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昆虫生长调节剂(Insect Growth Regulators,简称IGRs)是通过抑制昆虫生理发育,如抑制蜕皮、抑制新表皮形成、抑制取食等最后导致害虫死亡的一类药剂。由于其作用机理不同于以往作用于神经系统的传统杀虫剂,毒性低,污染少,对天敌和有益生物影响小,有助于可持续农业的发展,有利于无公害绿色食品生产,有益于人类健康,因此被誉为“第三代农药”、“21世纪的农药”、“非杀生性杀虫剂”、“生物调节剂(bioregulators)”、“特异性昆虫控制剂(novel materials for insect control)”。由于它们符合人类保护生态环境的总目标,迎合各国政府和各阶层民众所关注的农药污染解决途径这一热点,成为杀虫剂研究与开发的一个重点领域。

随着本领域的发展,该类新药剂不断涌现,其化学结构类别多且作用性质差异大,新的名词名称层出不穷,交迭重复,缺乏统一,目前较为看法一致的归类如下:

几丁质合成抑制剂:包括苯甲酰脲类(BPUs)、噻二嗪类、三嗪(嘧啶)胺类;

保幼激素类似物(Juvenile Hormone Analog,简称JHA);

蜕皮激素类似物(Moeting Hormone Analog,简称MHA)。

一、昆虫生长调节剂实用化的种类及应用

(一)几丁质合成抑制剂 几丁质合成抑制剂(Chitin Synthesis Inhibitos)简称几丁质抑制质剂,能够抑制昆虫几丁质合成酶的活性,阻碍几丁质合成,即阻碍新表皮的形成,使昆虫的蜕皮,化蛹受阻,活动减缓,取食减少,甚至死亡。从70年代荷兰杜发公司开展成功第一个商品化的制剂敌灭灵(Dimilin)到目前为止申报为专利的此类化合物几千个,形成或开发中的商品制剂约20种以上,按其化学结构可分为以下几类:

1、苯甲酰脲类 该类化合物具有抗蜕皮激素的生物活性,能抑制昆虫表皮几丁质合成酶和尿核苷辅酶的活化率,抑制N-乙酰基氨基葡萄糖在几丁质中结合,能影响卵的呼吸代谢及胚胎发育过程中的DNA和蛋白质代谢,使卵内幼虫缺乏几丁质而不能孵化或孵化后随即死亡;在幼虫期施用,使害虫新表皮形成受阻,延缓发育,或缺乏硬度,不能正常蜕皮而导致死亡或成畸形蛹死亡。它们是几丁质抑制中发展最早、成熟品种最多的一类药剂,已商品化生产实际应用的主要种类有:

⑴除虫脲(diflubenzuron),别名灭幼脲一号,敌灭灵,氟脲杀,二氟脲。国产品为20%悬浮剂,用于防治菜青虫(3000倍液)、粘虫(7000倍液)、柑桔潜叶蛾、松毛虫(均2000倍液)。

⑵灭幼脲(chlorbenzuron),别名灭幼脲三号,苏脲一号。是国内生产厂家多、生产量最大、价格最低廉的几丁质抑制剂,但药效也较低。商品为25%悬浮剂,防治菜青虫需用500倍液。

⑶氟虫脲(flufenoxuron)  ,别名卡死克。美国氰胺公司产品为5%可分散液剂(5DC),2000倍液用于防治我国南方抗药性很强的小菜蛾、斜纹夜蛾、甜菜夜蛾等有较好效果,与同类药相比,具速效性并耐雨淋持效长。此外,1000倍液用于防治柑桔叶螨、锈螨、潜叶蛾和苹果叶螨。

⑷氟啶脲(chlorrluazuron)别名:抑太保,定虫隆、啶虫脲、氯氟脲。日本石原产业株式会社产品5%乳油,1000-2000倍液防治我国高抗的蔬菜害虫效果明显,销量大,此外用于防治棉铃虫、红铃虫、柑桔潜叶蛾等。

⑸氟铃脲(hexaflumuron),别名:伏虫灵、盖虫散。陶氏-益农公司开发,国内产品为5%乳油,用于防治高抗的棉铃虫(500-1000倍液)和小菜蛾(10000-2000倍液)。

⑹杀铃脲(triflumron),别名:杀虫脲、杀虫隆、氟幼灵。由拜耳公司开发,国内吉林省通化市化工所农药公司产品为20%悬浮剂,用于防治抗性棉铃虫,常规喷雾为2000-3000倍液。

⑺氟苯脲(teflubenzuron),别名:农梦特、伏虫隆、伏虫脲、特氟脲。为本类制剂早期开发产品。1984年在泰国投产,在东南亚广泛用于防治高抗的小菜蛾效果显著,但多年单一使用后,已明显产生抗性。1990年以后已经停止了在我国的登记。

苯甲酰脲类几丁质抑制剂除上述商品化品种外,开发研究的品种还有三氯脲(灭幼脲二号,PH6038)、氟幼脲(penfluron,PH604,用于灭蚊蝇)、氟环脲(flucycloxuron,氟螨脲,PH7023)、啶蜱脲(fluazuron)、虱螨脲(lufenuron,MATCH,CGA184699)、嗪虫脲(L-7063)、二氯嗪虫脲(EL-494)、几噻唑(L-1215)、EL-583、GR-572(novaluron,MCW-275)等。

2、噻二嗪类 开发最为成功的是噻嗪酮(buprlfezin),又名灭幼酮,日本农药株式会社产品为优乐得。国内已有众多厂家投产,商品名称扑虱灵、稻虱净,用于防治稻飞虱(25%可湿性粉剂3000倍液,8%展膜油剂500-700倍液)和温室白粉虱(25%可湿性粉剂1000-1500倍液)有特效,并且持效期长,应用已十分广泛,此外可用于防治柑桔矢尖蚧、茶树小绿叶蝉等害虫。

3、三嗪(嘧啶)胺类 现已商品化生产的有瑞士汽巴嘉基公司开发的灭蝇胺(cyromazine),对双翅目幼虫有特殊活性,有内吸传导作用,导致蝇蛆和蛹畸形,成虫不能正常羽化。可用于防治蔬菜、花卉潜叶蝇(10%悬浮剂1500倍液喷叶面或用2%颗粒剂每亩2千克处理土壤,持效期可达80天)和为害食用菌的蚊类幼虫,但对成虫效果很差。此外,可用于防治畜牧业蝇蛆。此类制剂开发的还有CGA-183843、dicylanil等。

(二)保幼激素类似物 早期开发的与昆虫保幼激素极相似的化合物如烯虫酯(methoprene)、烯虫硫酯(triprene)、烯虫乙酯(hydroprene)等生物活性和田间稳定较低,但具很强的挥发性,可用于防治仓储害虫和卫生害虫。目前我国登记的有诺华公司烯虫酯产品可保持4.1%可溶性液剂,7.5-10mg/L用于防治烟草甲虫。

近期开发的则是与保幼激素结构相差较大,在分子中引入苯环或杂环的化合物,它们有很好的生物活性和田间稳定性,可广泛应用于农业和卫生害虫防治,主要开发品种有:

1、双氧威(fenoxycarb),又名苯氧威,属氨基甲酸酯类。但具有保幼激素类似物的活性,能抑制卵的发育、幼虫的蜕皮和成虫的羽化。可有效地防治果树上的木虱,蚧和多种鳞翅目害虫,5-10mg/L可用于防治仓储害虫和卫生害虫。

2、吡丙醚(pyriproxyfen),又名蚊蝇醚,属苯醚类化合物。能抑制幼虫的发育,在我国登记的有日本住友公司生产的灭幼宝(Sumilarv)0.5%颗粒剂,用于防治蚊、蝇、蜚蠊等卫生害虫,对蜚蠊有特效。据报道吡丙醚对同翅目、缨翅目、双翅目、鳞翅目害虫均有高效,用量少,持效期长,对作物与环境安全。

3、哒幼酮(NC-170)属哒嗪酮类化合物,系日产化学公司开发的新型保幼激素类似物。能抑制胚胎发生,抑制昆虫的发育、变态,尤其对叶蟑和飞虱具有高选择性。用于防治水稻主要害虫黑尾叶蝉和褐飞虱,有效成分50mg/L其活性可维持40天。此类制剂开发中的尚有双氧硫威(RO13-7744)、NC-184、NC-196、CGA59205等。

(三)蜕化皮激素类似物 由昆虫体内分离并鉴定结构的蜕皮激素物质已知15种以上,由于提取困难,价格昂贵,结构复杂,不易合成,因此研究进展缓慢。现已开发为商品制剂的2种,均为双酰肼类化合物。

1、抑食肼(RH-5849),由罗门哈斯公司开发。国产商品名称虫死净,为20%可湿性粉剂。可通过根系内吸杀虫,对鳞翅目及某些同翅目和双翅目害虫有高效,如二化螟、稻纵卷叶螟、粘虫、马铃薯甲虫、苹果蠹蛾、舞毒蛾、卷叶蛾等。750-1500倍液喷洒,可迅速降低幼虫和成虫取食能力,能使昆虫发生异常的早蜕皮而死亡,并能抑制产卵。但幼虫死亡速度慢,应提前用药。

2、虫酰肼(tebufenozide),罗门哈斯公司商名米满(Mimic),已在我国登记(台湾兴农公司商名天地扫)。20%悬浮剂1000倍液可用于防治我国南方甘蓝上抗药性极强的甜菜夜蛾,此外可用于防治苹果卷叶蛾(2000-5000倍夜)、松毛虫(24%悬浮剂2000-4000倍液)。此类制剂开发中的还有活性更高、选择性更好、安全性更大的RH-0345、RH-2438等品种。

(四)其他昆虫生长调节剂

从楝科植物提取的印楝素和川楝素,具有抑制昆虫生长,使之发生畸变的作用。对印楝素杀虫机理的研究较多,大多数人认为它对多种组织和器官都有直接作用,可以干扰昆虫内分泌和神经内分泌系统,使之功能紊乱,抑制生长发育,但这也可能不是印楝素毒杀机理的全部(许荣满,2002)。此外,1996年在日本作为豆科潜叶蝇的杀灭剂获得登记的三嗪类化合物和一类对叶螨类害虫具有高活性的二苯基恶唑啉类化合物,以及2007年获得临时登记的氟啶虫酰胺(刘刚,2008)也均属于昆虫生长调节剂。

二、昆虫生长调节剂在农业害虫防治中应用的重要意义

1、克服害虫抗药性 神经毒剂类杀虫剂反复和高剂量的使用,像小菜蛾、棉铃虫等重要的农业害虫已成为抗药性极高的种群,必须寻求致死机制不同的新药剂解决当、前无药可用的困境,也为将来合理用药缓解抗性寻找出路。IGRs药剂在这方面克抗的成功已被实践所证明。

2、减少环境污染 IGRs药剂对人和高等动物属低毒或微毒类别,对环境污染小,不伤害天敌或有益生物,有利于生态平衡,有助于发展可持续农业,符合人类的根本利益。

3、促进绿色食品生产 由于IGRs药剂的作用机制是针对昆虫的生理发育,对人和高等动物无害,因此已被纳入无公害农业生产措施之中,必然促进绿色食品生产。

三、IGRs存在的问题与应用前景

由于IGRs制剂对抗性害虫具高效,对环境污染小,对人畜安全,主要品种已能在国内生产,价格低廉,因此近十余年来已得到推广应用。但在使用中也发现了以下的问题:

1、害虫产生抗药性 在80年代初BPUs制剂在东南亚对抗药性极高的小菜蛾的首次应用表现出特效之后,立即成为几乎唯一的选择,经过多年单一的使用,使小菜蛾很快对BPUs产生了抗药性。1988年台湾小菜蛾对氟苯脲(农梦特)抗性增至7621倍,马来西亚增至3000倍以上;对氟啶脲(抑太保)增至1000倍以上;国内武汉地区因多年推广氟虫脲(卡死克),1997年小菜蛾抗性增至1254倍。一般该类药剂在一个地区连续使用2年药效即显著降低,因此打破了最初认为这种生理抑制剂不易产生抗性的设想,并且有的学者提出BPUs不同品种之间存在有交互抗性(另一些学者的研究结果是抗性品系对其他种类BPUs无交互抗性),因此必须谨慎使用BPUs,发展综合治理,减少一个品种在当地的连续使用,控制抗性的发展。

2、速效性差 对农业害虫,特别是蔬菜害虫的防治,要求施用的药剂具备速效性。但IGRs一般要在害虫变态阶段才能使其致死,一般在施药3天后才开始出现死亡,5-7天才出现死亡高峰。因此从确保蔬菜质量(尤其是叶菜类)即商品价值来说,菜农往往难于接受。故需在害虫低龄期施用,或与速效药复配。国内厂家已开始将IGRs与低毒低污染但有速效性和杀虫剂做成复合剂,即有速效性又能发挥IGRs的特异性,如速杀脲(除虫脲+氰戊菊酯)、蝉虱净(噻嗪酮+异丙威)、稻虫净(噻嗪酮+杀虫单)等。

3、不同品种各有一定选择性 如BPUs无内吸性,对鳞翅目害虫活性强,但不能兼治蚜虫、飞虱、叶蝉等刺吸口器害虫,在一种作物上多种类害虫同时发生时应考虑到药剂的选择性。

4、BPUs对水栖动物有毒 特别是对甲壳类(虾、蟹幼体)有害,应注意避免污染养殖水域。

5、残留性 IGRs虽为低毒,但持效期长,应避免在作物近成熟期应用,遵守安全间隔期。尽管存在上述需要注意的问题,但IGRs特殊的作用机制和适应于可持续农业的种种优越性,使其前景广阔,在品种开发和推广应用上必将会有较快的发展。


文章来源:天宝农业技术服务平台


参考资料:

《昆虫生长调节剂防治害虫中应用》村长的博客

《带你全面认识昆虫生长调节剂!》赵俊峰 辽宁省朝阳市龙城区植物保护站



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