國內(nèi)多菌靈的研究進(jìn)展

魏中華　徐娟　郭明霞　石愛民　孫繼政

多菌靈又稱棉萎靈、卡菌丹、霉斑敵、苯并咪唑44號(hào)，是一種高效低毒內(nèi)吸性廣譜殺菌劑，屬苯并咪唑類化合物，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，有內(nèi)吸治療和保護(hù)作用。它是一種被廣泛使用的廣譜殺菌劑，對(duì)多種作物由真菌（如半知菌、多子囊菌）引起的病害有防治效果，是苯并咪唑類殺菌劑和代謝物，可用于葉面噴施、拌種和土壤處理。多菌靈原是1967年由美國杜邦公司開發(fā)的殺菌劑苯菌靈的中間產(chǎn)物。在1970年，我國沈陽化工研究院張少銘等科學(xué)家也獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了多菌靈的殺菌這一性質(zhì)。到20世紀(jì)70年代中期時(shí)，中國、聯(lián)邦德國已先后實(shí)現(xiàn)多菌靈的工業(yè)化生產(chǎn)，到20世紀(jì)80年代時(shí)，多菌靈在我國已發(fā)展成為工業(yè)化產(chǎn)量最大的內(nèi)吸殺菌劑品種之一。

高濃度多菌靈對(duì)植物體內(nèi)的多種酶存在影響，在美國和歐盟國家是禁用農(nóng)藥，在我國和其他一些國家則允許使用。在美化市容的情況下，一些娛樂場(chǎng)所如高爾夫在一些國家可允許使用。隨著對(duì)多菌靈的研究，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)高濃度的多菌靈對(duì)動(dòng)物存在危害，可損傷某些動(dòng)物的睪丸導(dǎo)致不孕不育，影響動(dòng)物的內(nèi)分泌發(fā)生紊亂。筆者介紹了多菌靈對(duì)微生物、植物、動(dòng)物的影響及其降解方面的研究進(jìn)展，旨在為多菌靈的安全使用提供借鑒。

1 多菌靈的化學(xué)本質(zhì)及其理化性質(zhì)

1.1 化學(xué)本質(zhì)

英文通用名：Carbendazim。中文名：多菌靈、棉萎靈、苯并咪唑、貝芬替、2-（甲氧基氨基甲酰）苯并咪唑、甲基-1H-苯并咪唑-2-基氨基甲酸酯、卡菌丹、霉斑敵、苯并咪唑44號(hào)。英文別名：methyl 1H-benzimidazol-2-ylcarbamate；carbendazol；methl 2-benzimidazolecarbamate；1H-benzimidazole-2-carbamicacid methyl ester；2-Benzimidazolecarbamic acid methyl ester?；瘜W(xué)分子式：C9H9N3O2。結(jié)構(gòu)式見圖1。相對(duì)分子質(zhì)量：191.19。

1.2 物理和化學(xué)性質(zhì)

該產(chǎn)品為無味的粉末產(chǎn)品，當(dāng)溫度達(dá)到215-217℃時(shí)開始升華，溫度大于290℃時(shí)熔融，當(dāng)溫度達(dá)到306℃時(shí)開始分解，該產(chǎn)品不溶于水，微溶于丙酮、氯仿和其他的有機(jī)溶劑?？扇苡跓o機(jī)酸及醋酸，并形成相應(yīng)的鹽。該產(chǎn)品的純品為白色結(jié)晶固體，原藥為棕色粉末狀。多菌靈的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，其原藥可貯存2-3年并且有效成分不變。低濃度的多菌靈對(duì)動(dòng)物和農(nóng)作物無較大影響。

1.3 防治對(duì)象和作用

到目前為止，多菌靈已被用于防治多種植物、瓜果、蔬菜的病癥，例如：豆類的炭疽病、白粉病、疫病，大蔥和韭菜的灰霉病，茄子黃萎病，黃瓜的菌核病，蔬菜苗期的立枯病等。此外，還用于水果保鮮，在紡織、紙張、皮革、制鞋、涂料工業(yè)中作防霉劑等。在南方主要用于防治水稻、蔬菜類的病害，而在北方主要用于防治小麥、棉花、蔬菜類的由真菌引起的病害。

1.4 作用機(jī)制

多菌靈可用于防治糧、果、蔬菜、棉、油、花卉、樹木的多種真菌病害，其作用機(jī)制是干擾脫氧核糖核酸（DNA）的合成，特別是與核苷的生成過程受阻有關(guān)。在病原物細(xì)胞分裂過程中，多菌靈可與紡錘絲的微管蛋白質(zhì)相結(jié)合從而對(duì)有絲分裂進(jìn)行干擾。但是紡錘絲微管蛋白質(zhì)的細(xì)微改變都可降低多菌靈與微管蛋白質(zhì)的結(jié)合力，因而易引起抗藥性。苯菌靈、甲基托布津等在生物體內(nèi)外的降解或代謝也可轉(zhuǎn)化為多菌靈，從而起殺菌作用。

2 對(duì)微生物、植物、動(dòng)物的影響研究

2.1 對(duì)微生物的影響

2.1.1 對(duì)土壤微生物的影響。徐瑞福等采用吸收法就多菌靈對(duì)土壤微生物的呼吸作用的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，多菌靈加入土壤以后，在較短的時(shí)間內(nèi)對(duì)土壤中的微生物產(chǎn)生抑制作用，但7d以后，這種抑制作用逐漸減弱直至消失，因此，一般情況下，生產(chǎn)上用藥將不會(huì)對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。土壤微生物呼吸動(dòng)態(tài)變化曲線表明，土壤中的微生物生長(zhǎng)符合生物增長(zhǎng)的邏輯斯諦曲線。

徐曉鋒等也證實(shí)了多菌靈對(duì)土壤中不同的酶具有促進(jìn)或抑制作用。肖麗等采用PCR-DGGE方法研究多菌靈對(duì)土壤中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，多菌靈影響并改變土壤細(xì)菌群落的種類和結(jié)構(gòu)組成，導(dǎo)致土壤中細(xì)菌多樣性的降低。但這種影響是短暫的，因?yàn)槎嗑`的重復(fù)使用會(huì)使土壤微生物產(chǎn)生抗性。

多菌靈能提高土壤中熒光假單胞桿菌的群體數(shù)量（試驗(yàn)效果不是很理想）從而提高棉花對(duì)黃萎病的防治效果。

2.1.2 對(duì)草履蟲的影響。采集草履蟲對(duì)其進(jìn)行富集培養(yǎng)，測(cè)定單位體積內(nèi)的數(shù)量之后加入同濃度的多菌靈進(jìn)行培養(yǎng)一段時(shí)間，再測(cè)定不同多菌靈濃度溶液中草履蟲的數(shù)量。結(jié)果表明多菌靈對(duì)草履蟲1 h內(nèi)急性毒性最大無致死濃度為0.075mg/L，最小全致死的濃度為37.500mg/L；在一定劑量范圍內(nèi)，多菌靈對(duì)草履蟲的生殖作用表現(xiàn)為低濃度時(shí)促進(jìn)、高濃度時(shí)抑制作用。這與內(nèi)分泌干擾物量效效應(yīng)相似。

2.1.3 對(duì)致病菌的影響。研究發(fā)現(xiàn)多菌靈的使用可能會(huì)增加某種病菌抗藥性的增加，也可能隨著長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)用藥導(dǎo)致某種病菌的抗性降低。2006-2010年匡靜等在油菜菌核病菌對(duì)多菌靈抗藥性監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)江蘇省各地均有多菌靈抗性菌株的分布并且抗性率呈下降趨勢(shì)?，F(xiàn)今，已發(fā)現(xiàn)并分離出多種多靈菌抗性菌株。

2.2 對(duì)植物的影響

2.2.1 在水稻體內(nèi)殘留。采用田間試驗(yàn)方法，研究了多菌靈在水稻體內(nèi)的最終殘留量。試驗(yàn)分為消解動(dòng)態(tài)試驗(yàn)和最終殘留試驗(yàn)。經(jīng)過樣品處理、提取凈化、測(cè)譜，結(jié)果表明，長(zhǎng)沙、杭州和長(zhǎng)春3地多菌靈在田水和植株中的半衰期較短，均小于4d，在稻田土壤中的半衰期相對(duì)較長(zhǎng)，為6.20～7.27d，但相對(duì)旱地中多菌靈半衰期較短，游子涵等報(bào)道多菌靈在油菜土壤中的半衰期為32.00 d，張玉婷等研究多菌靈在小麥土壤中的半衰期為26.60～34.50 d。在收獲的水稻中多菌靈主要集中于稻稈和谷殼，末次施藥21d后均還高于0.5mg/kg，因此，以施用過多菌靈的稻稈和谷殼作為飼料有一定的風(fēng)險(xiǎn)；糙米中多菌靈殘留量極少，且遠(yuǎn)低于MRL，是比較安全的。有研究結(jié)果表明，22%多菌靈懸浮劑在水稻上最高使用濃度為346.5 g/hm2，兌水750L最多施用3次，安全間隔期為21.00d。

2.2.2 在柑橘、香蕉、芒果儲(chǔ)藏期的降解殘留。為了使多菌靈在柑橘、香蕉和芒果貯藏期的使用更加安全合理，李海飛等研究了多菌靈在柑橘、香蕉、芒果儲(chǔ)藏期的降解殘留。結(jié)果表明柑橘、香蕉和芒果3種水果的果肉中多菌靈的殘留量隨著時(shí)間延長(zhǎng)呈現(xiàn)先增加后減少的動(dòng)態(tài)殘留規(guī)律。用最大濃度1000.000mg/L處理后柑橘、香蕉和芒果果肉中的多菌靈殘留量達(dá)到最大但是均低于我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最大殘留限量（0.15mg/kg），說明多菌靈在試驗(yàn)水平下不會(huì)對(duì)柑橘、香蕉的安全質(zhì)量造成負(fù)面影響，但芒果在儲(chǔ)藏期的殘留量高于歐盟對(duì)芒果的規(guī)定（0.10mg/kg），所以芒果采摘后使用應(yīng)謹(jǐn)慎。

我國《食品中農(nóng)藥最大殘留限量》（GB2763-2005）國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定多菌靈在柑橘、香蕉和芒果中殘留最大限量均為0.15mg/kg，歐盟對(duì)柑橘和香蕉的規(guī)定分別為5.00和1.00mg/kg，CAC對(duì)芒果和香蕉的規(guī)定分別為2.00和1.00mg/kg。

2.2.3 在大豆植株中殘留動(dòng)態(tài)。張浩等進(jìn)行了大豆植株及土壤中多菌靈殘留分析方法的研究，并在此基礎(chǔ)上又在黑龍江和吉林進(jìn)行了40%多菌靈在大豆植株及土壤中殘留動(dòng)態(tài)的研究。結(jié)果表明，40%多菌靈SC在大豆播種前拌種，在土壤中2年測(cè)定的半衰期為55.2～57.1 d；在植株中半衰期為18.3～21.6d；大豆植株中的消解速度要快于土壤。從吉林和黑龍江2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的殘留測(cè)定結(jié)果看，多菌靈在土壤和大豆鮮植株中的消解較慢，具有相似的消解規(guī)律。試驗(yàn)測(cè)定多菌靈在大豆籽粒中的最終殘留量小于0.005mg/kg，參考FAO對(duì)多菌靈在大豆（干）中規(guī)定的殘留標(biāo)準(zhǔn)，建議我國制定的多菌靈在大豆籽粒中的MRL值為0.200mg/kg。

2.2.4 在其他農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)的殘留狀況。隨著研究范圍的不斷擴(kuò)大，許多學(xué)者對(duì)多種農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行了多菌靈殘留的測(cè)定，例如芝麻、食用菌、濃縮果汁、草莓、人參、蒜苔、蘋果以及其他中藥材等，研究結(jié)果表明使用過多菌靈后會(huì)有少量殘留。

2.3 對(duì)動(dòng)物的影響

2.3.1 對(duì)蚯蚓體內(nèi)幾種抗氧化酶的影響。白桂芬等以多菌靈為試驗(yàn)污染物，檢測(cè)了蚯蚓急性染毒后體內(nèi)抗氧化酶活性的變化，以研究多菌靈質(zhì)量濃度與蚯蚓體內(nèi)抗氧化酶活性之間的劑量效應(yīng)關(guān)系，為探討多菌靈的安全使用及其對(duì)相關(guān)動(dòng)物的毒害程度積累基礎(chǔ)資料。利用紫外分光光度計(jì)測(cè)量酶的活性，比較不同濃度的多菌靈對(duì)同一種酶的活性的影響，試驗(yàn)結(jié)果如下：

（1）多菌靈對(duì)蚯蚓谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）活性的影響。與對(duì)照組相比，低質(zhì)量濃度（0.75 g/L）的多菌靈對(duì)GSH-Px活性起抑制作用；隨著質(zhì)量濃度的增加，多菌靈對(duì)其起誘導(dǎo)促進(jìn)作用，在質(zhì)量濃度為1.00～1.25 g/L時(shí)，多菌靈的誘導(dǎo)作用較強(qiáng)，酶活性迅速上升，并于1.25 g/L時(shí)達(dá)到峰值；多菌靈質(zhì)量濃度繼續(xù)增加，其誘導(dǎo)作用降低，酶活性開始下降，但仍高于對(duì)照組。

（2）多菌靈對(duì)蚯蚓過氧化物酶（POD）活性的影響。與對(duì)照組相比，0.75～1.00 g/L的多菌靈處理蚯蚓48h，POD活性被抑制；但隨著質(zhì)量濃度的增加，酶活性明顯上升，并于1.25g/L時(shí)出現(xiàn)峰值，說明該質(zhì)量濃度的多菌靈誘導(dǎo)促進(jìn)了蚯蚓體內(nèi)POD活性的升高；當(dāng)多菌靈質(zhì)量濃度達(dá)到1.50g/L時(shí)，POD活性被抑制，且隨著多菌靈質(zhì)量濃度的升高，酶活性繼續(xù)降低。

（3）多菌靈對(duì)蚯蚓超氧化物歧化酶（SOD）活性的影響。用質(zhì)量濃度為0.72～1.25g/L的多菌靈處理蚯蚓48h，SOD活性均高于對(duì)照組，說明多菌靈對(duì)SOD活性起誘導(dǎo)促進(jìn)作用，但高質(zhì)量濃度多菌靈對(duì)SOD活性的促進(jìn)誘導(dǎo)程度低于低質(zhì)量濃度的多菌靈。

通過比較不同濃度的多菌靈對(duì)上述3種不同酶活性的影響，可以得出：多菌靈對(duì)蚯蚓體內(nèi)的3種抗氧化酶存在不同程度的影響。從酶活性的變化趨勢(shì)來看，對(duì)多菌靈的反應(yīng)敏感順序?yàn)椋篠OD>GSH-PX>POD。

2.3.2 對(duì)大鼠睪丸發(fā)育和生精功能的影響。為了探討多菌靈對(duì)雄性大鼠睪丸發(fā)育和生精功能的影響及其作用機(jī)制，科研人員使用40只清潔級(jí)未成年Wistar雄性大鼠進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明，中、高劑量組大鼠睪丸和附睪均明顯萎縮、右側(cè)睪丸和附睪重量減輕，左側(cè)附睪尾精子活率和精子數(shù)量均低于對(duì)照組（P<0.01）：中、高劑量組睪丸組織病理學(xué)檢查可見明顯異常；隨著多菌靈染毒濃度的增加，各劑量組生精細(xì)胞凋亡率逐漸升高，表達(dá)下降，Bax表達(dá)升高，與對(duì)照組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05，P<0.01）。由此得出，多菌靈可影響雄性大鼠的睪丸發(fā)育和生精功能，可能與下調(diào)和上調(diào)Bax致細(xì)胞凋亡增加有關(guān)。

2.4 致癌性

經(jīng)國內(nèi)外學(xué)者的研究表明多菌靈無致癌作用。通過對(duì)老鼠的研究顯示，有三分之二的研究表明多菌靈有增加腫瘤的副作用，但是植物科學(xué)委員會(huì)的研究表明多菌靈沒有改變DNA的效果，得出的結(jié)論是：這些老鼠肝臟腫瘤不能解釋為預(yù)測(cè)致癌危害人類。

3 多菌靈的降解

3.1 光解

雖然多菌靈的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，但是在自然界中由于光的存在進(jìn)行著光解。經(jīng)研究表明在太陽光照射下，多菌靈在正己烷、甲醇、重蒸水、池塘水和河塘水中的光穩(wěn)定性特別強(qiáng)，表明其在自然條件下難以直接光解。但在光敏劑丙酮中卻可以光解，光解的半衰期為33.8 d。其在高壓汞燈下，在3種有機(jī)溶劑中的光解速率為：在正己烷溶液中最快，甲醇溶液中次之，丙酮溶液中最低；在不同水質(zhì)中的光解速率為：重蒸水最快，河水次之，池塘水最慢；在不同pH的緩沖液光解速率為：pH4>pH9>pH7。由此說明，光源的發(fā)射光譜和反應(yīng)物質(zhì)以及反應(yīng)體系吸收光譜的重疊與吻合以及反應(yīng)介質(zhì)對(duì)光的吸收干擾是制約光解反應(yīng)發(fā)生的重要因子 。

3.2 多菌靈降解細(xì)菌進(jìn)行降解

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)了能夠?qū)Χ嗑`進(jìn)行降解的細(xì)菌。在我國湖南省紅土壤中已分離出多菌靈的降解菌，以多菌靈作為唯一碳源和能源生長(zhǎng)的菌株1_1鑒定為Bproteobacteria中的Ralstonia sp（羅爾斯通氏菌），但目前該菌株尚不能定種，還需要與模式種進(jìn)行DNA雜交，根據(jù)同源性作進(jìn)一步分析，為多菌靈的生物降解提供了新的微生物資源。

西北農(nóng)林大學(xué)對(duì)復(fù)合菌（多菌靈降解菌Alcaligenes sp.和Rhodococcususp.按1∶4配比）降解多菌靈的速率進(jìn)行了研究，結(jié)果表明該復(fù)合菌群的最優(yōu)降解條件為溫度30℃、pH6.0、接種量7%，該條件下多菌靈的降解率可達(dá)75.76%，添加少量氮源（如尿素和酵母浸粉）可促進(jìn)復(fù)合菌對(duì)多菌靈的生物降解。

3.3 影響多菌靈降解的因素

多菌靈的降解受到多種因素的影響，主要包括土壤中微生物的種類、土壤中的含水量以及Cd的濃度。研究表明，土壤微生物、土壤濕度和土壤中Cd濃度、重復(fù)使用等對(duì)多菌靈的降解均有不同程度的影響，在所有處理中，滅菌土壤和未滅菌土壤比較，多菌靈的降解半衰期變化是最大的，所以土壤微生物是影響多菌靈降解的最主要因素，在多菌靈的降解中占有首要地位。試驗(yàn)選用的多菌靈降解菌—復(fù)合功能菌群也能有效降解土壤中多菌靈，對(duì)多菌靈的降解也有顯著的促進(jìn)作用。對(duì)土壤微生物生長(zhǎng)、繁殖以及代謝活性有影響的環(huán)境因子也是影響多菌靈降解的重要因素之一，如較高的土壤濕度和低濃度的Cd對(duì)土壤微生物生長(zhǎng)有促進(jìn)作用并能增強(qiáng)其活性，從而促進(jìn)了土壤中多菌靈的降解，反之則抑制。重復(fù)施藥會(huì)增加土壤微生物的抗性的降解。

4 多菌靈的研究現(xiàn)狀以及展望

世界各國或各組織對(duì)多菌靈含量的最低檢測(cè)要求不同，例如：歐盟的標(biāo)準(zhǔn)是200μg/L，澳大利亞的標(biāo)準(zhǔn)則是不超過10μg/L，美國的標(biāo)準(zhǔn)是不超過80μg/L，我國標(biāo)準(zhǔn)低于歐美檢測(cè)但未出臺(tái)具體的規(guī)定，衛(wèi)生部和農(nóng)業(yè)部于2011年1月2日聯(lián)合發(fā)布了《食品中多菌靈最大殘留限量標(biāo)準(zhǔn)》，并已于當(dāng)年4月1日實(shí)施。柑橘最大殘留量不超過5.00mg/kg，西瓜的最大殘留量不超過0.50 mg/kg，韭菜的最大殘留量不超過2.00mg/kg。把柑橘的殘留量標(biāo)準(zhǔn)換算成國際單位后是5000μg/L，遠(yuǎn)低于歐美的限量標(biāo)準(zhǔn)。筆者認(rèn)為，我國應(yīng)提升多菌靈的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樵谖覈b定的合格農(nóng)產(chǎn)品出口到國外時(shí)就會(huì)被鑒定為不合格的或是違反他們法律法規(guī)的違規(guī)產(chǎn)品，阻礙我國的農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易。

已有的研究只是停留在殘留量測(cè)定的層面，應(yīng)該更深層次地研究多菌靈在動(dòng)植物體內(nèi)的代謝過程和最終代謝產(chǎn)物、最終代謝產(chǎn)物是否會(huì)產(chǎn)生二次污染、如何減少和分解其在農(nóng)產(chǎn)品中的殘留、長(zhǎng)期使用是否會(huì)使病菌或其他微生物產(chǎn)生抗性、在動(dòng)植物體內(nèi)殘留對(duì)它們的細(xì)胞或整體的影響機(jī)制等。

（摘自《安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)》）