三唑类杀菌剂作用机理和残留检测技术分析研究

杨 森

(毕节职业技术学院,贵州 毕节 551700)

杀菌剂的出现要比杀虫剂、除草剂晚很多年，1934年法国波尔多城的农民使用硫酸铜的碱性溶液防治葡萄灰霉病时产生了第一个非商品化的无机杀菌剂—波尔多液。后来随着化学合成农药的不断发展，尤其是有机化学的发展为农药的合成开辟了“康庄大道”，在1998年开发合成了福美双，实现了无机杀菌剂到有机杀菌剂的过渡，为各类杀菌剂的发展开拓了美好的市场前景[1-2]。20世纪70年代以前使用的基本上都是传统型保护性杀菌剂，该类杀菌剂只表现为杀菌作用，后来随着抗性的发展，在防治植物病害方面效果不明显[3-4]，因此，研发高效、广谱、毒性低的绿色农用杀菌剂已成为未来发展的趋势。

近年来，开发出来的杀菌剂按照化学结构的分类主要有三唑类、甲氧基丙烯酯类、苯胺基嘧啶类、酰胺类、氨基酸衍生物、咪唑啉酮类八大类杀菌剂，这些杀菌剂都有着活性高、作用机理独特，对于难以防治的病害如稻瘟病、立枯病等有特效[5]。对于三唑类杀菌剂而言，不仅具有上述杀菌剂共有的特性，而且能起到治疗和保护的作用，对植物无害，使用方便，施用时可叶面喷雾，也可拌种施用，用量低，因具有内吸、广谱、作用机理独特等优点使其在农药分子设计领域受到人们广泛关注。由于三唑类农药属于N-1-取代-1.2.4三唑类化合物，是一类有机含氮杂环类农药，在防病方面主要是发挥内吸功能，通过植物的根部吸收，随蒸腾作用运输到植物体的各个部分。因此，研究讨论三唑类杀菌剂的作用机理、生物活性、残留分析以及应用等有其现实意义，为开发绿色环保、高效低毒的三唑类杀菌剂梳理主线，可供研究开发新颖三唑类杀菌剂寻找研究线索。

1 三唑类杀菌剂的种类

近30年以来，相继开发出来的三唑类杀菌剂有三唑酮、三环唑、腈菌唑、环唑醇、环氧菌唑、四氟醚唑、己唑醇、环唑醇、叶菌唑等，这些杀菌剂大多数为美国杜邦公司、日本住友和德国拜耳公司研制开发[6]。该类杀菌剂的用药剂量、适用于何种作物、主要可以防治的病害以及特点(表1)。

表1 三唑类杀菌剂信息介绍

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2 三唑类杀菌剂的作用机理

三唑类化合物含有含氮杂环，该氮原子可以与细胞色素P-450的铁离子精密结合，对植物能起到抗菌活性和植物生长调节的功能，而三唑类杀菌剂就是基于三唑类化合物的结构基础上通过化合合成而来，有研究表明：三唑类化合物与细胞色素P-450的结合程度与杀菌活性和抑制脱甲基活性一致，另外该类化合物还具有降低植物体中赤霉素的活性功能，如在植物体中添加赤霉素可恢复其抑制生长作用，因此，该类化合物具有阻碍植物体中赤霉素的生物合成作用，从而抑制其生长发育。其作用机理可以总的归纳为四种类型(图1)。

图1 三唑类杀菌剂的作用机理

2.1 破坏细胞的功能和结构 三唑类化合物中赤霉素可作用于真菌细胞壁，使细胞壁变薄而功能缺失，最终导致细胞膜裸露后渗透压渗漏，除此以外，该类化合物还会影响真菌质膜的生物合成，例如氟喹唑、腈菌唑和硅氟唑是一种脱甲基化抑制剂，破坏和阻止病菌的细胞膜重要组成成分麦角甾醇的生物合成，导致细胞膜不能形成，己唑醇可破坏和阻止病菌的细胞膜重要组成成分麦角甾醇的合成，徐峥等[7]研究纳他霉素时发现，该种杀菌剂可作用于质膜中的麦角甾醇，破坏细胞质膜后造成渗漏现象，因而起到杀菌的作用，因此，多数三唑类杀菌剂是破坏细胞膜的组成成分麦角甾醇的合成而发挥作用。

2.2 影响细胞能量的产生 三唑类杀菌剂的活动场所最终是在线粒体中产生分解代谢，而细胞的高能量(ATP)的合成场所受到“竞争”，能量的合成不能正常进行，从而导致能量合成受阻，最终菌体耐以生存的糖类、蛋白质的能量供应不足而导致细胞生长发育迟缓或死亡。

2.3 影响真菌体内酶的合成和活性 酶是一种特殊催化剂，能控制或影响大多数生化反应的发生，如果酶失去活性，则反应效率会降低。例如三环唑是一种黑色素合成还原酶抑制剂，可用来防止水稻稻瘟病，该类病害中的病原菌黑色素是细胞的一种必须结构，当受到三环唑作用后可抑制其合成，从而产生作用[8]。

2.4 对作物生长的调节作用 三唑类杀菌剂具有一种独特的性质—对作物的生长具有诱导调节生长作用，这是其他类别的杀菌剂不具有的特殊性质，可以提高植物体对不良环境的生理适应能力，该类药剂可抑制赤霉素的生物合成，诱导细胞分裂，从而控制植物的生长发育、矮化了植物，因而可以增加植物的抗倒伏能力。李伟龙使用戊唑醇作用于番茄上前期表现为抑制作用，后期发现该药剂的抑制作用还表现在根上，能促进根的生长，同时能保护组织中的绿色色素，番茄叶片的含水量会增加[9-10]。

3 三唑类杀菌剂的检测分析

目前，对于三唑类杀菌剂的检测方法很多，主要有高效液相色谱法[11-12]、气相色谱法[13-17]、HPLC-MS/MS 法[18]、GC- MS/MS 法[19]、分子印迹技术[20-21]等分析方法，表2列举出了几种常用的检测方法，并对10余种三唑类杀菌剂常用检测方法进行了信息汇总，以供检测三唑类杀菌剂查询使用。

表2 三唑类杀菌剂残留的检测方法、回收率、检出限及相对标准偏差

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除了上述主要检测方法以外，目前对于三唑类杀菌剂的检测方法还有中空纤维膜液相微萃取-GC -MS 法、分散液—液微萃取-气质联用法、气相色谱-负化学离子源质谱法等分析方法。其中液相色谱法具有准确度高、操作方法简单、线性范围宽等优点；气相色谱法具有检测成本低、样品检测周期短、可对批量样品快速检测等优点；HPLC-MS/MS具有前处理简单、灵敏度高、多种三唑类杀菌剂同时残留测量的优点；GC- MS/MS具有准确性和精密度高、选择性强、检出限低，能有效降低基质的干扰等优点；分子印迹磁性固相GC- MS具有重现性好、多残留同时测定、结果准确等优点；MI-MDSPE-LC- MS/MS具有制备印迹材料简单、适用于三唑类多残留检测的优点。现在对于三唑类杀菌剂的检测技术主要是气相色谱法，但联用技术的使用可以满足多残留进行分析检测的要求。

4 应用前景

从三唑类杀菌剂的开发以及用途上可知，虽然三唑类杀菌剂的运用已有30余年的历史，或者部分药剂具有抗性问题，但是该类杀菌剂还具有巨大的潜在开发价值，因此，在开发该类化合物的研究中，要瞄准国际前沿，可思考在药物新靶标和分子设计以及RNAi新农药干扰技术来达到阻止病害入侵，切断信息传递的途径，基于这一思想，贵州大学校长宋宝安院士提出的要多学科交叉融合、新技术之间交叉集成，秉承生态为根、农艺为本的新植保理念，在结构式上进一步优化，可在三唑类杀菌剂制备成金属配合物的合成路线上进行深入研究，则新颖三唑类杀菌剂将不断诞生。而且由上述可见，在检测三唑类杀菌剂方法上多用气相色谱法和液相色谱法，但综合联用技术能满足多组分同时分析的要求，对三唑类杀菌剂如何提高植物抗逆性分子机制的研究具有潜在的市场前景。在作用机理上主要体现在影响细胞的结构和功能，从而导致细胞的组成物质合成受阻，能量缺失、酶的活性不能体现。虽然三唑类杀菌剂对多种病害有很好的防治效果，但也存在抗性问题，对于该类药物的环境行为的研究力度不够、对三唑类杀菌剂的微生物代谢途径、微生物对手性三唑类杀菌剂的对映体降解过程中其关键作用酶的机理研究存在片面性[22]，在作物上的筛选应用有待加强。