阿维菌素的作用机理

4 20oa~第 '9卷第 '期 月于iJ) 阿维菌素的作用机理及其应用现状 王广成 张忠明 高立明 陈丙坤 聂 果 万 莉 吴春先 (四川省农药检定所，610041) 阿维菌素(Avermectin)是一种高效生物杀虫、杀螨、杀线 虫剂。由于其新颖的化学结构和作用机理．近年来在生产上 广泛应用，大量用于农作物害虫、害螨的防治。文章从阿维菌 素的组成、作用特性、抗药性及复配等几个方面，探讨了其在 农业害虫防治中的安全应用。 1阿维菌素的成分及其衍生物 1979年 日本北里大学(Kistasalo Univ)科学家大村智等 人和美 国 Merck公 司合作 ．在 日本静 岗县伊 东市JIl奈 (Kawan)地区的土壤样品中分离到 1株链霉菌 Streptomyces avermitilis Ma一8460(阿佛曼链霉菌)，其次生代谢产物为具有 杀螨、杀虫、杀线虫活性的 16元大环内酯类化合物。我国20 世纪 8O年代由上海市农药研究所从 东揭阳土壤中分离筛 选得到 7051菌株．后经鉴定该菌株与 S-avermitilis Ma一 846o相似 与它的化学结构相同。阿维菌素是一种新型抗生 素类药剂，结构新颖，具有农畜 2用的特点。 链霉菌天然的代谢产物中含有 8个组分：主要的4种 A l a，A 2 a，B l a，B 2 a，总含量大于 80％；对应 4个比例较小 的同系物 A l b，A 2 b，B l b和 B 2 b，总含量小于 20％，该 组化合物统称为阿维菌素，对动物寄生虫及多种农业害虫有 极强灭杀作用。其中实验证明阿维菌素 Bl的生物活性最高 (其氢化产物一Ivermectin具有更高的活性)，尤其以Bla的活 性最大．阿维菌素Bl是阿维菌素农药中的主要组分。阿维菌 岽中Bla和Blb的区别在于起始物不同，异亮氨酸(1ie)形成 Bla的 2一甲基丁酰基(C 25一C 28)，颉氨酸(v8l1则形成 Bib的 异丁酰基(C 25一C 27)。虽然阿维菌素的杀虫活性很高．但是 存在不稳定因素。为了寻求更加稳定、高效、低毒和广谱的化 合物，科学家们利用天然阿维菌素组分作为母体化合物进行 了大量的结构改造 。得到了不少具有高活性的衍生物 ，依维 菌素(Ivermectin，IVM)、多拉菌素 (Dorametin)和埃玛 菌素 (Eprinomectin又叫甲胺基阿维菌素苯甲酸盐 )即为 3个成功 的商品例子，此后还有埃珀利诺菌素和色拉菌素也进入产业 化生产 2 阿维菌素的作用机理 阿维菌素防治谱十分广泛．具有杀虫、杀螨、杀线虫的作 用，常用于农业害虫和牲畜寄生虫的防治上。对多种动物胃 肠道线虫、动物肺线虫、牛皮蝇蛆 、虱、螨以及蜱等有较好防 治效果。据报道，目前在农业害虫防治上，阿维菌素防治谱包 括节肢动物中的蜱螨目、鞘翅目、同翅目和鳞翅目等害虫、害 螨至少有84种之多 阿维菌素通过 胃毒和触杀作用(主要是 胃毒作用 )来达 到目的，无熏蒸作用，内吸作用较小。当害虫咬食或虫体接触 药剂后，可通过口腔、爪垫、足节窝和体壁等器官或部位进入 体内，阻断无脊椎动物的神经传导系统．使害虫中央神经系 统的信号不能被运动神经元接受 ，产生麻痹而造成死亡．从 而杀死害虫。阿维菌素对害虫、害螨的药效虽不如有些神经 毒剂那么快，但它能麻痹害虫，使之极少取食，达到使作物免 遭虫害的目的。通常在施药后的2—3 d．阿维菌素的杀虫效果 达到最高峰，残效期约 7～15 d；无杀卵作用，但对叶片有较好 的穿透性，能渗入叶内，杀死潜藏在叶内的幼虫，并且抑制新 生的幼虫潜入叶内；阿维菌素还能使接触叶片上药液的雌性 成虫的食量和产卵量均下降，影响繁殖能力。 阿维菌素是一种神经性毒剂 ，具有独特作用机制：作用 于昆虫神经元突触或神经肌肉突触的 一氨基丁酸(GABA) 系统 ，激发神经末梢放出神经传递抑制剂的 GABA．促使 GABA门控的Cl一通道延长开放，大量 Cr涌人造成神经膜电 位超极化，致使神经膜处于抑制状态，从而阻断神经冲动传 导而使昆虫麻痹、拒食、死亡。阿维菌素对不同的生物体有不 同的药理作用。如对神经系统中不含有 GABA能分布的害 虫，就不受阿维菌素的影响。此外．还有研究表明．阿维菌素 系列物在果蝇头部的神经膜上有饱和的高亲和位点．在蝗虫 的肌肉神经上有高亲和位点。据报道．除了 GABA受体控制 的氯化物通道外，阿维菌素还能影响其他配位体控制的氯化 物通道，如 Ivermectins可以诱导无 GABA能神经支配的蝗虫 肌纤维膜的传导的不可逆增加。 脊椎动物和昆虫的神经系统是有所不同的。两者闻神经 系统最主要的区别在于运动神经胆碱能的性质。在脊椎动物 中，调节运动神经的化学介质是胆碱(包括乙酰胆碱和丁酰 胆碱等)，而在昆虫和其他非脊椎动物体内，运动神经是由 GABA和谷氨酸盐来调节的。非脊椎动物具有一族谷氨酸门 控的Cl一通道，而哺乳动物没有，所以阿维菌素对人类和牲畜 安全。 阿维菌素具有良好的层移活性(指阿维菌素在喷施后能 渗人作物叶片组织中，表皮薄壁细胞内形成药囊．长期贮 存)，特别是在阴凉的条件下，阿维菌素对叶片有更好的穿透 性，所 以阿维菌素有较好的持效期。由于阿维菌素良好的层 移性，对危害植物叶片的螨类、潜叶蝇 、潜叶蛾以及其他钻蛀 性害虫或刺吸式害虫等常规药剂难以防治的害虫有良好的 防治效果。但对蚜虫无效。阿维菌素在植物叶片的薄壁细胞 积蓄很 多，次浓度完全可以对取食该 组织 的叶螨发挥作用 ： 而蚜虫以其口针穿透韧皮部取食 ，到达韧电部的量很小．不 足以对蚜虫造成灭杀作用。 维普资讯 http://www.cqvip.com 2ooaCz第 '9卷第 '期 月刊) 5 3 阿维菌素的抗药性问题及复配应用 t 一 ≤箍 随着阿维菌素的大范围的推广应用．国内外有大量 阿维菌素的抗药性及抗药机制的报道。1980年 Scott等首先 发现了抗菊酯类室内汰选家蝇品系(LPR)对阿维菌素有 7．6． 倍的交互抗性，可能由多功能氧化酶(MFO)的代谢增强以设 表皮穿透性降低引起 ，具高度隐遗传性。随后。人们发现小菜 蛾、家蝇、马铃薯甲虫、德国蜚蠊、斑潜蝇等害虫对阿维菌素 均产生了一定的抗药性，尤其以小菜蛾的抗药性最为严重 。 在室内对小菜蛾抗性汰选 l3代后．抗性指数可发展到选育 前的93．55倍的高抗水平。但是国内外的大量研究表明阿维 菌素与许多传统药剂间无交互抗性。Parrella认为阿维菌素与 拟除虫菊酯杀虫剂间不存在交互抗性问题。Lasota采用饲养 法对小菜蛾的交互抗性进行测定。表明阿维菌素与阿维菌素 苯甲酸盐、拟除虫菊酯类和灭多威间不存在交互抗性。张雪 燕研究发现 Laba—R抗性种群对乙酰甲胺磷、锐劲特、灭多 威、敌敌畏不存在交互抗性。向延平对长沙地区小菜蛾交互 抗性研究。证明了阿维菌素与乙酰甲胺磷、氰戊菊酯无交互 抗性。这些研究为阿维菌素的复配提供了前提条件。 大量研究还表明阿维菌素与有机磷、拟除虫菊酯类、氨 基甲酸酯类及一些生物药剂有很好的增效作用。阿维菌素与 乙酰甲胺磷复配以 1：92时对小菜蛾的毒杀效果最优。CTC可 以达到 210．62，田间防效可以达93．4％；阿维菌素和辛硫磷混 用可以显著提高对小菜蛾的防治效果；阿维菌素与毒死蜱混 用对棉铃虫 、小菜蛾 、甜菜夜蛾和菜青虫的防治效果明显优 于单剂的防治效果；阿维菌素与丙溴磷复配剂 ，对甜菜夜蛾 的防治效果明显 ；阿维菌素和有机磷中传统老品种复配。增 效作用显著，使得老品种焕发青春。阿维菌素和拟除虫菊酯 类的复配研究较多 ，两者复配效果显著。以美洲斑潜蝇为测 试昆虫，分别对阿维菌素与氰戊菊酯、高效氯氰菊酯复配剂 进行毒力测定 ，结果表明增效倍数达 2倍以上；阿维菌素和 氰戊菊酯复配，对桃蚜的共毒系数达到 297．84；通过对阿维 菌素和高效氯氰菊酯混配，对菜青虫的毒力测定，共毒系数 为 161．91，田间小区试验 l，3，7 d的调查显示对蚜虫的防治 效果达到 85％以上．对菜青虫的防治效果达 100％。表现出良 好的防治谱和防效 ：甲氰菊酯与阿维菌素混剂对美洲斑潜蝇 的防治效果显著，而且两者混用能有效延缓对朱砂叶螨的抗 性。此外，阿维菌素和氯氰菊酯等拟除虫菊酯混用也表现出 良好的增效作用。氨基甲酸酯类化合物与阿维菌素混配对美 洲斑潜蝇具有很好的增效作用，试验测定扑蚜威、速灭威、灭 蚜威、间乙威等 9个单剂及其与阿维菌素混剂对美洲斑潜蝇 的防效，结果发现，当施用有效量 0．75 kg／hm2时。氨基甲酸酯 类单剂对美洲斑潜蝇的防效在 75％ 92％，而扑灭威、速灭 威、灭多威与阿维菌素混剂对该蝇的防效可达 85％～92％。表 明氨基甲酸酯类化合物与阿维菌素混配对美洲斑潜蝇防效、 速效性均较好，且成本显著降低。此外。韩丽娟将阿维菌素分 别与高效氯氰菊酯 、氯氰菊酯 、毒死蜱、杀虫单、BT和啶虫脒 复配防治田问小菜蛾、甜菜夜蛾和菜青虫，取得了理想效果 ， 防效达 95％以上 持效期达 10 d以上。也有研究人员将一些 新型的药剂和阿维菌素复配进行研究 ，结果表明也具有良好 的复配效应。如吡虫啉、锐劲特、苏云金杆菌和灭幼脲等一些 药剂与阿维菌素复配都具有理想的效果。 阿维菌素的复配不但能够提高药效降低成本 ，而且能够 延缓有害生物的抗药性。为害虫的有效、合理和安全的治理 提供了一条途径。 4 阿维菌素的应用现状及展望 1982年，阿维菌素已在法国、巴西、澳大利亚、英国等国 家用于防治动物寄生虫。随后广泛用于防治小菜蛾、菜青虫、 潜叶蛾等农业害虫。我国自20世纪 80年代末引进分离阿维 菌素产素种以来，进行了诱变育种、发酵工艺、提取精制等方 面的研究。其农用制剂已推广应用于蔬菜小菜蛾 、菜青虫、柑 桔潜叶蛾、斑潜蝇、叶螨等害虫的防治，有报道称还对根结线 虫具有良好的防治效果。现在阿维菌素已经在世界上至少 50 多个国家进行了登记 ，用于防治观赏植物、园艺作物和农作 物的叶螨和一些其他害虫。目前 ，田间使用量是应用的杀虫 剂中最低的(每hm2 5．4—27 g有效成分)。近年来，阿维菌素开 始广泛应用于林业和果业害虫的防治。如阿维菌素对柳杉毛 虫、松大蚜、苹果山楂叶螨的防效明显优于传统的药剂。此 外，阿维菌素混用能显著提高对林业害虫的防效。阿维菌素 和灭幼脲Ⅲ号混用对马尾松毛虫 、杨小舟蛾的防效明显优于 单剂对照，和 BT混用能有效防治落叶松叶蜂的幼虫。 为了满足新型农业发展的需要。阿维菌素药剂具有以下 发展趋势： 1)衍生物的开发和利用。阿维菌素现在已经成功开发出 了埃玛菌素和甲胺基阿维菌素苯甲酸盐。以阿维菌素的结构 进行衍生开发具有广阔的前景。此外研究人员对阿维菌素的 C 5，C 22，C 23，C 25，C 4等位和其他功能团进行改造 。期望 通过对母体的改造获得活性更优．安全性更高的新品种 2)阿维菌素的化学合成的研究。现在阿维菌素的生产来 源是生物发酵，能够以一种化学合成的方法代替生物生产， 那么将可以大大降低生产成本。 3)阿维菌素的复配。阿维菌素属于超高效农药．生物活 性很高，田间使用量极少。由于用量少，对环境造成的污染和 对非靶标生物和哺乳动物的杀伤力相对就低。很受欢迎，但 是价格偏高。为了充分发挥超高效农药的潜力，加强其市场 竞争力 、拓宽销路。进行了有针对性的复配开发研究是必须 的。截止 2003年，我国阿维菌素单剂有 128个产品登记，原 药有 9个登记，二元混配产品数达到381个，共有 32种药剂 与阿维菌素复配，并且有进一步发展的趋势。总之，阿维菌素 由于具有特殊的结构和作用机制。具有十分光明的应用前 景。 收稿 日期：20o5—11-10 维普资讯 http://www.cqvip.com