氰氟蟲(chóng)腙的作用機(jī)制及抗藥性研究進(jìn)展

孫星星+張俊喜+周加春+蘇建亞+李紅陽(yáng)+顧慧玲+徐文華

摘要： 氰氟蟲(chóng)腙是一種新型的鈉離子通道抑制劑，作用機(jī)制獨(dú)特，未發(fā)現(xiàn)氰氟蟲(chóng)腙與現(xiàn)有殺蟲(chóng)劑存在交互抗性。對(duì)氰氟蟲(chóng)腙的研發(fā)歷史、殺蟲(chóng)譜、作用機(jī)制、結(jié)合位點(diǎn)、抗性情況進(jìn)行綜合評(píng)估，以期闡明氰氟蟲(chóng)腙在害蟲(chóng)抗藥性治理以及農(nóng)藥安全使用方面的重要性。

關(guān)鍵詞： 氰氟蟲(chóng)腙；作用機(jī)制；結(jié)合位點(diǎn)；抗藥性

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

化學(xué)防治是國(guó)內(nèi)外控制農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)的最常用方法，尤其是在害蟲(chóng)大發(fā)生的情況下，化學(xué)防治對(duì)及時(shí)控制害蟲(chóng)危害起著關(guān)鍵作用。隨著化學(xué)農(nóng)藥的大量使用，害蟲(chóng)的抗藥性增強(qiáng)，如水稻褐飛虱對(duì)吡蟲(chóng)啉產(chǎn)生了極高水平的抗性，2005年水稻褐飛虱給水稻生產(chǎn)帶來(lái)了嚴(yán)重?fù)p失；棉鈴蟲(chóng)對(duì)擬除蟲(chóng)菊酯類殺蟲(chóng)劑產(chǎn)生了極高水平的抗藥性，20世紀(jì)90年代初棉鈴蟲(chóng)嚴(yán)重影響了我國(guó)棉花生產(chǎn)。氰氟蟲(chóng)腙（metaflumizone）作為一種新型鈉離子通道阻斷類殺蟲(chóng)劑被研發(fā)出來(lái)并投入使用，以往關(guān)于氰氟蟲(chóng)腙的研究比較分散。本文對(duì)氰氟蟲(chóng)腙的作用機(jī)制、結(jié)合位點(diǎn)及昆蟲(chóng)的抗藥性情況進(jìn)行綜述，以期進(jìn)一步闡明氰氟蟲(chóng)腙的使用價(jià)值。

1 氰氟蟲(chóng)腙簡(jiǎn)介

氰氟蟲(chóng)腙是一種新型的縮氨基脲類殺蟲(chóng)劑，由日本有關(guān)農(nóng)藥公司和德國(guó)巴斯夫公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)[1-2]。2006 年氰氟蟲(chóng)腙在哥倫比亞首次登記，以商品名Verismo SC 銷(xiāo)售。隨后在希臘、奧地利、德國(guó)等歐盟國(guó)家獲準(zhǔn)登記，商品名為Alverde。Alverde是240 g/L 懸浮劑，用于防治馬鈴薯甲蟲(chóng)，以及在溫室西紅柿上防治棉鈴蟲(chóng)和草地貪夜蛾，在溫室胡椒上防治歐洲玉米螟和其他鱗翅目害蟲(chóng)，在美國(guó)獲準(zhǔn)登記用于防治紅火蟻。2008年氰氟蟲(chóng)腙在我國(guó)獲準(zhǔn)登記，登記號(hào)為L(zhǎng)S20082601，主要用于防治甘藍(lán)上的小菜蛾、甜菜夜蛾[3]。

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

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

2 氰氟蟲(chóng)腙的作用機(jī)制與結(jié)合位點(diǎn)

2.1 氰氟蟲(chóng)腙中毒癥狀

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

2.2 V787是氰氟蟲(chóng)腙與昆蟲(chóng)獨(dú)特的結(jié)合位點(diǎn)

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

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

鈉離子通道有4個(gè)結(jié)構(gòu)域，每個(gè)結(jié)構(gòu)域有6個(gè)跨膜區(qū)。目前報(bào)道的關(guān)于鈉通道抑制劑與哺乳動(dòng)物地結(jié)合位點(diǎn)主要有2個(gè)，都處于第4結(jié)構(gòu)域的第6跨膜區(qū)上，分別是Phe1579、Tyr1586。在哺乳動(dòng)物體內(nèi)，采取定點(diǎn)突變技術(shù)用丙氨酸替代Phe1579，發(fā)現(xiàn)RH3421、RH4841、DCJW、氰氟蟲(chóng)腙對(duì)小鼠 Nav1.4 的阻斷能力明顯下降[26-27]。然而，在德國(guó)蜚蠊中氨基酸同源（Phe1817）取代后發(fā)現(xiàn)茚蟲(chóng)威、DCJW對(duì)鈉通道的抑制能力沒(méi)有明顯變化，而氰氟蟲(chóng)腙對(duì)鈉通道的阻斷能力卻有所提高；在隨后試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，利多卡因在Phe1817被丙氨酸取代后對(duì)鈉通道的阻斷能力顯著下降[28]。以上表明，Phe1817是鈉離子阻斷類藥物在昆蟲(chóng)體內(nèi)的1個(gè)結(jié)合位點(diǎn)，但并不是鈉離子通道阻斷類殺蟲(chóng)劑（茚蟲(chóng)威、DCJW、氰氟蟲(chóng)腙）的結(jié)合位點(diǎn)；Tyr1586也不是鈉離子通道阻斷類藥劑對(duì)昆蟲(chóng)的結(jié)合位點(diǎn)。

von Stein等研究發(fā)現(xiàn)，鈉通道第2結(jié)構(gòu)域第6跨膜區(qū)的V787是氰氟蟲(chóng)腙與昆蟲(chóng)的1個(gè)獨(dú)特結(jié)合位點(diǎn)，用丙氨酸取代V787后，氰氟蟲(chóng)腙與鈉通道的結(jié)合能力顯著下降，而茚蟲(chóng)威、RH3421、DCJW與鈉通道的結(jié)合能力卻沒(méi)有顯著變化，因此該位點(diǎn)不是RH3421、茚蟲(chóng)威、DCJW的結(jié)合位點(diǎn)[23]。

2.3 暫未發(fā)現(xiàn)氰氟蟲(chóng)腙與其他殺蟲(chóng)劑存在交互抗性

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

3 氰氟蟲(chóng)腙的抗藥性及亞致死效應(yīng)研究

3.1 昆蟲(chóng)對(duì)氰氟蟲(chóng)腙的抗藥性現(xiàn)狀

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

Su等分別于2011、2012年對(duì)廣東省惠州市甜菜夜蛾進(jìn)行氰氟蟲(chóng)腙的抗性監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)靥鸩艘苟攴N群對(duì)氰氟蟲(chóng)腙產(chǎn)生了高—極高水平抗性，2011年的抗性甚至達(dá)到941.6倍，2012年也達(dá)到60.3倍[34]，這是國(guó)內(nèi)外首次關(guān)于昆蟲(chóng)對(duì)氰氟蟲(chóng)腙產(chǎn)生極高水平抗性的報(bào)道。

3.2 氰氟蟲(chóng)腙對(duì)昆蟲(chóng)的亞致死效應(yīng)

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

在低濃度氰氟蟲(chóng)腙處理下昆蟲(chóng)雖然不會(huì)立刻死亡，但對(duì)親代和子代均表現(xiàn)出嚴(yán)重影響。低濃度氰氟蟲(chóng)腙處理后害蟲(chóng)對(duì)作物的危害也顯著下降，甚至幾乎沒(méi)有危害。

4 結(jié)論與展望

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

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