琥珀酸脫氫酶抑制殺螨劑及其在水果上的應(yīng)用

譚海軍

(江蘇省蘇州艾科爾化工科技有限公司 昆山215300)

植食性螨是水果等多種農(nóng)作物的重要蟲害之一。以四爪螨屬(Tetranychus spp.)和全爪螨屬(Panonychus spp.)為主的葉螨類植食性螨通過直接吸食作物和傳播植物病菌病毒，每年給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了較大損失[1～4]。由于植食性螨的生命周期短、繁殖快，頻繁噴施的殺螨劑使其快速地產(chǎn)生了抗藥性[3]，以二斑葉螨（TetranychusurticaKoch）和蘋果全爪螨（Panonychusulmi Koch）為例，對其產(chǎn)生抗性的殺螨劑分別達(dá)到了96種和48種[5]。

目前主流的農(nóng)業(yè)殺螨劑主要有有機(jī)磷類、有機(jī)錫類、擬除蟲菊酯類、噠螨靈、炔螨特和阿維菌素等品類/種，其中50%以上的都用于柑橘和葡萄等水果害螨防治[4]，但防效已大不如之前。自丁氟螨酯及其作用機(jī)理被開發(fā)闡明以來，琥珀酸脫氫酶抑制殺螨劑就以其高效低毒安全低抗性等特點(diǎn)，逐漸成為害螨防治和水果應(yīng)用的研究熱點(diǎn)。

1 琥珀酸脫氫酶抑制殺螨劑

琥鉑酸脫氫酶(SDH)又叫呼吸鏈復(fù)合物Ⅱ或琥鉑酸-泛醌氧化還原酶(SQR)，是呼吸作用第二階段三羧酸循環(huán)中的關(guān)鍵膜復(fù)合物，可與琥鉑酸和延胡索酸相互轉(zhuǎn)化中轉(zhuǎn)移的電子進(jìn)行偶聯(lián)，進(jìn)而將電子直接轉(zhuǎn)移到醌庫使泛醌還原為泛醇，完成呼吸作用，通過氧化磷酸化釋放大量能量供給生物體[6]。琥珀酸脫氫酶抑制劑通過與靶標(biāo)生物的琥珀酸脫氫酶的泛醌還原位點(diǎn)相結(jié)合，抑制琥珀酸脫氫酶的活性，阻礙電子傳遞，破壞三羧酸循環(huán)，阻止生物體的呼吸作用和能量供給，從而對靶標(biāo)生物表現(xiàn)出生物活性[7]。

琥珀酸脫氫酶抑制劑在農(nóng)業(yè)上自1960年開始最先用于擔(dān)子菌類植物病害的防治，后來逐漸擴(kuò)展至農(nóng)業(yè)害螨防治。琥珀酸脫氫酶抑制殺螨劑具有全新的化學(xué)結(jié)構(gòu)，因而具有獨(dú)特的作用特點(diǎn)、卓越的生物選擇活性以及較低的交互抗性風(fēng)險(xiǎn)。目前見諸于報(bào)道的琥珀酸脫氫酶抑制殺螨劑有多個(gè)，按化學(xué)結(jié)構(gòu)來分有三種：β-酮腈類殺螨劑如丁氟螨酯(Cyflumetofen)[5]和SYP-10898[9]，β-酮腈衍生物類殺螨劑如腈吡螨酯(Cyenopyrafen)[3]、NC-510[10]和乙唑螨腈(SYP-9625)[11]，以及甲酰苯胺類殺螨劑如Pyflubumide[13]等。除SYP-10898 和NC-510還在開發(fā)外，其余均已商業(yè)化。

1.1 作用特點(diǎn)

琥珀酸脫氫酶抑制殺螨劑具有全新的化學(xué)結(jié)構(gòu)和殺螨機(jī)理，國際殺蟲劑抗性行動委員會(IRAC)將其劃歸至新的第25 組[14]。三種不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的殺螨劑在害螨體內(nèi)線粒體呼吸電子傳遞鏈上的結(jié)合位點(diǎn)相同，但與口袋式塑性結(jié)構(gòu)位點(diǎn)的結(jié)合方式不同，β-酮腈類及其衍生物類和甲酰苯胺類分別歸屬于不同的亞組25A和25B[14，15]。研究表明[15～18]，現(xiàn)有的琥珀酸脫氫酶抑制殺螨劑均為前體殺螨劑，進(jìn)入靶標(biāo)后在其勻漿組織內(nèi)快速代謝活化，去酰水解成羥基-或氨基-化合物。但丁氟螨酯可能先被酯酶催化水解后再自發(fā)脫羧活化，而腈吡螨酯和Pyflubumide則可能是直接自發(fā)水解活化[15，19，20]。這些代謝活化物在極低濃度下即可選擇性地與靶標(biāo)害螨體內(nèi)的作用位點(diǎn)非競爭性地結(jié)合來殺死靶標(biāo)害螨，由于其它生物的作用弱[15-17]，該類殺螨劑對非靶標(biāo)生物安全。

現(xiàn)有琥珀酸脫氫酶抑制殺螨劑多以觸殺和胃毒作用為主，無內(nèi)吸活性，對蟲體的擊倒作用快，持效期長至28d左右[18，21～25]。此外，該類殺螨劑對溫度的敏感性較低，在10～35℃范圍內(nèi)對靶標(biāo)害螨均有較好防效，SYP-10898和乙唑螨腈分別屬于正溫度系數(shù)和負(fù)溫度系數(shù)殺螨劑[18，24，26]。

1.2 生物活性

琥珀酸脫氫酶抑制殺螨劑對包括螨卵在內(nèi)的各個(gè)發(fā)育時(shí)期的葉螨總科害螨都具有優(yōu)異的殺螨活性，對現(xiàn)有藥劑產(chǎn)生抗性的害螨也具有高活性，但對害蟲、病菌和霉菌的活性很低。特別是β-酮腈及其衍生物類殺螨劑還對癭螨總科和跗線螨總科的害螨具有潛在防效。

1.2.1 β-酮腈及其衍生物類殺螨劑的生物活性

β-酮腈及其衍生物類殺螨劑對螨卵、幼螨、第1靜止期、第1若螨、第2靜止期、第2若螨、第3 靜止期和雌成螨等各個(gè)發(fā)育時(shí)期的四爪螨屬和全爪螨屬葉螨具有較高的活性，同時(shí)對癭螨、短須螨(Brevipalpus spp.)、側(cè)多食跗線螨(Polyphagotarsonemus latus Banks)也具有較好的活性[29，30]，但對鱗翅目、同翅目、半翅目和纓翅目類害蟲的活性相對較低[21，27，28]，對黃曲霉毒素沒有或抑制活性很差[31]。對朱砂葉螨的活性研究結(jié)果[33，37]表明，該類殺螨劑對幼/若螨的毒力要高于對螨卵和成螨，腈吡螨酯和乙唑螨腈對若螨和成螨的毒力突出，而乙唑螨腈的毒力最高，見表1。β-酮腈及其衍生物類殺螨劑還對嘧螨酯、彌拜菌素、滅螨醌、噠螨靈和蟲螨腈等藥劑產(chǎn)生抗性的二斑葉螨、神澤氏葉螨和全爪螨等害螨也有較高活性[21，27，28]。NC-510還對蚜蟲、薊馬和粉蚧等刺吸式口器害蟲具有一定的活性[11，36]。

表1 β-酮腈及其衍生類殺螨劑對朱砂葉螨的LC50 (單位： mg·L-1)

1.2.2 甲酰苯胺類殺螨劑的生物活性

甲酰苯胺類殺螨劑也對四爪螨屬和全爪螨屬葉螨都具有優(yōu)異的殺螨活性。Pyflubumide 對二斑葉螨、柑橘紅蜘蛛、蘋果紅蜘蛛和神澤氏葉螨的具有高活性，其毒力LC50=1.2～2.2mg·L-1[38]，同時(shí)對唑螨酯、滅螨醌、聯(lián)苯肼酯、乙螨唑和彌拜菌素等抗性葉螨成螨也表現(xiàn)出優(yōu)異的防效，對田間柑橘全爪螨和朱砂葉螨的毒力LC50=0.5～2.3mg·L-1，但對跗線螨和癭螨等活性相對較低[39]。

1.3 交互抗性

實(shí)驗(yàn)室和田間對二斑葉螨、朱砂葉螨和柑橘全爪螨的抗性試驗(yàn)研究表明，琥珀酸脫氫酶抑制殺螨劑與現(xiàn)有殺螨劑之間無交互抗性。三種不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的同類殺螨劑之間存在較低或不存在交互抗性，而同類同化學(xué)結(jié)構(gòu)的β-酮腈衍生物類殺螨劑之間存在明顯的交互抗性。這可能與害螨不同的解毒酶系對進(jìn)入體內(nèi)各亞組琥珀酸脫氫酶抑制殺螨劑之間的不同作用有關(guān)。

1.3.1 抗性研究

對二斑葉螨的抗性試驗(yàn)研究表明，丁氟螨酯、腈吡螨酯和乙唑螨腈與現(xiàn)有藥劑阿維菌素、螺螨酯、丙溴磷、氧化樂果、聯(lián)苯菊酯、噠螨靈和聯(lián)苯肼酯等之間存在較低或不存在交互抗性[40，41]，但腈吡螨酯與呼吸鏈復(fù)合物I 抑制劑噠螨靈[20，42]和唑螨酯[43]（在雌螨成體中表現(xiàn)明顯），以及同類的乙唑螨腈等之間都存在著明顯的交互抗性[44]。與噠螨靈的不同，腈吡螨酯對抗性二點(diǎn)斑葉螨螨卵的半致死濃度LC50低于施用劑量[20]，這對延緩其抗性發(fā)展具有一定的意義。此外，腈吡螨酯與丁氟螨酯在實(shí)驗(yàn)室存在負(fù)交互抗性，田間對二點(diǎn)斑葉螨產(chǎn)生交互抗性的半致死濃度LC50超過其施用劑量[19]，這可能與二者不同的代謝活化途徑有關(guān)。

對朱砂葉螨的抗性試驗(yàn)研究表明，丁氟螨酯與阿維菌素、甲氰菊酯、炔螨特和聯(lián)苯肼酯等藥劑之間不存在交互抗性，但與呼吸鏈復(fù)合物I 抑制劑噠螨靈存在較高交互抗性[45]。

對朱砂葉螨和柑橘全爪螨的多地田間測試結(jié)果[39]表明，Pyflubumide 與唑螨酯、喹螨醚、聯(lián)苯肼酯和彌拜霉素不存在交互抗性。由于琥珀酸脫氫酶抑制殺螨劑各亞組之間的代謝交叉抗藥性風(fēng)險(xiǎn)很低[14]，Pyflubumide 與丁氟螨酯、腈吡螨酯或乙唑螨腈間不存在交互抗性或?yàn)樨?fù)交互抗性。

1.3.2 抗性機(jī)理

琥珀酸脫氫酶抑制殺螨劑對朱砂葉螨和二點(diǎn)斑葉螨的抗性主要與羧酸酯酶（CarEs）、多功能氧化酶（MFOs，又稱細(xì)胞色素P450單氧酶）和谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶（GSTs）三種解毒酶系不同的參與程度相關(guān)[19，46]。其中，GSTs和MFOs分別為丁氟螨酯和腈吡螨酯產(chǎn)生代謝抗性的主要解毒酶[19，46]，GSTs 可催化丁氟螨酯的分解及與谷胱甘肽的結(jié)合[47，48]，CarEs也可催化丁氟螨酯和腈吡螨酯的分解[20，49]。腈吡螨酯受不同CarEs 抑制劑對抗性表達(dá)的影響不同[20]。抑制上述三種解毒酶系的活性有可能減少該類殺螨劑在害螨體內(nèi)的代謝活化，從而引起抗性問題，因而應(yīng)用時(shí)應(yīng)避免該類殺螨劑與有機(jī)磷酸酯類、氨基甲酸酯類等酶抑制劑混用以延緩抗性。

2 琥珀酸脫氫酶抑制殺螨劑在水果上的應(yīng)用

危害水果的植食性螨有多種，以柑橘樹為例，害螨主要有全爪螨、始葉螨、六點(diǎn)始葉螨、裂爪螨、小爪螨、短須螨、癭螨、銹螨和側(cè)多食跗線螨等9種[50]。琥珀酸脫氫酶抑制殺螨劑的以其獨(dú)特的作用特點(diǎn)和低交互抗性，對不同發(fā)育時(shí)期敏感和抗性葉螨、癭螨和跗線螨總科類的多種害螨均有較好防效，對水果上的害螨防治發(fā)揮了重要的作用。通過與其它作用機(jī)理的殺螨劑和助劑復(fù)配、混用或輪用[51]，或與害螨天敵聯(lián)合使用，可減量增效地實(shí)現(xiàn)對水果害螨的抗性管理和綜合治理。

目前，丁氟螨酯、腈吡螨酯、乙唑螨腈和Pyflubumide 已有多個(gè)單劑和復(fù)配先后在日本、韓國和中國登記上市，廣泛用于柑橘、蘋果、葡萄、梨、桃、李子、草莓、櫻桃、覆盆子、西瓜、甜瓜和無花果等水果上的的全爪螨、二點(diǎn)斑葉螨、神澤氏葉螨、銹螨、白跗線螨和側(cè)多食跗線螨等害螨防治。

2.1 β-酮腈類殺螨劑的防效

20%丁氟螨酯SC可同時(shí)防治全蟲態(tài)的柑橘全爪螨和紫紅短須螨[28，29]，優(yōu)于73%炔螨特EC和240g/L螺螨酯SC[52～55]，同時(shí)對蘋果山楂葉螨[56]、湯山酥梨樹[57]、草莓和甜瓜的二斑葉螨[58～60]，速效性短至1～2d，持效性長至21d 以上，且對作物和蜜蜂等非靶標(biāo)生物安全、無果面污染。20%丁氟螨酯SC 與1.8%阿維菌素EC 桶混使用可提高其殺螨速效性[54]。5%丁氟螨酯納米膠囊可增強(qiáng)活性組分的穩(wěn)定性、延長釋放期，納米乳劑7.8%甲氰菊酯+0.2%丁氟螨酯EW可增強(qiáng)霧滴在植株上附著和與害螨體表的接觸，對柑橘全爪螨具有更好的防效[61，62]。

5%SYP-10898 SL 按有效成分濃度25～100mg·L-1或50～200g·hm-2施用防治柑橘全爪螨和蘋果葉螨，速效性和持效性優(yōu)于阿維菌素、炔螨特和螺螨酯，或與之相當(dāng)，持效期長至30d[26，28，37，63]。

2.2 β-酮腈衍生物類殺螨劑的防效

30%腈吡螨酯SC 對柑橘樹全爪螨、蘋果樹全爪螨和二斑葉螨的速效性和持效性較好，優(yōu)于螺螨酯，持效期長達(dá)14～30d，對柑橘、蘋果和天敵安全[64～67]，與110g·L-1乙螨唑SC 或者22.4%螺蟲乙酯SC 桶混施用可提高對蘋果全爪螨的防效[68]。

30%乙唑螨腈SC 可有效控制柑橘全爪螨、始葉螨和銹壁虱種群的發(fā)生與為害，1～3d后防效顯著，持效起長至30d 左右[35，69，70]，同時(shí)對蘋果和草莓的二斑葉螨防效顯著，對作物和蜜蜂安全[18，，61，71]，與有機(jī)硅助劑或礦物油混用可增強(qiáng)對柑橘全爪螨的防效[72]。

2.3 甲酰苯胺類殺螨劑的防效

20% Pyflubumide SC 對梨、桃、葡萄、小粒核果、無花果和柑橘樹上的葉螨防效在80%及以上[73]，還可有效防治桃樹桑始葉螨、神澤氏葉螨和柑橘全爪螨，以及蘋果的全爪螨和二斑葉螨。復(fù)配15%Pyflubumide+5%唑螨酯SC對西瓜、甜瓜、草莓和柑橘樹的葉螨，以及柑橘粉色銹螨的防效在80%及以上[73]。

2.4 綜合防治

琥珀酸脫氫酶抑制殺螨劑對靶標(biāo)害螨具有高選擇活性，在使用劑量下對捕食性螨、寄生蜂和捕食性昆蟲等有益節(jié)肢動物和自然天敵影響很小[15～18]，因而可用于害螨抗性管理和綜合治理項(xiàng)目。

丁氟螨酯可與捕食性螨斯氏鈍綏螨(Amblyseiusswirskii)對溫室害螨進(jìn)行聯(lián)合防治，安全性好[74]。乙唑螨腈在亞致死濃度LC30=0.841mg·L-1時(shí)可顯著降低朱砂葉螨雌螨的繁殖率，而在施用濃度100mg·L-1時(shí)對田間天敵加州新小綏螨(Neoseiuluscalifornicus McGregor)無負(fù)面影響，還可增強(qiáng)加州新小綏螨對朱砂葉螨螨卵和幼螨的防效[75]，從而實(shí)現(xiàn)綜合防治。

利用螨蟲種間競爭關(guān)系結(jié)合化學(xué)藥劑進(jìn)行綜合防治時(shí)需要注意，施用丁氟螨酯會使二斑葉螨體內(nèi)的解毒酶上調(diào)而活性升高，相比朱砂葉螨更容易產(chǎn)生抗性[76]。然而對于土耳其斯坦葉螨(Tetranychusturkestani)的綜合防治，即使是亞致死劑量的丁氟螨酯，也可降低其種群的發(fā)育速率[77]。

3 總結(jié)與展望

琥珀酸脫氫酶抑制殺螨劑具有全新的化學(xué)結(jié)構(gòu)和作用機(jī)理，對各個(gè)發(fā)育時(shí)期的葉螨等植食性螨具有高選擇活性，不同化學(xué)結(jié)構(gòu)之間、以及與現(xiàn)有殺螨劑之間的抗性風(fēng)險(xiǎn)較低，對水果等農(nóng)業(yè)上的敏感和抗性害螨防治發(fā)揮了重要的作用。特別是該類殺螨劑對哺乳動物、蜂鳥魚蠶、蚯蚓、天敵和其它非靶標(biāo)生物低毒，無三致作用，生物富集性低且對作物安全[18，21，24，27，38，78]，在柑橘、蘋果和梨等水果上的消解快、半衰期短，其殘留不會對人類造成健康風(fēng)險(xiǎn)[79～81]。隨著該類殺螨劑在水果上的不斷應(yīng)用及農(nóng)藥減量增效行動的開展，其市場前景廣闊，必將為農(nóng)民提供有效的害螨抗性防治和綜合治理工具。

然而，由于與琥珀酸脫氫酶抑制殺菌劑的作用位點(diǎn)[82]相似，琥珀酸脫氫酶抑制殺螨劑也可能同樣存在因作用位點(diǎn)單一而易產(chǎn)生抗性的風(fēng)險(xiǎn)。加上殺螨劑更加頻繁的使用，其快速產(chǎn)生抗藥性的風(fēng)險(xiǎn)較大。實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)關(guān)注其抗性發(fā)展情況，不斷開發(fā)新的復(fù)配、桶混組合和輪換工具，并結(jié)合害螨天敵進(jìn)行綜合防治。此外，琥珀酸脫氫酶抑制殺螨劑母體及其代謝物的毒性也值得關(guān)注。研究表明，腈吡螨酯對大型溞等水生生物高毒[24]，丁氟螨酯水中代謝物2-三氟甲基苯甲酰胺存在潛在基因毒性[83，84]。