公共卫生害虫对新烟碱类杀虫剂抗性现状及合理使用策略

尤春梅，王晓军，高希武*

（1.中国农业大学昆虫学系，北京100193；2.农业农村部农药检定所，北京100125）

卫生害虫主要包括蚊类、蝇类、蚁类、蜚蠊、蚤、臭虫、蜱等，严重威胁人畜健康。化学防治，如氨基甲酸酯类、有机磷类、拟除虫菊酯类药剂的应用，是防治卫生害虫的重要手段，但长期使用这些药剂会导致卫生害虫对这些药剂产生不同程度的抗性[1-4]。在十七世纪初，人类使用天然烟碱防治农业害虫。自二十世纪八十年代末开始，人类开发合成新烟碱类杀虫剂。

新烟碱类药剂具有触杀、胃毒、渗透和内吸等作用方式。作为一类神经活性的杀虫剂，其作用于神经突触后膜的烟碱型乙酰胆碱受体。该类杀虫剂持续刺激昆虫乙酰胆碱受体，破坏其中枢神经系统的正常传导。中毒症状与传统的神经毒剂类似，具有兴奋、痉挛、麻痹、死亡4个阶段[5-6]。近年有研究结果表示GABA受体亚基Rdl也可能是新烟碱类杀虫剂潜在的次级靶标[7]。笔者综述新烟碱类杀虫剂在国内外卫生领域的研究、应用、抗性现状、抗性机制与交互抗性，并提出新烟碱杀虫剂在卫生领域合理使用策略。

1 新烟碱类药剂防治卫生害虫

目前新烟碱类药剂主要包括第一代含氯代吡啶基型（吡虫啉、烯啶虫胺、啶虫脒、噻虫啉）、第二代含氯代噻唑基型（噻虫胺、噻虫嗪）以及第三代含四氢呋喃基型（呋虫胺）。近些年，诸多农药公司和科研机构成功研发出新型烟碱型乙酰胆碱受体杀虫剂（氟啶虫胺腈、氟吡呋喃酮、氯噻啉、哌虫啶、环氧虫啶、环氧虫啉、三氟苯嘧啶）（表1）。

表1 作用烟碱型乙酰胆碱受体的杀虫剂

（续表1）

1.1 吡虫啉防治卫生害虫

吡虫啉是第一个新烟碱类杀虫剂。吡虫啉对埃及伊蚊幼虫和成虫都有活性[8]。使用25 ng/mL吡虫啉药剂浸液法处理淡色库蚊幼虫，持效期在14～21 d[9]。吡虫啉不仅能阻碍埃及伊蚊中肠的胚胎后发育，而且会影响其产卵能力[10-11]。吡虫啉处理淡色库蚊幼虫，显著降低幼虫乙酰胆碱酯酶（AChE）和腺苷三磷酸酶（ATPase）的活性[12]。斯氏按蚊经吡虫啉和噻虫嗪处理后，会使其体内核糖体转录区域中内转录间隔区2（ITS2）出现突变，从而造成遗传损伤[13]。吡虫啉亦能有效控制家蝇及蟑螂种群增长[14-15]。家蝇经吡虫啉处理24 h后逐渐出现中毒症状，但德国小蠊经吡虫啉处理2～4 h后即显示出毒性效应[14]。吡虫啉胶饵对蟑螂具有非常好的杀灭效果[16-19]。此外，低浓度吡虫啉对白蚁有很好的防效[20-21]。

1.2 烯啶虫胺防治卫生害虫

烯啶虫胺对埃及伊蚊毒性高[22]。相比于吡虫啉，烯啶虫胺对致倦库蚊的防效更好[23]。烯啶虫胺对德国小蠊也具有活性[19]。此外，烯啶虫胺可作为一种理想的诱杀药剂，有效防治黑翅土白蚁[24]。

1.3 啶虫脒防治卫生害虫

莫建初等[25]研究发现，淡色库蚊幼虫经啶虫脒处理3 d后出现死亡高峰，并导致其发育期延长，蛹重下降，可用于防治蚊幼虫。2%啶虫脒饵剂对德国小蠊作用迟缓，杀灭效果不理想[26]。啶虫脒能有效防治小散白蚁[27]。汤方等[28]研究发现啶虫脒能够抑制白蚁体内谷胱甘肽S-转移酶的活性。

1.4 噻虫啉防治卫生害虫

噻虫啉对摇蚊幼虫杀虫活性高[29]，但对德国小蠊活性较低[19]。暂且没有其他噻虫啉防治卫生害虫的研究报道。

1.5 噻虫胺防治卫生害虫

噻虫胺和溴氰菊酯混合后使用，可长期有效控制除虫菊酯抗性蚊虫[30-32]。含噻虫胺的饵剂对德国小蠊杀灭效果较好[33]。此外，噻虫胺也可作饵剂防治臭虫，导致一龄若虫和成虫迅速死亡，并且饲喂效果比触杀效果好[34]。低浓度噻虫胺对台湾乳白蚁具有较好的灭杀效果，可用作白蚁防治药剂[35]。

1.6 噻虫嗪防治卫生害虫

噻虫嗪与昆虫乙酰胆碱受体上的吡虫啉结合位点具有低亲和力，噻虫嗪可能是噻虫胺的新烟碱前体[36]。将吡虫啉和噻虫嗪2种杀虫剂混合使用，能够有效杀灭蚊蝇[37]。噻虫嗪为慢性灭杀白蚁药物，对白蚁的毒力不是很高，但与虫螨腈复配后有显著的增效作用[38]。噻虫嗪和吡虫啉对臭虫防效高于传统杀虫剂（有机磷类、拟除虫菊酯类、氨基甲酸酯类、有机氯类杀虫剂），因此可优先选用烟碱类杀虫剂防治臭虫[39]。

1.7 呋虫胺防治卫生害虫

在含糖饵料中加入呋虫胺，可有效控制致倦库蚊和埃及伊蚊[40]。呋虫胺对蚊虫的毒力低于大多数常用杀虫剂（如溴氰菊酯、丁硫克百威、双硫磷），但是与传统杀虫剂（除虫菊酯类、氨基甲酸酯类、有机磷类）暂无交互抗性，可用于病媒防治[41]。将溴氰菊酯、呋虫胺和胡椒基丁醚（PBO）联合使用，有明显的增效作用，并且能够完全恢复溴氰菊酯对于抗除虫菊酯按蚊的杀虫效果[42]。呋虫胺和顺式氯氰菊酯混配后对抗性家蝇有较好的击倒和致死效果，一定程度上能够缓解家蝇抗性问题[43]。李庆凤等[19]在2014年通过生物测定评价6种新烟碱类杀虫剂（呋虫胺、噻虫啉、烯啶虫胺、啶虫脒、噻虫嗪、吡虫啉）对德国小蠊的活性，结果表明除噻虫啉外，其余5种杀虫剂均对德国小蠊具有良好的杀虫活性，活性最高的是呋虫胺。通过研究呋虫胺与蟑螂神经束膜的结合能力，发现呋虫胺与吡虫啉结合位点[3H]-IMI binding site具有低亲和力，而在腹神经束有高亲和力，表明呋虫胺的作用部位可能不同于其他新烟碱类药剂[44]。呋虫胺是第一个手性新烟碱类杀虫剂，在不同生物间具有选择差异。S-呋虫胺对家蝇、蜚蠊等靶标生物的活性高于R-呋虫胺[45-46]。

1.8 新型杀虫剂防治卫生害虫

此外，一些新型杀虫剂虽然在结构上不属于新烟碱类杀虫剂，但同样作用于昆虫的乙酰胆碱受体。氟啶虫胺腈属于砜亚胺类药剂，能够有效控制冈比亚按蚊[47]。10%氯噻啉可湿性粉剂对台湾乳白蚁具有很好的触杀作用[48]。用环氧虫啶处理美洲大蠊，见效慢且中毒症状不明显，但试虫腹部有剧烈膨胀现象[49]。暂无报道哌虫啶、环氧虫啶、环氧虫啉、氟吡呋喃酮、三氟苯嘧啶等其他新型杀虫剂防治卫生害虫。

目前，世卫组织（WHO）推荐吡虫啉防治苍蝇、蜚蠊、宠物跳蚤，噻虫嗪饵剂防治苍蝇。截至2021年5月，从中国农药信息网查询可知，我国目前登记用于卫生害虫防治的新烟碱类杀虫剂包括吡虫啉、啶虫脒、噻虫嗪、噻虫胺、呋虫胺，而烯啶虫胺、噻虫啉以及其他新型新烟碱类药剂，尚未登记用于防治卫生害虫（表1）。

2 卫生害虫对新烟碱类药剂的抗性现状

害虫对药剂的抗性是一种不可避免的“微进化”现象。目前国内卫生害虫对新烟碱类药剂抗药性水平的报道较少（表2）。在2015年，蔡荣等[50-51]研究报道江苏淮安地区白纹伊蚊和三带喙库蚊对吡虫啉尚处于敏感水平。在2016年，张晓等[52]对2015年采集的山东济南市区白纹伊蚊和淡色库蚊抗药性调查，发现这2种蚊子尚未对噻虫胺产生抗性。但2015年在江苏南京地区，德国小蠊已经对吡虫啉产生20倍左右的中等水平抗性[53]。结合目前的报道文献来看，我国野外蚊蝇种群尚未对新烟碱类杀虫剂产生抗性，但值得注意的是，已有个别地区蟑螂可能对烟碱药剂已经产生抗性[53]。

近年来美国、欧洲、巴基斯坦等地陆续有研究报道卫生害虫野外种群对新烟碱杀虫剂产生抗性（表2）。Liu等[54]报道1998年和2000年采集的美国亨茨维尔、莫比尔、维洛海滩三地致倦库蚊对吡虫啉产生5～10倍的低等抗性。相比于非农业地区，科特迪瓦农业地区的蚊虫对啶虫脒均敏感，而对吡虫啉都已产生大于5倍的低等抗性[55]。2017—2018年采集的俄罗斯新西伯利亚米赛按蚊幼虫对吡虫啉几乎没有抗性[56]。结合目前报道的文献分析，全球多地蚊虫对新烟碱药剂仍处于敏感及低水平抗性。

表2 卫生害虫对新烟碱类杀虫剂抗性情况

美国于2004年将吡虫啉登记用于家蝇防治，使用该药剂1至2年后，野外家蝇种群对吡虫啉产生低等至中等的抗性[57-58]。在2009年，Gerry等[59]报道美国加利福尼亚州奶牛场，垃圾场，城市地区对吡虫啉有3～8倍的低等抗性。2005—2006年采集的丹麦野外家蝇种群对吡虫啉和噻虫嗪都已经产生中高等抗性[60-61]。巴基斯坦地区的家蝇已对吡虫啉产生大于10倍的抗性[62]。2013—2014年期间采集的印度尼西亚家蝇种群对吡虫啉有0.4～6.1的不抗或极低抗性[63]。结合文献分析，全球大多地区家蝇种群对新烟碱药剂吡虫啉产生低等到中等水平的抗性。

调查发现，2005年新加坡多个地区的德国小蠊对吡虫啉仍处于敏感水平[64]。2011—2012年，美国富兰克林地区德国小蠊对吡虫啉仍处于敏感水平[65]。2008年，美国新泽西地地区臭虫对吡虫啉和噻虫嗪敏感，对啶虫脒和噻虫胺产生中等抗性，而2012年密歇根和辛辛那提两地臭虫对吡虫啉、啶虫脒、噻虫嗪均产生高等水平抗性[66]。结合文献分析，相比于蚊蝇，蟑螂对新烟碱药剂仍处于敏感水平，而臭虫却对多种烟碱药剂产生中高等水平抗性。

3 卫生害虫对新烟碱类药剂的抗性机制

害虫抗药性的机制分为代谢抗性和非代谢抗性[67]。

代谢抗性主要包括解毒酶基因（细胞色素P450、羧酸酯酶、谷胱甘肽S-转移酶）的过量表达或突变导致酶对药剂代谢能力增强。细胞色素P450不仅能够参与生物体内物质的代谢，而且能够代谢外源物质，如药剂、植物次生物质等。研究表明，P450通过羟基化和氧化咪唑环来代谢吡虫啉，得到5-羟基吡虫啉和烯烃衍生物[68]。PBO能够增强吡虫啉对库蚊[69]、伊蚊[70-72]、家蝇[73]、德国小蠊[14]等卫生害虫的杀虫毒性，推测P450酶可能参与害虫对吡虫啉的解毒代谢（表3）。在埃及伊蚊吡虫啉抗性品系中，多 个P450基 因（CYP6BB2、CYP9M9、CYP6N12、CYP6M11）上调表达，可能参与代谢吡虫啉[70-72]。CYP6BB2基因启动子区存在2个突变位点，可能与该基因转录水平过表达相关[72]。此外，解毒酶基因CYP6AG1的内含子多态性可能介导米赛按蚊对吡虫啉的抗性[56]。家蝇对吡虫啉的抗性表现为常染色体、不完全隐性和多基因遗传[62]。李静[74]通过构建吡虫啉近等位基因系，并通过酶活和增效剂实验初步推测细胞色素P450可能在家蝇吡虫啉抗性中有十分重要的作用。马卓[75]通过基因筛选和功能验证表明CYP6D3和CYP6A24介导家蝇吡虫啉代谢抗性。在室外家蝇吡虫啉抗性种群中，CYP4G2和CYP6G4的表达量显著高于敏感品系[76]。Markussen等[61]发现家蝇吡虫啉抗性品系中CYP6A1、CYP6D1、CYP6D3基因表达量上调。

表3 卫生害虫对吡虫啉的抗性机制

以上研究结果表明，P450酶可能是卫生害虫对吡虫啉产生抗性的重要机制。此外，家蝇3号染色体上谷胱甘肽S-转移酶Mdgst和4号染色体上一个未知的反调控基因Mdgt1的过表达导致半乳糖基转移酶基因的过表达，形成对吡虫啉抗性[77]。在多种新烟碱杀虫剂抗性的臭虫野外种群中，羧酸酯酶和谷胱甘肽S-转移酶活性显著高于敏感品系[66]。综合以上结果，羧酸酯酶和GST也可参与卫生害虫新烟碱药剂的抗性。

靶标抗性是昆虫抗药性的重要机制，主要是指各种药剂分子靶标的突变以及表达量变化，导致药剂与分子靶标的有效结合率降低。乙酰胆碱受体α6亚基突变介导果蝇[78]、蓟马[79]等多种害虫对新烟碱药剂产生抗性。Markussen等[61]发现家蝇吡虫啉抗性品系烟碱型乙酰胆碱受体Mdα2基因表达量显著低于敏感品系。目前，卫生害虫对新烟碱药剂的靶标抗性报道较少。

此外，不容忽视的是，卫生害虫对新烟碱药剂存在行为抗性（表3）。吡虫啉抗性品系家蝇会更倾向于无药食物，而不是吡虫啉含药饵剂[80-81]。吡虫啉抗性臭虫经药剂处理之后，出现主动减少取食或减少移动等行为变化，从而减少药剂对自身的影响[82]。行为抗性主要包括依赖刺激的行为回避和非依赖刺激的行为回避。家蝇与臭虫对吡虫啉的行为抗性属于前者，即昆虫需要接触到药剂给予的瞬间刺激从而表现出对药剂的回避[83]。最新研究表明家蝇对吡虫啉的行为抗性相关连锁基因位于常染色体1和4上，这2个因素能够各自独立影响家蝇对吡虫啉的趋避作用[84]。

4 新烟碱药剂抗性品系对其他药剂的交互抗性

害虫在不同杀虫剂之间存在交互抗性，这些问题在害虫抗药性问题治理中具有十分重要的作用。Riaz等[70]对埃及伊蚊吡虫啉敏感品系连续8代药剂筛选后，得到5.4倍抗性的吡虫啉抗性品系。该品系对啶虫脒和噻虫嗪分别产生3.55倍和4.40倍的交互抗性，对DDT也产生1.81倍的低等交互抗性，对氯菊酯、残杀威、双硫磷没有交互抗性。李静等[74]构建了一个抗性倍数为202倍的家蝇近等位抗吡虫啉品系。该抗性品系对毒死蜱和甲基吡 磷没有交互抗性，对虫螨腈有较低的交互抗性，而对高效氯氰菊酯和啶虫脒分别产生了18.26倍和20.33倍的中等交互抗性。家蝇吡虫啉抗性品系对氯氰菊酯敏感，而对烯啶虫胺和毒死蜱产生20～30倍左右的中等抗性[85]。

5 新烟碱药剂防治卫生害虫的策略

目前，新烟碱类杀虫剂是全球杀虫剂市场的重要组成部分，但要想广泛应用在卫生领域，仍有较大的发展空间。此外，纵观全球新烟碱药剂的抗性现状，蚊、蝇、蜚蠊、臭虫均已经显露出对新烟碱杀虫剂低水平的抗性，故应采取多种措施来阻止或延缓卫生害虫对新烟碱类药剂抗性的发生和发展。

5.1 改变新烟碱杀虫剂使用方式

由于新烟碱类杀虫剂会影响蜜蜂正常繁殖生长，对其产生诸多负面影响，欧盟已经全面禁止新烟碱类杀虫剂（吡虫啉、噻虫嗪、噻虫胺），但是可以将新烟碱药剂做成饵剂，置于室内防治蜚蠊、蝇、蚂蚁等，或将其粉剂用于蚊虫孽生地防治蚊幼虫。这些处理方式既能够防治卫生害虫，也能够避免与非靶标生物直接接触。此外，并不是所有的新烟碱类药剂均对蜜蜂高毒，如噻虫啉、啶虫脒、氟吡呋喃酮等都对蜜蜂毒性较低。但目前除吡虫啉、啶虫脒、噻虫嗪、噻虫胺、呋虫胺5种新烟碱杀虫剂外，其他新烟碱药剂尚未在我国卫生领域登记使用。

5.2 持续监测新烟碱抗性水平

抗性监测在害虫抗性治理中具有十分重要的参考意义。近几年仅有卫生害虫对有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯类药剂的抗性监测，而缺乏卫生害虫对新烟碱类药剂的抗性监测。

5.3 药剂混用及选择适合的增效剂

新烟碱杀虫剂与传统杀虫剂有着完全不同的作用机制，因此与其他杀虫剂混用是防治卫生害虫的有效手段。有文献报道，溴氰菊酯与新烟碱（噻虫嗪、烯啶虫胺、噻虫啉）的混合药剂具有显著的协同效应，对蚊虫抗药性管理具有重要意义[86]。臭虫对菊酯类药剂已经产生较高的抗性，可以将菊酯药剂与新烟碱药剂混用防治臭虫[87-88]。增效剂为昆虫体内相应解毒酶的抑制剂，将增效剂与农药混用能够提高药剂的作用效率。将吡虫啉与PBO混合后处理蚊幼虫，有显著增效作用[89]；将烯啶虫胺与增效剂PBO混用，能够显著提高烯啶虫胺对埃及伊蚊的灭杀效果[22,90]。依据我国的卫生害虫及其登记药剂的现状，不建议盲目将菊酯类药剂与新烟碱做成混配制剂。尽管菊酯类药剂对幼虫或若虫有效，新烟碱在公共卫生领域主要还是针对幼虫或若虫。PBO是菊酯类药剂防治公共卫生害虫成虫经常使用的增效剂，但是用于新烟碱防治幼虫或作为若虫的增效剂，还需要做进一步的试验。

6 结论与展望

新烟碱类药剂作为一类内吸杀虫剂，防治公共卫生害虫效果显著。用吡虫啉、啶虫脒、噻虫胺、噻虫嗪、呋虫胺防治室内蚊蝇，用量为10～50 mg/m2；防治蜚蠊臭虫跳蚤，用量为80～160 mg/m2。目前，新烟碱类药剂在我国卫生领域的使用并不多，尚未发生严重的野外抗药性问题。综合分析公共卫生害虫对新烟碱类杀虫剂抗性现状，发现尽管筛选出一些可能与吡虫啉代谢抗性相关的解毒酶基因，但是缺乏真正的关于体外代谢能力的研究。虽然文献显示乙酰胆碱受体突变介导了农业害虫对新烟碱类药剂的抗药性，但是卫生害虫对新烟碱药剂的靶标抗性报道较少，是否存在分子靶标突变参与公共卫生害虫对新烟碱类药剂的抗药性，还需要进一步的研究。

在充分合理利用传统新烟碱类杀虫剂的同时，也应当重视传统新烟碱类药剂所暴露的风险问题。积极开发新型新烟碱类产品及其协同增效产品，让新烟碱类杀虫剂得以在公共卫生领域做到科学合理的利用。