲的生長發(fā)育，干擾害蟲的內(nèi)分泌，使幼蟲不能正常蛻皮和化蛹而導致害蟲死亡， 具有害蟲不易產(chǎn)生抗藥性等特點。印楝素殺蟲劑是當前世界各國研究最多、世界公認的廣譜、高效的環(huán)境友好新型殺蟲劑[4－7]。

目前市場上商品化的印楝殺蟲劑Neem、Nimmi、Margosa、Ecosense、Revital、Neem Aroma、Neem Jeevan Petwash、Needol、SECURA和Neem Jeevan Bookmark等；截止到目前，在美國的登記的印楝殺蟲劑產(chǎn)品有：Neem oil 15種、Neem oil rtu 14種、Neem oil tgai 1種、Trilogy xl 4種和Trilogy xl rtu4種[8]。我國批準登記的印楝素殺蟲劑主要有40%、32.8%、20%、12%和10%印楝原藥；0.3%、0.32%、0.5%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%和2.0%的印楝素單劑及混配制劑，主要用來防治十字花科蔬菜小菜蛾、菜青蟲、草原蝗蟲、茶樹茶尺蠖、煙草煙青蟲等害蟲[9]。

近年來對人們對印楝素及制劑的生物活性[10-12]、田間防治效果[11]、印楝素提取方法[13]、制劑制備[14-15]、作用機制[16-19]、合成[12]等研究進行了大量研究，如今國內(nèi)外已形成了印楝素及印楝殺蟲劑研究熱潮。印楝素殺蟲劑的國際影響與市場空間正日益擴大，1980-2006年間在德國、肯尼亞、印度、澳大利亞、加拿大和中國召開了8次國際印楝大會。在國內(nèi)華南農(nóng)業(yè)大學形成了印楝的種植推廣及印楝素生物農(nóng)藥推廣應(yīng)用的特色的產(chǎn)業(yè)鏈，產(chǎn)業(yè)技術(shù)具有鮮明的特色?，F(xiàn)在印楝素的生物安全性引起了人們極大的興趣和進行了大量出色的研究，因印楝素及印楝殺蟲劑的環(huán)境安全性是印楝殺蟲劑廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，人們對印楝素及印楝素殺蟲劑的環(huán)境安全性的研究也做了一些工作，該方面的研究日益成為印楝素制劑開發(fā)中研究的一個重要組成部分。但目前有關(guān)印楝素及印楝殺蟲劑的安全性研究及報道極其不系統(tǒng)，針對日益嚴重的農(nóng)藥殘留及熱點關(guān)注的環(huán)境安全性等問題，本文結(jié)合近些年關(guān)于印楝素及印楝殺蟲劑的安全性的最新研究成果對作一系統(tǒng)的總結(jié)和概述，將有利于全面評價印楝殺蟲劑的安全性和有效地指導印楝素及印楝殺蟲劑的開發(fā)、生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。

1 印楝素的安全性評價

印楝在人類許多疾病的治療及工業(yè)應(yīng)用方面有著廣泛的前途。1989年，世界衛(wèi)生組織及聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署將印楝殺蟲劑定為與環(huán)境和諧的天然源農(nóng)藥，印楝素對大鼠急性經(jīng)口>5000 mg/kg，對兔急性經(jīng)皮或眼>2000 mg/kg；印楝素對野鴨經(jīng)口為16000 mg/kg，對大鼠非致死劑量5000 mg/kg[20]，按美國環(huán)保局的規(guī)定，印楝素及其殺蟲劑屬于Ⅳ類，即毒性危險可忽略。除了保護眼睛的需要之外，制劑是最安全，可隨意使用。美國環(huán)保局在1993年批準，應(yīng)用印楝素在45 g/hm2有效成分之下，其在食品和飼料中的殘留免檢[21]。

1.1 印楝素對人的毒性

印楝素對人的影響未過多報道，僅Beard[23]報道印楝素對人是沒有毒性。

1.2 印楝素對動物的毒性

1.2.1 急性毒性

趙淑英等[24]研究了印楝素分別經(jīng)口服和皮膚接觸對小白鼠的毒性。印楝素對小白鼠的半數(shù)致死劑量LD50>10 g/kg，屬于微毒物質(zhì)；蓄積系數(shù)K﹥5，屬于弱蓄積毒性；對皮膚無毒性和過敏性，印楝素對哺乳動物低毒。將印楝素與花生油混勻，以5000 mg/kg的劑量飼喂成年褐家鼠，處理后24 h，雌性和雄性鼠均未表現(xiàn)出任何中毒癥狀，也無死亡現(xiàn)象。印楝素對雌性和雄性鼠處理后24 h的LD50大于5000 mg/kg。吳偉等系統(tǒng)研究了印楝素對斑馬魚Brochy dainorerio的急性毒性，研究表明印楝素對斑馬魚48 h和96 h的LC50值分別為41.9 mg/L和23.3 mg/L，屬中低毒魚藥；采用安全系數(shù) 0.1，印楝素對魚的安全濃度為≤2.3 mg/L；印楝素對鯉魚Cyprinus carpio的試驗表明，試驗表明印楝素不會誘導鯉魚外周血細胞染色體突變產(chǎn)生微核，印楝素對養(yǎng)殖魚類沒有致突變性。在魚的安全濃度范圍內(nèi)，印楝素對車輪蟲Trichodina sp.具有良好的殺滅作用，且呈一定的劑量-效應(yīng)關(guān)系，因此印楝素可作為魚用殺寄生蟲藥物[25]。

1.2.2 慢性毒性

將印楝素與花生油混勻，以 500、1000和1500 mg/kg的劑量飼喂成年褐家鼠，連續(xù)喂食90 d后，各處理組的鼠除表現(xiàn)好斗外，未表現(xiàn)出任何中毒癥狀，未出現(xiàn)死亡現(xiàn)象；鼠的紅血細胞、白血細胞、血紅蛋白和差分白細胞的含量沒有明顯的變化；鼠的肝臟、腎、腦、睪丸、附睪、前列腺、雄性生殖器、卵巢、子宮、子宮頸、陰道、心、肺、脾和腎等器官的重量沒有明顯的變化；尸檢結(jié)果表明這些器官未發(fā)生明顯的變化。雌鼠妊娠反應(yīng)后6~15 d，每天喂食印楝素500、1000和1500 mg/kg，結(jié)果表明印楝素對胚胎無明顯副作用，在各劑量下對胚胎均無不良影響[26]。

1.2.3 亞慢性毒性

用伴有 w=20%印楝素原藥的飼料（含量為0.04%、0.20%和1.00%）飼喂雄性和雌性大鼠90 d，研究表明動物體質(zhì)量、食物消耗量、尿常規(guī)分析及組織病理學等均未顯示與受試物處理相關(guān)的改變；90 d后，雄性高劑量組紅細胞總數(shù)和血紅蛋白含量降低，雌性高劑量組血紅蛋白降低；雄性高、中劑量組血清總蛋白含量增高，雌性高、中劑量組堿性磷酸酶減少，膽固醇增高，血清總蛋白增高，其他生化檢測指標未發(fā)現(xiàn)有毒理學意義的改變。雄性高、中劑量組肝臟系數(shù)和高劑量組腎臟系數(shù)與對照組比較明顯增高，雌性高、中劑量組肝臟系數(shù)增高。w=20%印楝素原藥的亞慢性毒性相對較低，對造血系統(tǒng)和肝臟、腎臟可能有潛在的影響，對腎臟的影響推測為功能性改變。根據(jù)結(jié)果推斷含量為0.04%印楝素（w=20%原藥）為最小可見有害作用水平, 雌、雄性大鼠分別為每日5012和4516 mg/kg。研究表明印楝素安全使用劑量為每kg體質(zhì)量15 mg[27]。

表1 印楝素對動物的毒性[28-34]Table 1 Toxicity of neem to animals

2 印楝殺蟲劑的安全性評價

2.1 印楝殺蟲劑對人的影響

關(guān)于印楝殺蟲劑對人的影響的報道較少，只有以印楝種子的提取物加工制備的殺蟲劑 Praneem對人影響的報道, 結(jié)果見表2。

2.2 印楝殺蟲劑對動物的影響

2.2.1 印楝殺蟲劑對哺乳動物的影響

據(jù)報道，印楝殺蟲劑Neem-Rich100（tech）對老鼠的血清生物數(shù)據(jù)有一定的影響。印楝殺蟲劑Nimbokil-60 Ec對哺乳動物的急性毒性、經(jīng)皮毒性、皮膚和眼刺激反應(yīng)、慢性毒性和繁殖的試驗表明在試驗劑量下，Nimbokil對供試哺乳動物沒有副作用和不良影響，LD50值為16 mL/kg；組織切片觀察表明，對供試哺乳動物的重要器官，如心、肺、肝和生殖器官等沒有明顯的影響。在較低劑量下，Nimbokil對眼沒有刺激作用[37]。

表2 印楝殺蟲劑對人的影響Table 2 Effect of neem based products on humans

將印楝殺蟲劑Vepacide混入椰子油中，以80 mg/kg、160 mg/kg和320 mg/kg的劑量喂食Albino Wistar rats 90 d，處理后45 d和90 d，雄鼠和雌鼠血清、腎和肺中的天門冬氨酸和丙氨酸轉(zhuǎn)移酶增加，而肝中的降低。這表明，肝壞疽而其它器官適應(yīng)了壓力；停止喂藥后28 d，各器官中酶活性及含量恢復到正常水平[38]。Abou-Tarboush等人以印楝殺蟲劑Neemix-4.5 9.0 mg/kg的劑處理處理SWR/J鼠，試驗發(fā)現(xiàn)處理2、4、6、8和11.5周后，與對照相比，藥劑處理11.5周后，發(fā)現(xiàn)老鼠的肝臟、腎和睪丸等發(fā)生一些組織病理，并且研究結(jié)果與以前的研究純印楝素對鼠的影響不一致，并推測制劑Neemix-4.5中有效成分不是印楝素[39]。

2.2.2 印楝殺蟲劑對昆蟲天敵及其他動物的影響

印楝殺蟲劑對害蟲天敵低毒[51-52]，但是對昆蟲的行為有影響[53]。由于活性成分和劑型不同及與其昆蟲接觸方式的不同，印楝殺蟲劑對寄生類天敵安全性也有差異[51-52]。由于印楝農(nóng)藥特殊的作用方式，所以對害蟲天敵或一些有益生物無害，或具有輕微的影響。Sexena研究發(fā)現(xiàn)稻縱卷葉螟幼蟲的寄生率，噴施w=50%印楝油的稻田高于未處理田的，稻縱卷葉螟的幼蟲事先用半純化的印楝粉分餾物強迫取食處理后，其寄生蜂菲島長距繭蜂的雄蟲和雌蟲均能從被處理的幼蟲中羽化出來。用印楝種仁水浸懸浮液施于甜菜夜蛾卵上（寄生前或寄生后），不影響卵寄生昆蟲Felwnomus remus的羽化。用點滴法測定，印楝油在100 μg/頭的劑量下，擬環(huán)紋狼蛛安全，田間小區(qū)試驗的消長趨勢與未噴藥區(qū)基本一致。印楝作為激素影響劑在害蟲體內(nèi)積累非常少，且常被轉(zhuǎn)化，故對捕食性和寄生性天敵較為安全。在實驗室條件下，10、20 mg/kg的低劑量的印楝素對膜翅目的擬寄生天敵昆蟲菜粉蝶絨黃蜂Apanteles glomeratus沒有活性，對它的寄主大菜粉蝶Pieris brassica的老熟幼蟲有拒食作用，從而導致寄主漸進死亡。印楝素和印楝種子提取物對果蠅和它的擬寄生天敵昆蟲有選擇性作用，對其寄主有生長調(diào)節(jié)作用：阻礙其發(fā)展到成蟲期和降低成蟲存活。低劑量的印楝種子提取物不會傷害膜翅目的擬寄生天敵昆蟲，也不會影響其交配和尋找新寄主，從而增強生物控制效果[54]。

表3 印楝殺蟲劑對哺乳動物的影響[34,40-50]Table 3 Effect of neem based products on mammals

印楝殺蟲劑局部接觸處理薯塊莖蛾彎尾姬蜂Diadegma mollipla成蟲，沒有表現(xiàn)出急性毒性，也不影響其生長發(fā)育[55]，Schneider和Madel的研究也表明印楝種水提物持續(xù)處理半閉彎尾姬蜂Diadegma semiclausum成蟲，其生長發(fā)育沒有明顯的影響。

以印楝制劑處理非靶標的家畜寄生蟲Muscidifurax raptor時發(fā)現(xiàn)，當寄生蟲Muscidifurax raptor取食含有印楝素的餌料后，寄生蟲成蟲壽命有一定的影響，如雄蟲壽命縮短25.1%、雌蟲縮短15.7%，當印楝殺蟲劑以高質(zhì)量濃度20 μg/mL時，成蟲的再生率為27.5%，但是當其他低質(zhì)量濃度處理后，對成蟲其沒有影響，與印楝殺蟲劑對家畜害蟲的活性相比，印楝制劑對寄生蟲Muscidifurax raptor的影響是微不足道，所以印楝制劑適合于防治家畜害蟲[56]。Costa等[57]報道，以印楝素干葉飼喂綿羊后，印楝可以殺滅綿羊體內(nèi)的線蟲等。

印楝制劑Neem Azal可以用于家畜用的衛(wèi)生藥劑，以殺死安哥拉貓山羊虱子，試驗發(fā)現(xiàn)當以印楝素殺蟲劑質(zhì)量濃度為650 μg/mL時，當藥劑處理2~18周后，虱子的數(shù)量下降76~96%；當以低質(zhì)量濃度125 μg/mL處理后，當藥劑處理2~14周后，虱子的密度下降了60%~92%，在處理害蟲的同時，印楝制劑對山羊沒有副作用[58]。印楝的種子的粗粉、水提取物和甲醇提取物均可以用于殺滅綿羊的腸胃的寄生蟲，而對綿羊無副作用[59]。印楝葉乙醇提取物對Channa punctatus具有抗誘變作用，當Channa punctatus受到2,4-D的污染而發(fā)生突變后，加入印楝葉乙醇提取物后，可以有效地減輕2,4-D對Channa punctatus造成的突變效應(yīng)[60]。

柑橘害蟲的捕食性天敵紅鰲蛛Chiracanthium mildei對印楝不敏感，而它的被捕食害螨朱砂葉螨Tetrany chuscinnaberinu很敏感；捕食性螨智利小植綏螨Phytoseiu luspersimilis對許多殺蟲劑很敏感，而印楝提取物只是對其產(chǎn)卵有微弱的影響，但對其捕食對象朱砂葉螨卻是高毒。如果在植物開花前噴藥，印楝種子提取物在田間不會對蜜蜂產(chǎn)生危害，在產(chǎn)花粉、花蜜植物上就可以使用印楝殺蟲劑。在昆蟲體內(nèi)，印楝素被迅速排出體外，殘留在體內(nèi)的少量印楝素主要影響在昆蟲生長發(fā)育期起作用的激素，這是印楝素對昆蟲沒有觸殺毒性和毒性較低的原因[61-62]。

印楝殺蟲劑對鳥類、魚類、等毒性也很低甚至無毒，對蚯蚓也沒有副作用。土壤中施入印楝餅會對蚯蚓Eisenia foetida產(chǎn)生一段時間的驅(qū)避作用，但最終蚯蚓的體重比對照增加，后代數(shù)量也增加。有研究表明，印楝素對蜜蜂、蚯蚓Lumbricus Terrestris等有益生物安全無害。w=0.5%印楝素殺蟲乳油對蚜繭蜂、瓢蟲及食蚜蠅等昆蟲天敵無顯著影響[63]。

印楝殺蟲劑最重要的特性是對暖血動物的毒性很小或無毒。鳥和蝙蝠吃了印楝果實的甜果肉不會出現(xiàn)不良反應(yīng)。在有的地方，印楝果是鳥類和蝙蝠的主要食物，而一些嚙齒類動物則取食印楝種仁，這也表明印楝對溫血動物是安全的。一般研究認為印楝對魚類低毒，以Margosan-O混入水中，96 h后蹲魚LC50值為88 mg/L，翻車魚LC50值為37 mg/L。印楝殺蟲劑對鳥類、魚類、蜘蛛、蝴蝶和蜜蜂等毒性很低甚至無毒，對蚯蚓也沒有副作用。野鴨每天取食16 mg/kg的Margoson-O（3000 μg/mL印楝素乳油），鵪鶉每天取食7000 μg/g的Margoson-O，均沒有表現(xiàn)出中毒癥狀[63]。

可見，印楝殺蟲劑對脊椎動物及人類幾乎無毒性，不污染生態(tài)環(huán)境；對害蟲天敵或一些有益生物毒性很小或無毒。

3 總結(jié)

印楝殺蟲劑能較好地滿足了目前農(nóng)藥開發(fā)的要求，如高效、低毒、無殘留、選擇性好等。印楝中活性成分是自然存在的物質(zhì)，在與自然界的長期演化過程中，自然界對印楝中的各種化學成分早已形成了完善的降解機制，其活性成分在自然界中無累積，對環(huán)境安全，特別適用于蔬菜、水果和茶葉等直接食用的作物，且對作物不產(chǎn)生藥害。印楝殺蟲劑主要具有抑制生長發(fā)育、拒食、忌避和不育等作用方式，與常規(guī)農(nóng)藥的殺蟲作用機理差異很大，活性成分復雜，有利于克服害蟲抗藥性，對非靶標生物安全，對哺乳動物毒性低，并有明顯的選擇性。印楝素及印楝殺蟲劑具有良好的環(huán)境相容性，并具有環(huán)境污染治理功能，如已有研究報道發(fā)現(xiàn)印楝樹葉、樹皮可以有效地吸附、并清除污染水體中的重金屬，如清除Cu2+、Zn2+、Cd2+等[64-69]，并且隨著科技的發(fā)展，印楝素及印楝殺蟲劑在農(nóng)藥、衛(wèi)生用藥、日化和環(huán)境治理等領(lǐng)域具有更加廣泛的應(yīng)用。

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