新型杀菌剂的应用现状及发展展望_康占海

Jour.ofNorthwestSci-TechUniv.ofAgri.andFor.(Nat.Sci.Ed.)Vol.33Suppl.

Aug.2005

新型杀菌剂的应用现状及发展展望

康占海,蒲　丽,吴学民

(中国农业大学理学院,北京100094)

󰀁

　　[摘　要]　对新型杀菌剂的应用现状及作用机理进行了简要概述,并对未来杀菌剂的发展前景进行了展望。

[关键词]　新型杀菌剂;作用机理;研究进展

[中图分类号]　S482.2　　　　　　[文献标识码]　A

[文章编号]　1671-9387(2005)S0-0233-04

　　据统计,目前我国发现的农作物病害主要有300多种,其中70多种水稻病害、50多种小麦病害、30多种玉米病害、50多种大豆病害、30多种向日葵病害、30多种油菜病害、30多种甜菜病害等。我国常年作物病害发生面积约8660万hm2,防治面积占发生面积的80%～90%,化学防治总面积约6700万hm,应用杀菌剂品种50多个,制剂410多种,用量约3.6万t,占农药总用量的13%以上。由于化学杀菌剂具有防效明显、速度快、成本低、使用简便等特点,因此目前防治植物病害的主要手段为化学杀菌剂。与杀虫剂和除草剂相比,杀菌剂的市场份额和品种相对较少,并且市场波动较大。但是,自20世纪80年代以来,世界杀菌剂新品种的开发仍取得很大进展,如三唑类、酰胺类、嘧啶胺类、甲氧基丙烯酸酯类等。本研究就新型杀菌剂的种类、作用机理、开发进展与应用前景作简要叙述,分析杀菌剂的发展趋势,以期为新型杀菌剂的开发提供科学依据。

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谱三唑硫酮类杀菌剂,商品名为Proline,Input;几乎对所有麦类病害都有很好的防效,还能防治油菜和花生的土传病害以及主要叶面病害。使用剂量为200g/hm,且对作物具有良好的安全性。

羟菌唑是由美国氰胺公司开发的1种新型、广谱内吸性杀菌剂,兼具优良的保护及治疗作用,其作用机理虽与其他三唑类杀菌剂一样,但活性谱差别较大,主要用于防治禾谷类作物矮形锈病、叶锈病、黄锈病、冠锈病、白粉病、颖枯病以及壳针孢、穗镰刀菌等引起的病害。既可茎叶处理又可作种子处理,商品名为Caramba。

硅氟唑[4]是由日本三共化学公司开发的含硅、氟三唑类杀菌剂,具有很广的杀菌谱,对子囊菌类、担子菌类及众多不完全菌类均有很高的抗菌活性,使用剂量为50～100g/hm,商品名为Mongazit,Patchikoron,Sanlit。

意大利Isagro公司开发的氟醚唑属第2代三唑类杀菌剂,具有优良的杀菌活性,持效期长达4～6周,使用剂量低,通常为25～100g/hm2。1.2　酰胺类

酰胺类化合物作为杀菌剂已有几十年的历史,至今已有40多个品种商品化,其中80年代以后开发的占50%以上。

呋吡菌胺是日本住友化学公司开发的吡唑酰胺类杀菌剂,其对担子菌纲的大多数病菌有特效。大田防治水稻纹枯病的剂量为450～600g/hm,商品名为Limber。

噻唑菌胺是由韩国LG生命科学公司开发的新型噻唑酰胺类杀菌剂,能有效地抑制马铃薯晚疫病

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1　新型杀菌剂的应用现状

目前已应用的新型杀菌剂主要有以下几类:1.1　三唑类

自拜耳公司1973年研制成功第1个商品化的杀菌剂三唑酮之后,三唑类杀菌剂的发展就成为人们关注的焦点。其发展之快,数量之多,是以往任何杀菌剂所无法比拟的。目前,这类杀菌剂已有约40个品种商品化,其中近期开发的有7个品种。近年来此类化合物开发的重点是杀菌谱广和具有环境相容性等方面。

丙硫菌唑是由拜耳作物科学公司研制的新型广

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󰀁[收稿日期]　2005-07-08

[作者简介]　康占海(1978-),男,河北平山人,在读硕士,主要从事微乳剂的研究。E-mail:xkjiating@163.com[通讯作者]　吴学民(1968-),男,重庆人,副教授,博士,主要从事农药制剂与助剂合成研究。E-mail:wuxuemin@cau.edu.cn234

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菌菌丝体的生长和孢子的形成,主要用于防治卵菌纲病害,使用剂量为200～250g/hm2,其可湿性粉剂(25%WP)已在韩国上市,商品名为Guardian。氰菌胺是由日本农药株式会社与巴斯夫公司共同研制开发的新颖内吸性杀菌剂,对水稻稻瘟病防效优异,且持效期较长,茎叶处理用量为200～400g/hm,灌施剂量为2100～2800g/hm,商品名为Achieve,Achi-Bu,Helmet。

罗门哈斯公司开发的噻氟酰胺,商品名为Greatam,Pulsor,Betom,是琥珀酸酯脱氢酶抑制剂,在三羧酸循环中抑制琥珀酸酯脱氢酶的合成。对丝核菌属、柄锈菌属、黑粉菌属、腥黑粉菌属、伏革菌属和核腔菌属等致病真菌均有活性。对担子菌纲真菌引起的病害如立枯病等有特效。既可用于水稻、禾谷类作物和草坪等的茎叶处理,又可用于禾谷类作物和非禾谷类作物拌种处理。1.3　甲氧基丙烯酸酯类

甲氧基丙烯酸酯(Strobilurin)类杀菌剂来源于具有杀菌活性的天然抗生素StrobilurinA,自1969年发现其杀菌活性,历经20多年的结构优化,终使此类杀菌剂开发成功,在杀菌剂开发史上树立了继三唑类杀菌剂之后又一个新的里程碑。Strobil-urin类杀菌剂首例上市时间为1996年,到目前为止,已有8个品种商品化。

烯肟菌酯是国内开发的第1个甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂,由沈阳化工研究院1997年开发,已申请了中国、美国、日本及欧洲专利,2002年完成农药临时登记。该品种具有杀菌谱广、活性高、毒性低、与环境相容性好等特点。对由鞭毛菌、结合菌、子囊菌、担子菌及半知菌引起的病害均有很好的防治作用。能有效地控制黄瓜霜霉病、葡萄霜霉病、番茄晚疫病、小麦白粉病、马铃薯晚疫病及苹果树斑点落叶病的发生与危害,与苯基酰胺杀菌剂无交互抗性。田间使用剂量100～200g/hm2,是具有广阔应用前景的杀菌剂新品种。此外,还有烯肟菌胺、二甲苯氧菌胺、肟醚菌胺等品种正在开发之中。1.4　口恶(咪)唑类

　　口恶(咪)唑类杀菌剂是目前国外公司研究开发的热点之一,已有3个品种报道,即商品化的口恶唑菌酮和氰唑磺菌胺及在开发中的咪唑菌酮。　　口恶唑菌酮是由杜邦公司开发的新型口恶唑啉二酮类高效、广谱杀菌剂,具有保护、治疗、铲除、渗透、内吸活性,主要用于防治果树、蔬菜及禾谷类作物中的重要病害,如白粉病、锈病、颖枯病、网斑病、霜霉病、[5]

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晚疫病等。其商品名为Equation,Famoxate,Tanos。

氰唑磺菌胺是由日本石原产业化学公司开发的新型咪唑类杀菌剂。对卵菌所有生长阶段均有作用。可用于防治马铃薯、葡萄、番茄、黄瓜、白菜、洋葱、莴苣、草坪的霜霉病、疫病等,具有很好的保护活性,持效期长,且耐雨水冲刷。既可用于茎叶处理,也可用于土壤处理(防治草坪和白菜病害),商品名为Ran-man,Mildicut。

咪唑菌酮是由安万特作物科学公司开发的新型咪唑酮类杀菌剂,具有触杀、渗透、内吸活性,又有良好的保护和治疗活性。除对卵菌纲真菌引起的霜霉病、疫病等有良好的活性外,对果树黑斑病亦有很好的活性,主要用于莴苣、葡萄、马铃薯、番茄等作物,使用剂量75～150g/hm2,其商品名为Reason,Sagaie。

1.5　氨基酸类

氨基酸类杀菌剂因其对人类、环境安全,是世界农药公司研究的热点之一,目前有2个品种已商品化。

苯噻菌胺是日本组合化学公司开发的新型氨基酸类杀菌剂,主要用于防治葡萄、马铃薯、蔬菜等霜霉病、疫病等,使用剂量为25～75g/hm。

拜耳公司开发的异丙菌胺主要用于防治葡萄、马铃薯、番茄、黄瓜、柑橘、烟草等作物霜霉病、疫病等。其既可用于茎叶处理,也可用于土壤处理,使用剂量为100～300g/hm。

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2　新型杀菌剂的作用机理

三唑类杀菌剂与其他内吸性杀菌剂具有不同的作用机制,其主要通过阻碍真菌麦角甾醇的生物合成而影响真菌细胞壁的形成,对危害作物生长的多数真菌病害均有良好的防治效果。多数三唑类杀菌剂具有高效、广谱、长效、强内吸性以及立体选择性等活性特点。三唑类杀菌剂同时还具有一定的植物生长调节活性(如多效唑、抑芽唑和烯效唑等),其通过抑制植物体内赤霉素的合成,消除植物顶端优势,具有增产、早熟、抗倒、抗逆等多种功能。但是,三唑类杀菌剂是内吸治疗型杀菌剂,作用机制和作用位点单一,长期频繁的使用,病害已对其产生了较严重的抗性,不少三唑类杀菌剂由于抗性问题已失去了原有的高效性。如用三唑酮防治草莓白粉病,用量少防效低,用量大则易产生药害,抑制草莓生长,导致减产。此外,三唑类杀菌剂只对真菌起作用,对细菌及病毒无活性。植物病害往往是多种病害同时发增刊康占海等:新型杀菌剂的应用现状及发展展望

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生,因此使用三唑类杀菌剂需要配合其他杀菌剂或防病毒剂才能有良好的综合防治效果。

酰胺类杀菌剂的作用机理比较复杂,许多品种之间互不相同。噻氟酰胺是琥珀酸酯脱氢酶抑制剂,在三羧酸循环中抑制琥珀酸酯脱氢酶的合成,而呋吡菌胺则是抑制真菌线粒体中琥珀酸的氧化作用,从而避免立枯丝核菌菌丝体分离,导致菌体死亡。氰菌胺是一个作用机制新颖的杀菌剂品种,其主要抑制附着胞胞壁黑色素的生物合成,因而使病菌不能侵入植株,对稻瘟病有特效。

甲氧基丙稀酸酯类杀菌剂具有独特的作用机制,其通过锁住细胞色素b和c1之间的电子传递而阻止了细胞的ATP合成,通过抑制其线粒体呼吸而发挥抑菌作用,具有保护、治疗、铲除、渗透和内吸活性,而且能在植物体内、土壤和水中很快降解。尽管该类杀菌剂作用机制独特,但对于病原菌抗药性的产生依然具有很高的风险性。近年来,国外已有小麦白粉病菌产生抗性孢子的报道。　　口恶(咪)唑类杀菌剂与苯基酰胺类杀菌剂如甲霜灵无交互抗性,均是线粒体呼吸抑制剂。

氨基酸类杀菌剂的具体作用机理尚不清楚,但研究表明,其影响氨基酸的代谢,且与已知杀菌剂作用机理不同,与甲霜灵、霜脲氰等无交互抗性。氨基酸类杀菌剂通过抑制孢子囊胚芽管和菌丝体的生长及芽孢形成而发挥对作物的保护、治疗作用。

量筛选技术在先导化合物的发现及优化方面的应用等,合理应用这些新技术亦可加快新药剂发现的

步伐[8]。新化合物的设计及计算机和分子轨道法在计算分子量子化学参数与活性中的应用,根据病原物特有的对生命活动起关键作用的生化反应或物质性质的研究成果,设计与受体结合最佳的杀菌剂先导化合物,使新型杀菌剂向分子设计方向发展。随着植物杀菌素、分子植物病理学研究中植保素诱导化合物的发现,以抗病植物中抗病基因产物结构为模型进行设计和人工合成,基因工程杀菌剂也将成为植物病害防治的重要化学武器。

3.2　制剂与使用方法的发展使得单剂向混剂方向

发展

目前单剂的使用存在着很大的抗性风险,混剂的使用是杀菌剂制剂的发展方向之一,对我国尤为重要。随着1993年新专利法的实施和各国对知识产权保护的日益重视,标志着我国随意仿制国外农药新品种时代的结束,再加上我国现有杀菌剂品种相对较少,况且很多品种由于多年来连续使用,都已产生了不同程度的抗药性,而创制1个新农药品种的费用又相当昂贵(约0.8亿～1.5亿美元),时间周期又大大延长(8～10年),开发难度越来越大,因此,针对我国杀菌剂发展的现状,利用现有的杀菌剂品种进行科学合理的混剂开发及应用,可以使杀菌剂的使用获得更好的社会效益、经济效益和生态效益,也正因为如此,杀菌剂混剂的开发大有潜力。3.3　生物技术在农药中的应用

生物技术是20世纪90年代发展最快的1种技术,也是21世纪的主导技术,生物农药的研究正逐渐走向成熟,这些因素使得生物农药的发展走向快车道,其在农药中所占的比重将会越来越大,市场上相继出现了防治多种病害的生物农药,如美国A-graquest公司用枯草芽抱杆菌(B.subtilis)QST713菌株和QST2808菌株分别开发出活菌杀菌剂Sere-nadeTM和SonataAS,用于防治多种作物的白粉病、霜霉病、疫病、灰霉病等病害[10～13]。但也应该看到化学农药的优势,至少在一段相当长的历史时期内仍会被广泛应用,化学农药与生物农药不应是对立的两个方面,而应是互为补充的一个整体,发挥各自的优势,共同发展,生物农药也必将成为21世纪农药创制的重要组成部分。

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3　新型杀菌剂的发展趋势

虽然新型杀菌剂的研制费用与难度不断提高,但其仍以较快的速度发展,这种发展表现出了多样性。笔者认为,主要表现在以下几个方面。3.1　运用高科技向广谱、高效、低毒及无交互抗性

的方向发展

由于目前杀菌剂的品种作用机制比较单一,病原菌的繁殖速度较快,故抗性也产生较快;同除草剂、杀虫剂相比,内吸性杀菌剂的寿命较短;又由于短时期内农业上的转基因技术对杀菌剂工业影响最小(对除草剂工业影响最大)[6],因此,新杀菌剂的创制研究显得尤为重要。随着对农药要求的不断提高,从合成化合物中筛选杀菌剂的成功率将远远小于0.0001%。因此,必需提高杀菌剂的合成和筛选效率。随着农药创制技术、方法的增加,例如基因组学在阐明作用靶标方面的应用、组合化学方法和高通

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Theapplicationsanddevelopingprospectsofnovelfungicides

KANGZhan-hai,PULi,WUXue-min

(ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100094,China)

Abstract:Inthisarticle,theapplicationsandthemechanismsofactionofnovelfungicideswereintro-duced.Atthesametime,thedevelopmentoutlookofnovelfungicidesinthefuturewasalsoforecasted.

Keywords:novelfungicides;themechanismsofaction;studyadvances