琥珀酸脱氢酶抑制杀螨剂及其在水果上的应用

谭海军

(江苏省苏州艾科尔化工科技有限公司 昆山215300)

植食性螨是水果等多种农作物的重要虫害之一。以四爪螨属(Tetranychus spp.)和全爪螨属(Panonychus spp.)为主的叶螨类植食性螨通过直接吸食作物和传播植物病菌病毒，每年给农业生产造成了较大损失[1～4]。由于植食性螨的生命周期短、繁殖快，频繁喷施的杀螨剂使其快速地产生了抗药性[3]，以二斑叶螨（TetranychusurticaKoch）和苹果全爪螨（Panonychusulmi Koch）为例，对其产生抗性的杀螨剂分别达到了96种和48种[5]。

目前主流的农业杀螨剂主要有有机磷类、有机锡类、拟除虫菊酯类、哒螨灵、炔螨特和阿维菌素等品类/种，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机理被开发阐明以来，琥珀酸脱氢酶抑制杀螨剂就以其高效低毒安全低抗性等特点，逐渐成为害螨防治和水果应用的研究热点。

1 琥珀酸脱氢酶抑制杀螨剂

琥铂酸脱氢酶(SDH)又叫呼吸链复合物Ⅱ或琥铂酸-泛醌氧化还原酶(SQR)，是呼吸作用第二阶段三羧酸循环中的关键膜复合物，可与琥铂酸和延胡索酸相互转化中转移的电子进行偶联，进而将电子直接转移到醌库使泛醌还原为泛醇，完成呼吸作用，通过氧化磷酸化释放大量能量供给生物体[6]。琥珀酸脱氢酶抑制剂通过与靶标生物的琥珀酸脱氢酶的泛醌还原位点相结合，抑制琥珀酸脱氢酶的活性，阻碍电子传递，破坏三羧酸循环，阻止生物体的呼吸作用和能量供给，从而对靶标生物表现出生物活性[7]。

琥珀酸脱氢酶抑制剂在农业上自1960年开始最先用于担子菌类植物病害的防治，后来逐渐扩展至农业害螨防治。琥珀酸脱氢酶抑制杀螨剂具有全新的化学结构，因而具有独特的作用特点、卓越的生物选择活性以及较低的交互抗性风险。目前见诸于报道的琥珀酸脱氢酶抑制杀螨剂有多个，按化学结构来分有三种：β-酮腈类杀螨剂如丁氟螨酯(Cyflumetofen)[5]和SYP-10898[9]，β-酮腈衍生物类杀螨剂如腈吡螨酯(Cyenopyrafen)[3]、NC-510[10]和乙唑螨腈(SYP-9625)[11]，以及甲酰苯胺类杀螨剂如Pyflubumide[13]等。除SYP-10898 和NC-510还在开发外，其余均已商业化。

1.1 作用特点

琥珀酸脱氢酶抑制杀螨剂具有全新的化学结构和杀螨机理，国际杀虫剂抗性行动委员会(IRAC)将其划归至新的第25 组[14]。三种不同化学结构的杀螨剂在害螨体内线粒体呼吸电子传递链上的结合位点相同，但与口袋式塑性结构位点的结合方式不同，β-酮腈类及其衍生物类和甲酰苯胺类分别归属于不同的亚组25A和25B[14，15]。研究表明[15～18]，现有的琥珀酸脱氢酶抑制杀螨剂均为前体杀螨剂，进入靶标后在其匀浆组织内快速代谢活化，去酰水解成羟基-或氨基-化合物。但丁氟螨酯可能先被酯酶催化水解后再自发脱羧活化，而腈吡螨酯和Pyflubumide则可能是直接自发水解活化[15，19，20]。这些代谢活化物在极低浓度下即可选择性地与靶标害螨体内的作用位点非竞争性地结合来杀死靶标害螨，由于其它生物的作用弱[15-17]，该类杀螨剂对非靶标生物安全。

现有琥珀酸脱氢酶抑制杀螨剂多以触杀和胃毒作用为主，无内吸活性，对虫体的击倒作用快，持效期长至28d左右[18，21～25]。此外，该类杀螨剂对温度的敏感性较低，在10～35℃范围内对靶标害螨均有较好防效，SYP-10898和乙唑螨腈分别属于正温度系数和负温度系数杀螨剂[18，24，26]。

1.2 生物活性

琥珀酸脱氢酶抑制杀螨剂对包括螨卵在内的各个发育时期的叶螨总科害螨都具有优异的杀螨活性，对现有药剂产生抗性的害螨也具有高活性，但对害虫、病菌和霉菌的活性很低。特别是β-酮腈及其衍生物类杀螨剂还对瘿螨总科和跗线螨总科的害螨具有潜在防效。

1.2.1 β-酮腈及其衍生物类杀螨剂的生物活性

β-酮腈及其衍生物类杀螨剂对螨卵、幼螨、第1静止期、第1若螨、第2静止期、第2若螨、第3 静止期和雌成螨等各个发育时期的四爪螨属和全爪螨属叶螨具有较高的活性，同时对瘿螨、短须螨(Brevipalpus spp.)、侧多食跗线螨(Polyphagotarsonemus latus Banks)也具有较好的活性[29，30]，但对鳞翅目、同翅目、半翅目和缨翅目类害虫的活性相对较低[21，27，28]，对黄曲霉毒素没有或抑制活性很差[31]。对朱砂叶螨的活性研究结果[33，37]表明，该类杀螨剂对幼/若螨的毒力要高于对螨卵和成螨，腈吡螨酯和乙唑螨腈对若螨和成螨的毒力突出，而乙唑螨腈的毒力最高，见表1。β-酮腈及其衍生物类杀螨剂还对嘧螨酯、弥拜菌素、灭螨醌、哒螨灵和虫螨腈等药剂产生抗性的二斑叶螨、神泽氏叶螨和全爪螨等害螨也有较高活性[21，27，28]。NC-510还对蚜虫、蓟马和粉蚧等刺吸式口器害虫具有一定的活性[11，36]。

表1 β-酮腈及其衍生类杀螨剂对朱砂叶螨的LC50 (单位： mg·L-1)

1.2.2 甲酰苯胺类杀螨剂的生物活性

甲酰苯胺类杀螨剂也对四爪螨属和全爪螨属叶螨都具有优异的杀螨活性。Pyflubumide 对二斑叶螨、柑橘红蜘蛛、苹果红蜘蛛和神泽氏叶螨的具有高活性，其毒力LC50=1.2～2.2mg·L-1[38]，同时对唑螨酯、灭螨醌、联苯肼酯、乙螨唑和弥拜菌素等抗性叶螨成螨也表现出优异的防效，对田间柑橘全爪螨和朱砂叶螨的毒力LC50=0.5～2.3mg·L-1，但对跗线螨和瘿螨等活性相对较低[39]。

1.3 交互抗性

实验室和田间对二斑叶螨、朱砂叶螨和柑橘全爪螨的抗性试验研究表明，琥珀酸脱氢酶抑制杀螨剂与现有杀螨剂之间无交互抗性。三种不同化学结构的同类杀螨剂之间存在较低或不存在交互抗性，而同类同化学结构的β-酮腈衍生物类杀螨剂之间存在明显的交互抗性。这可能与害螨不同的解毒酶系对进入体内各亚组琥珀酸脱氢酶抑制杀螨剂之间的不同作用有关。

1.3.1 抗性研究

对二斑叶螨的抗性试验研究表明，丁氟螨酯、腈吡螨酯和乙唑螨腈与现有药剂阿维菌素、螺螨酯、丙溴磷、氧化乐果、联苯菊酯、哒螨灵和联苯肼酯等之间存在较低或不存在交互抗性[40，41]，但腈吡螨酯与呼吸链复合物I 抑制剂哒螨灵[20，42]和唑螨酯[43]（在雌螨成体中表现明显），以及同类的乙唑螨腈等之间都存在着明显的交互抗性[44]。与哒螨灵的不同，腈吡螨酯对抗性二点斑叶螨螨卵的半致死浓度LC50低于施用剂量[20]，这对延缓其抗性发展具有一定的意义。此外，腈吡螨酯与丁氟螨酯在实验室存在负交互抗性，田间对二点斑叶螨产生交互抗性的半致死浓度LC50超过其施用剂量[19]，这可能与二者不同的代谢活化途径有关。

对朱砂叶螨的抗性试验研究表明，丁氟螨酯与阿维菌素、甲氰菊酯、炔螨特和联苯肼酯等药剂之间不存在交互抗性，但与呼吸链复合物I 抑制剂哒螨灵存在较高交互抗性[45]。

对朱砂叶螨和柑橘全爪螨的多地田间测试结果[39]表明，Pyflubumide 与唑螨酯、喹螨醚、联苯肼酯和弥拜霉素不存在交互抗性。由于琥珀酸脱氢酶抑制杀螨剂各亚组之间的代谢交叉抗药性风险很低[14]，Pyflubumide 与丁氟螨酯、腈吡螨酯或乙唑螨腈间不存在交互抗性或为负交互抗性。

1.3.2 抗性机理

琥珀酸脱氢酶抑制杀螨剂对朱砂叶螨和二点斑叶螨的抗性主要与羧酸酯酶（CarEs）、多功能氧化酶（MFOs，又称细胞色素P450单氧酶）和谷胱甘肽S-转移酶（GSTs）三种解毒酶系不同的参与程度相关[19，46]。其中，GSTs和MFOs分别为丁氟螨酯和腈吡螨酯产生代谢抗性的主要解毒酶[19，46]，GSTs 可催化丁氟螨酯的分解及与谷胱甘肽的结合[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 抑制剂对抗性表达的影响不同[20]。抑制上述三种解毒酶系的活性有可能减少该类杀螨剂在害螨体内的代谢活化，从而引起抗性问题，因而应用时应避免该类杀螨剂与有机磷酸酯类、氨基甲酸酯类等酶抑制剂混用以延缓抗性。

2 琥珀酸脱氢酶抑制杀螨剂在水果上的应用

危害水果的植食性螨有多种，以柑橘树为例，害螨主要有全爪螨、始叶螨、六点始叶螨、裂爪螨、小爪螨、短须螨、瘿螨、锈螨和侧多食跗线螨等9种[50]。琥珀酸脱氢酶抑制杀螨剂的以其独特的作用特点和低交互抗性，对不同发育时期敏感和抗性叶螨、瘿螨和跗线螨总科类的多种害螨均有较好防效，对水果上的害螨防治发挥了重要的作用。通过与其它作用机理的杀螨剂和助剂复配、混用或轮用[51]，或与害螨天敌联合使用，可减量增效地实现对水果害螨的抗性管理和综合治理。

目前，丁氟螨酯、腈吡螨酯、乙唑螨腈和Pyflubumide 已有多个单剂和复配先后在日本、韩国和中国登记上市，广泛用于柑橘、苹果、葡萄、梨、桃、李子、草莓、樱桃、覆盆子、西瓜、甜瓜和无花果等水果上的的全爪螨、二点斑叶螨、神泽氏叶螨、锈螨、白跗线螨和侧多食跗线螨等害螨防治。

2.1 β-酮腈类杀螨剂的防效

20%丁氟螨酯SC可同时防治全虫态的柑橘全爪螨和紫红短须螨[28，29]，优于73%炔螨特EC和240g/L螺螨酯SC[52～55]，同时对苹果山楂叶螨[56]、汤山酥梨树[57]、草莓和甜瓜的二斑叶螨[58～60]，速效性短至1～2d，持效性长至21d 以上，且对作物和蜜蜂等非靶标生物安全、无果面污染。20%丁氟螨酯SC 与1.8%阿维菌素EC 桶混使用可提高其杀螨速效性[54]。5%丁氟螨酯纳米胶囊可增强活性组分的稳定性、延长释放期，纳米乳剂7.8%甲氰菊酯+0.2%丁氟螨酯EW可增强雾滴在植株上附着和与害螨体表的接触，对柑橘全爪螨具有更好的防效[61，62]。

5%SYP-10898 SL 按有效成分浓度25～100mg·L-1或50～200g·hm-2施用防治柑橘全爪螨和苹果叶螨，速效性和持效性优于阿维菌素、炔螨特和螺螨酯，或与之相当，持效期长至30d[26，28，37，63]。

2.2 β-酮腈衍生物类杀螨剂的防效

30%腈吡螨酯SC 对柑橘树全爪螨、苹果树全爪螨和二斑叶螨的速效性和持效性较好，优于螺螨酯，持效期长达14～30d，对柑橘、苹果和天敌安全[64～67]，与110g·L-1乙螨唑SC 或者22.4%螺虫乙酯SC 桶混施用可提高对苹果全爪螨的防效[68]。

30%乙唑螨腈SC 可有效控制柑橘全爪螨、始叶螨和锈壁虱种群的发生与为害，1～3d后防效显著，持效起长至30d 左右[35，69，70]，同时对苹果和草莓的二斑叶螨防效显著，对作物和蜜蜂安全[18，，61，71]，与有机硅助剂或矿物油混用可增强对柑橘全爪螨的防效[72]。

2.3 甲酰苯胺类杀螨剂的防效

20% Pyflubumide SC 对梨、桃、葡萄、小粒核果、无花果和柑橘树上的叶螨防效在80%及以上[73]，还可有效防治桃树桑始叶螨、神泽氏叶螨和柑橘全爪螨，以及苹果的全爪螨和二斑叶螨。复配15%Pyflubumide+5%唑螨酯SC对西瓜、甜瓜、草莓和柑橘树的叶螨，以及柑橘粉色锈螨的防效在80%及以上[73]。

2.4 综合防治

琥珀酸脱氢酶抑制杀螨剂对靶标害螨具有高选择活性，在使用剂量下对捕食性螨、寄生蜂和捕食性昆虫等有益节肢动物和自然天敌影响很小[15～18]，因而可用于害螨抗性管理和综合治理项目。

丁氟螨酯可与捕食性螨斯氏钝绥螨(Amblyseiusswirskii)对温室害螨进行联合防治，安全性好[74]。乙唑螨腈在亚致死浓度LC30=0.841mg·L-1时可显著降低朱砂叶螨雌螨的繁殖率，而在施用浓度100mg·L-1时对田间天敌加州新小绥螨(Neoseiuluscalifornicus McGregor)无负面影响，还可增强加州新小绥螨对朱砂叶螨螨卵和幼螨的防效[75]，从而实现综合防治。

利用螨虫种间竞争关系结合化学药剂进行综合防治时需要注意，施用丁氟螨酯会使二斑叶螨体内的解毒酶上调而活性升高，相比朱砂叶螨更容易产生抗性[76]。然而对于土耳其斯坦叶螨(Tetranychusturkestani)的综合防治，即使是亚致死剂量的丁氟螨酯，也可降低其种群的发育速率[77]。

3 总结与展望

琥珀酸脱氢酶抑制杀螨剂具有全新的化学结构和作用机理，对各个发育时期的叶螨等植食性螨具有高选择活性，不同化学结构之间、以及与现有杀螨剂之间的抗性风险较低，对水果等农业上的敏感和抗性害螨防治发挥了重要的作用。特别是该类杀螨剂对哺乳动物、蜂鸟鱼蚕、蚯蚓、天敌和其它非靶标生物低毒，无三致作用，生物富集性低且对作物安全[18，21，24，27，38，78]，在柑橘、苹果和梨等水果上的消解快、半衰期短，其残留不会对人类造成健康风险[79～81]。随着该类杀螨剂在水果上的不断应用及农药减量增效行动的开展，其市场前景广阔，必将为农民提供有效的害螨抗性防治和综合治理工具。

然而，由于与琥珀酸脱氢酶抑制杀菌剂的作用位点[82]相似，琥珀酸脱氢酶抑制杀螨剂也可能同样存在因作用位点单一而易产生抗性的风险。加上杀螨剂更加频繁的使用，其快速产生抗药性的风险较大。实际应用中应关注其抗性发展情况，不断开发新的复配、桶混组合和轮换工具，并结合害螨天敌进行综合防治。此外，琥珀酸脱氢酶抑制杀螨剂母体及其代谢物的毒性也值得关注。研究表明，腈吡螨酯对大型溞等水生生物高毒[24]，丁氟螨酯水中代谢物2-三氟甲基苯甲酰胺存在潜在基因毒性[83，84]。