农药毒理学
农药的环境毒理学上
.
19
4、毒性作用
M样症状（毒蕈（xun）碱样症状）
➢ 起因：外周M受体过度兴奋使有关效应器功能失常
➢ 症状：恶心、呕吐、腹泻、大小便失禁、瞳孔缩小、 视物模糊、流涎、出汗、心率减慢、呼吸困难、紫绀 等。
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2、体内代谢过程
代谢：水解、氧化和结合转化，在植物体内 趋向蓄积，而在哺乳动物体内趋向排泄， 降解速度快。
.
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3、毒性作用
与有机磷农药中毒症状相似，但较有机磷农 药中毒时急而严重。
症状：流涎、流泪、肌肉震颤、瞳孔缩小等。
在体内代谢快，蓄积作用弱，呈现慢性毒性低。
.
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4、毒作用机理 抑制胆碱酰酶的活性
.
31
3、体内代谢过程
吸收：通过消化道（被污染的食物和水）、 呼吸道（被污染的空气）进入有机体，皮 肤吸收甚微。
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3、体内代谢过程 分布：脂肪以及神经等组织。
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33
2、体内代谢过程
代谢：羟化、水解、结合进行转化。产生的 酯类以游离形式排出，酸类（环丙烷羟酸、 苯氧基苯甲酸）与葡萄糖醛酸结合后排出。
力模糊、恶心、呕吐、流涎、腹泻、出汗、失眠、噩 梦、全身乏力、肌肉轻度震颤；严重时阵痉挛、强制 性抽搐，失去知觉。
慢性毒作用：全身倦怠、四肢无力、头痛、头晕、
失眠、食欲减退、乏力、易倦、易激动、多汗、心悸 等，严重时引起震颤，肝、肾损害，末梢神经炎。
DDT影响人和动物的生殖功能 。
有机氯农药对人体危害的特点是有蓄积性和远期作用。
有机磷农药毒性大小和X、Y、R基团有关。 R为乙基毒性最大，X为氧原子时较硫原子 毒性大，Y为强酸根时毒性较强。
《农药毒理学》课件
农药对靶标生物的致毒机理
农药对靶标生物的致毒机理主 要包括急性毒性和慢性毒性两
个方面。
急性毒性是指靶标生物在短时 间内接触高浓度农药后所表现 出的中毒症状，如痉挛、抽搐
此外，农药毒理学还涉及到毒理学、生物学、 化学、生态学等多个学科领域的知识和技术， 需要跨学科的合作和交流。
2023
PART 02
农药的吸收、分布、代谢 和排泄
REPORTING
பைடு நூலகம்
农药的吸收
皮肤接触
农药通过皮肤接触被吸收进人体 ，这是农药吸收的主要途径之一 。皮肤接触的量与农药的种类、 浓度、暴露时间和环境因素等有
评价方法
03
通过观察实验动物在长时间接触农药后的症状、体征、死亡情
况等，评估农药的慢性毒性。
2023
PART 04
农药对靶标生物的作用机 制
REPORTING
农药与靶标生物受体的相互作用
农药通过与靶标生物受体结合，引发一系列生理生化反应，最终实现对靶标生物的调控。
农药与靶标生物受体的相互作用具有高度选择性，不同农药针对不同的受体，产生不同的生物学效应。
农药毒理学的研究旨在评估农药的安全性和风险性，为农药的合理使用和环境保 护提供科学依据。
农药毒理学的目的和意义
农药毒理学的研究有助于了解农药对 生物体的毒害作用及其机制，为农药 的安全性评估和风险控制提供科学依 据。
农药毒理学的研究还有助于推动农药 工业的科技创新和发展，提高农药的 生物活性、安全性和环境友好性。
2023
农药毒理学
第八章农药的环境毒理学案例PPT课件
14
1.6.2 农药对水体的污染
农药水污染有以下几种途径:
近水道农药喷洒，下水道排水； 来自使用农药区域的径流; 不规范的处理农药容器; 在田间渗水坑处理废农药不得当; 清洗喷洒和贮存农药的设备或被农药污染的设备; 农药泄漏; 农药污染的土壤淋溶; 大气污染物的干湿沉降等。 水体产生农药污染，最终通过生物链影响人类。
根据《农药管理条例》的定义，农药就是指用于预防、 消灭或控制危害农业、林业的病虫草害和其他有害生物， 以及有目的地调控植物和昆虫生长的化学合成物，或来 源于生物及其他天然物质的一种或几种物质的混合物及 其制剂。
4
1.2 农药发展的三个时代
即天然药物时代、无机农药时代和有机合成农药时 代。
约在19世纪中期，三大杀虫剂植物除虫菊、鱼腾和 烟草作为世界性商品开始在市场上销售，这就是所 谓的天然药物时代；
农药环境污染主要来源是农药的使用和农药 的生产过程。
空气
呼吸道
农药
食物
消
人体
化
道
土壤
环境中的农药通过消化道、呼吸道和皮肤 三条途径进入人体。
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1.6 农药的污染 1.6. 1 农药对空气的污染
有些农药带有挥发性(如蒸熏剂溴甲烷、1,2-二氯丙 烯等) ，在喷洒时可随风飘散，落在叶面上可随蒸腾 气流进入大气，在土壤表层时也可经日照蒸发到大 气 中，大风扬起农田的尘土也带着残留的农药形成 大气颗粒物，飘浮在空中。
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1. 6. 3 农药对土攘的污染
土壤污染了，土壤上所生长的作物和所结出 的果实也会吸收污染物质。一种简单的植物 物种，吸收也是多种多样的，植物根系可以 吸收土壤水溶液中的农药，土壤中固体颗粒 也能吸附土壤水溶液中的农药。有些农药易 蒸发，植物的叶子可以吸收空气中的农药蒸 气；而根又能吸收土壤中的农药，再从叶面 上蒸发出它，过程相当复杂。
农药毒理学论文
农药毒理学论文
农药毒理学是研究农药对非靶生物和环境的危害性的一门学科。
随着现代农业的发展，农药使用量不断增加，农药对环境和生态系统的危害性也日益凸显。
因此，研究农药毒理学的重要性日益突出。
首先，农药毒理学对环境和生态系统的影响进行了深入的研究。
农药在使用过程中会产生残留物，长期的累积残留会对土壤、水体、空气等生态环境造成污染。
此外，农药对于非靶生物也会产生严重的危害，例如，在生态环境中存在大量的靶标外的昆虫、鱼类等非靶生物，它们的数量和多样性对生态环境的平衡起着至关重要的作用。
农药对于这些非靶生物的生存和繁衍也产生了不可回避的影响，因此，研究农药毒理学对于保护环境和生态系统具有重要意义。
其次，农药毒理学对于人体健康的影响也是非常重要的。
过量的农药残留可能会进入人体，长期的积累会对人体健康造成严重的影响。
近年来，我国对农药残留限量进行了严格的监管，但是仍然存在一些地方和农业生产企业存在违法使用和排放农药的情况。
因此，加强研究农药毒理学，对于保障人民身体健康具有十分重要的意义。
最后，农药毒理学的研究能够为农药的研发和制造提供科学依据。
通过对农药毒理学的研究，能够找到对生态环境和非靶生物影响较小的物质，进一步提高农药的安全性和环保性。
此外，对于已经生产的大量农药，也需要进行毒理学评估和监测，确保其使用不会对环境和人类造成过多的危害。
总之，农药毒理学研究对于生态环境、人体健康和农药科研制造具有十分重要的意义。
未来，应该进一步加强农药毒理学研究，为推动生态农业和可持续发展做出贡献。
农药登记毒理学试验方法
农药登记毒理学试验方法农药是一种用于保护农作物、畜牧、林业以及家庭中害虫、草药和微生物的化学物质。
由于农药的使用会产生潜在的环境和人类健康风险，因此，对于农药的授权需要进行严格的评估和审批过程。
其中，毒理学试验方法是评估农药对生物毒性的主要工具之一。
毒理学试验方法是基于生物学理论和毒性机制的，可分为急性毒性和慢性毒性试验。
急性毒性试验通过直接暴露测试对象（如实验室动物和细胞）来评估化合物在短时间内对生物的影响。
慢性毒性试验则更关注长期使用农药对人类和环境的影响，因此需要更长的试验时间。
以下是几种常用的毒理学试验方法：1.急性毒性试验急性毒性试验一般应用于生物体内某些口服、吸入或皮肤接触的化学物质，试验结果可以产生毒性分类标准和确定最大容忍剂量（MDT），从而确认农药使用的安全性。
目前国际通行的急性毒性试验是斯图尔特法。
斯图尔特法是使用实验动物体内的Lethal Dose（LD）作为毒性的指标，其安全系数根据不同物种和试验组进行调整。
2.染色体畸变试验染色体畸变试验通过评估农药对动植物细胞核DNA的影响来评估农药的致突变效应。
这些效应包括染色体片段、染色体断裂、染色体畸变等。
该试验是在实验室中使用动植物细胞的分裂期进行的。
3.遗传毒性试验遗传毒性试验通过评估农药对DNA的影响来评估其致突变效应。
与染色体畸变试验不同，遗传毒性试验可以检测出突变后DNA序列的改变。
此次试验一定会使用实验动物进行。
4.慢性毒性试验慢性毒性试验的设计是为了持久性接触或摄入导致的毒性。
gavage试验和繁殖试验是用于进行此类试验的一种环节。
长期饮用毒性实验是毒理学试验中使用的最常见的方法之一。
它的主要目的是评估长时间使用农药对生物的健康影响。
这种试验可以进行几个月甚至几年的长期暴露。
总体而言，农药的毒理学试验方法是在安全性评估中不可避免的一环。
通过这些试验，我们可以更好地理解和掌握该物质的潜在危险。
然而，毒理学试验环节需要仔细设计，以使试验结果有实用意义，同时避免动物的不必要痛苦和伤害。
农药毒理学-农药在生物体中的代谢
OH5C2 O
P S
OH5C2
OH5C2 O
P S
OH5C2
S
O S
O S O
CH3 CH3 CH3
OH5C2 S
P O
OH5C2
OH5C2 S
P O
OH5C2
OH5C2 S
P O
OH5C2
S
CH3
O
S
CH3
O
S
CH3
O
MFO的抑制剂
Inhibitors of MFO
• MFO最重要的特征之一是对甲撑二氧苯 基 类 化 合 物 (methylenedioxyphenyl moiety ， MDP) 敏 感 ， MDP 是 一 类 MFO 的竞争性抑制剂
不同的P450同工酶负责不 同的代谢途径和产物，以 CYP1A2为主
细胞色素P450 与不同配基的结合光谱
多功能氧化酶的底物结合光谱
• I 光谱（Type I）: 吸收峰在385nm 谷在420nm附近
• 底物有疏水性的外来化合物 (即亲脂 性的), 结合在远离细胞色素P450血 红素铁中心（heme-iron center）的 亲脂性部位（lipophilic site）
CH CH2
Me NB NA
Fe NC ND
Me
CO2
CO2
P450血红素铁定位
C=Grey, O=Red, Fe=Orange, S=Yellow, N=Blue, H not shown
细胞色素P450的CO结合特殊光谱
• CO 和还原型的P450结合在450nm具 有一个吸收峰
棉铃虫中肠细胞色素P450 CO 差光谱图
多功能氧化酶的反应类型 -O-脱烷基化（O-dealkylations）
各类农药的毒理学
（4）慢性中毒表现
有机氯农药的慢性毒性作用主要表现为对肝肾的损 害。DDT及六六六在慢性毒性试验中，供试动物可见有 肝肿大，肝细胞变性及坏死等。慢性中毒的动物常见有 不同程度的贫血、白细胞增高和中枢神经性病变。
32
（5）急性中毒的解救
1.发现有人误食六六六、滴滴涕时，要立即进行催吐、洗胃， 给中毒者喝下大量清水或小苏打等碱性溶液，然后用手指或筷子刺 激咽喉壁，诱导催吐，将胃内有毒物质吐出，这样可以加速体内的 毒物排出，减少人体对毒素的吸收，减轻症状，控制病情。
4
神经冲动在神经细胞间的传导，是由突触间隙的神
经传递介质实现的。已知的神经传递介质有乙酰胆碱、 去甲肾上腺素、一些生物胺和氨基酸如-氨基丁酸 (GABA)等
O
+
CH3COCH2CH2N(CH3)3
乙酰胆碱
H2NCH2CH2CH2COOH
去甲肾上腺素
HO HO
OH CHCH2OH
GABA
5
在脊椎动物的神经系统 中，乙酰胆碱作为传递介质， 作用于胆碱能突触，包括中 枢神经系统突触、运动神经 的神经肌肉接头、感觉神经 末梢突触、交感神经及副交 感神经各神经节突触，以及 所有神经节后副交感神经末 梢和汗腺、血管、肾上腺髓 质等处交感神经末梢，传递 神经冲动，引起肌肉、血管、 汗腺等部位活动。
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解毒剂
主要作用于外周M胆
碱受体，对中枢作用 小。如阿托品、山莨 菪碱
外周性抗胆碱能药 对中枢M、N胆碱受
体作用大，对外周M
胆碱受体作用小。如
生理拮抗剂
东莨菪碱、苯那辛、
中枢性抗主化胆要剂碱为，肟此能（类药w药o物）可类使重苄被活托品、丙环定
中毒酶重活化剂
农药毒理学
（三）毒作用机理 1.1对神经系统的影响
作用于神经类 脂膜
降低了神经膜对K+的通透 性，改变神经元膜电位， 抑制神经末梢ATP酶活性。
有机氯农药
孔道处于开放状态，使 Cl Na+易透过膜孔道而漏 出，导致不正常的神经 冲动，从而引发产生各 种症状
六六六、狄氏剂、艾 氏剂和氯丹等化合物可 刺激突触前膜，导致乙 酰胆碱的释放量增加并 大量积集在突触间隙。 狄氏剂和六六六还可与 γ-氨基丁酸受体结合， 产生竞争拮抗作用，使 正常的神经传递受阻， 因而产生神经毒作用。
C C l3
Cl
Cl
P ,P ＇ — D D T
Cl
C H C l2
C
Cl
l
P ,P ＇ — D D D
Cl
C H 2O H
Cl
P ,P ＇ — D D O H
Cl Cl
不能进一步进行转化，但能 长期蓄积在脂肪里，DDT以
60%DDE形式贮存
C C l2
DDT进入人体内后，
在哺乳动物体内可经肝
Cl P ,P ＇ — D D E
马拉硫磷
二、有机磷农药
敌敌畏
敌百虫
O (S)
R2 P R1
R3
R1为无机酸 基、有机酸基
或其他酸性基
团。R2和R3 为烷氧基。烷
硫基或胺基
有机磷农药
毒死蜱
乐果
对硫磷
在人、畜体内一般 不积累，在农药中是 极为重要的一类化合 物。但有不少品种对 人、畜的急性毒性很 强。
毒理效应
（一）体内代谢
1.1入侵途径
P=O
（2）O-脱烷基反应
多功能氧化酶
第四章 农药的环境毒理及环境归趋
导入
农药主要是指用于预防、消灭或控制危 害农林牧业生产的有害生物（害虫，害螨， 线虫，病原菌，杂草及鼠类等）和调节植物 生长和昆虫发育的制剂。
(3)有些农药的降解产物保持母体的生物活性，且在环境中 比较稳定，也能通过光解产物的分离与鉴定作为农药新品 种筛选的途径之一。
利用气质(GC-MS)和液质(LC-MS 或 LC-MS/MS)对光解产物
进行质谱分析，从质谱的分子离子峰信息和碎片信息再结 合母体化合物的结构，推导光解产物的结构。再结合激光
农药残留毒性的控制
一、通过对作物、食品、自然环境 中农药残留情况的普查，通过对人 、畜毒性的研究，制定出农药的应 用范围。
二、制定各种农药的每日允许最大摄入量和各 种作物和食品的农药最大残留允许量。 1、最大残留允许量（MRL） ：供消费食物中 允许的最大限度的农药残留。 2、每日允许摄入量（ADI，Acceptable Daily Intake)：是保证人类一生中如果每日摄入该剂量也不
农药，叶菜类易受药液污染，果菜类受污染最 轻。由易到难：胡萝卜＞草莓、菠菜、萝卜、 马铃薯、甘薯等＞番茄、圆辣椒、白菜等。
六、农药对大气的污染
大气中的农药污染来源主要是指使用农 药防治作物、森林和卫生害虫及各类病 害和农田杂草时，药剂的微粒漂浮到空 中所致。
七、农药在环境中的生物富集
生物富集作用 生物富集作用是指一些化学结构稳定而 脂溶性强的化合物，在动植物体内可较
农药登记毒理学试验方法试卷
农药登记毒理学试验方法试卷
一、填空题（每题2分，共20分）
1. 农药登记毒理学试验方法的主要目的是__________。
2. 在进行急性口服毒性试验时，受试动物应为__________，给药途径为__________。
3. 在进行亚慢性和慢性毒性试验时，受试动物应为__________，至少需要观察__________。
4. 通常，试验报告需要包括以下内容：试验目的、__________、__________、实验数据和结论。
5. 在进行致突变性试验时，应选择__________作为受试对象，同时需要注意保持足够的样品量以保证检测的敏感性。
6. 在农药登记毒理学试验方法中，主要的致癌性评价方法是
__________和__________。
7. 对于环境可降解的农药，在进行毒性试验时应该关注__________。
8. 在农药毒性试验中，体重是一个重要的观察指标，通常用__________来表示动物的体重。
二、简答题（每题10分）
1. 描述急性毒性试验的主要步骤。
2. 说明在进行亚慢性毒性试验时，如何判断动物是否出现临床异常症状？
三、论述题（共20分）
请以实际案例为例，论述如何应用农药登记毒理学试验方法评估农药的安全性。
注意：以上答案仅供参考，具体内容要根据实际情况作答。
农药毒理学pdf
农药毒理学是研究农药对生物体产生的有害影响的学科。
它主要探究农药对人类、动植物以及环境的毒性效应、作用机制以及风险评估等方面的内容。
主要内容和研究方向：
1.毒性效应研究：包括农药对人体、动物和植物的急性和慢性毒性效应研
究，探究农药的毒性程度、剂量效应关系等。
2.作用机制分析：研究农药进入生物体后的作用机制，包括吸收、代谢、
分布、排泄等过程，并探讨农药对生物体内器官和系统的影响机制。
3.环境毒理学：考察农药对土壤、水体和空气等环境的影响，包括对微生
物、生态系统的影响和生态风险评估。
4.生物监测和评估：建立农药暴露的监测方法和评估模型，评估人类和动
植物对农药的暴露情况以及潜在的健康风险。
5.农药安全和管理：研究农药的安全使用和管理，制定农药使用标准、管
理政策和安全措施，减少对人类和环境的危害。
农药毒理学是一个综合性的学科，涉及化学、生物学、环境科学等多个领域。
它的研究成果和应用对保护人类健康、动植物安全和环境保护至关重要。
农药药理学总论
一、基本概念
4、农药毒理学（Pesticide Toxicology）：
(4) Chemical composition of insecticides, fungicides, herbicide, and their effects in plant and animal tissues. (5) Toxicity to fauna and flora including domesticated animals and wildlife. Acute and chronic toxicity in humans.
一、基本概念
1、药理学（Pharmacology）：研究 药物的来源、性质、化学、作用及应 用的科学，包括药物动力学，药效学， 药物治疗学和毒理学。 Pharmacology: the science dealing with the preparation, use, and the effects of drugs.
4
一、基本概念
3、毒理学（Toxicology）： Toxicology is one of the oldest branches of pharmacology. Toxicology is that branch of medical science that deals with the nature, properties, effects, and the detection of poisons.
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基本概念
Toxicity 毒性：主要是对高等动物和非靶标生物而 言； 毒力：指对靶标生物而言。
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农药药理学
教材： Toxicology of insecticides： Matsumura,F. 农药毒理学各论 : (美) 小海斯编著；陈 炎磐, 夏世钧译 杀虫药剂的分子毒理学：张宗炳 农药毒理学：黄毓麟
农药毒理学：第一章 杀虫药剂的穿透与转运
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2. 主动转运（active transport）
葡萄糖、氨基酸 ②由通道中介的易化扩散（channel mediated diffusion）：
如Na＋、 K＋和Ca2+等
离子通道（ion channel）：位于膜上的由蛋 白组成的跨膜充水小孔。
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2. 主动转运（active transport） 细胞膜通过本身的耗能过程，逆电-化学梯度将物质分 子或离子从膜的低浓度一侧向高浓度一侧转运的过程。
Passive Transport
Active Transport
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1. 被动转运（passive transport） 顺着浓度差（梯度，concentration gradient）
或电位差（梯度，potential gradient, 二者合称电 化学梯度）产生净流动叫被动转运。
(1)单纯扩散（simple diffusion）：物质的分子 或离子顺着电化学梯度通过细胞膜的方式称为单纯扩 散。
• Active transport requires chemical energy because it is the movement of biochemicals from areas of lower concentration to areas of higher concentration.
底膜：中性粘多糖。将皮细胞与血腔分开 表皮孔道 有利穿透 体壁上的外长物:毛、刺、鳞片
农药毒理学概念
农药毒理学概念嘿，朋友们！今天咱来聊聊农药毒理学概念这档子事儿。
咱先说说这农药啊，就好像是我们对付害虫和杂草的秘密武器。
可别小瞧了它，用得好那就是庄稼的保护神，用不好可就麻烦啦！这就好比你手里有把锋利的刀，能切菜也能伤人，关键看你咋用。
农药毒理学呢，就是研究这农药怎么和各种生物打交道的学问。
你想啊，农药喷出去了，它得对害虫起作用吧，但咱也得操心它会不会对咱人类自己、对那些可爱的小动物们有啥不好的影响呀。
就好像是一个大家庭，农药就是那个调皮的孩子，我们得时刻盯着它，别让它闯出大祸来。
比如说，要是农药太厉害啦，把害虫都杀光了，那益虫咋办？那些帮着我们传播花粉的蜜蜂们会不会也遭殃呢？这可不是闹着玩的呀！再想想，如果农药残留太多，那我们吃的蔬菜水果不就也带着毒啦？这多吓人呐！就好像你吃个苹果，还得担心里面有没有“小炸弹”，这日子过得能安心吗？而且哦，不同的农药毒性还不一样呢！有的就像小鞭炮，威力小点；有的那可就是大炸弹啦，可得小心着点。
咱得了解它们的脾气，才能更好地和它们相处呀。
你说，要是咱对农药毒理学一点都不懂，那不就跟闭着眼睛过马路一样危险吗？咱得知道啥时候能用，用多少合适，怎么用才安全。
这就跟咱出门得看天气预报一样重要呢！咱平时买蔬菜水果的时候，也得多个心眼儿。
那些看起来特别漂亮、一点瑕疵都没有的，说不定就是农药用多了呢。
咱可不能光看外表，得学会挑那些真正健康的。
农药毒理学其实并不神秘，它就在我们的生活中无处不在。
只要我们多留点心，多了解一些知识，就能和农药和谐共处，让它为我们服务，而不是给我们添麻烦。
所以啊，大家可别小看了这农药毒理学概念，它关系到我们每个人的生活呢！我们要重视它，学会利用它，让我们的生活更加绿色、健康、美好！这难道不是我们都应该追求的吗？。
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（4）影响体内激素的平衡
灭幼脲能否影响昆虫的激素平衡久有争议。Yu等 1975最先提出灭幼脲可以干扰昆虫体内的激素平衡, 认为灭幼脲降低了代谢蜕皮酮的酶活性,从而蜕皮激素 的作用增强,刺激几丁质酶,并干扰已合成的几丁质沉 积于新表皮。 Lung(1980)在菜叶蜂上观察到灭幼脲处理试虫的 内分泌腺有异常活动。灭幼脲对咽侧体及前胸腺以及 激素靶器官脂肪体都表现有刺激效应(龚国玑等, 1989)。因此灭幼脲的杀虫作用可能是抑制几丁质沉 积并干扰保幼激素和蜕皮激素在体内的动态平衡,产生 协同作用的结果。而且可以推断,灭幼脲在毒杀幼虫的 效应中,干扰激素平衡应是其重要机制。
四、应用前景展望
在卫生害虫防治中,应用几丁质合成抑 制剂控制种群密度是十分理想的,它通过调 节、抑制昆虫的生长发育,变态和繁殖来达 到防治的目的,而且具有杀虫活性高,专一性 高,对人畜安全等优点,符合目前提出的“生 物合理性农药(Biorationa- pesticide)”的要 求。随着对几丁质合成抑制剂作用机制和 防治途径以及对昆虫生理学、生态学和毒 理学研究的进一步深入,该类化合物在未来 的媒介昆虫的综合防治中将会发挥越来越 重要的作用。
谢谢大家
几丁质合成抑制剂的 毒理学研究进展
学生：袁 专业：农药学
讲述要点
I. II. III. IV.
灭幼脲类杀虫剂的发现 灭幼脲类杀虫剂的作用机制研究 在卫生害虫防治中的应用 应用前景展望
概述
昆虫生长调节剂(insect growth regulator, IGR。又称 第三代杀虫剂),是人工合成的昆虫某些激素的类似物,作用 于昆虫生长和发育的关键阶段,干扰昆虫正常形态的形成, 阻碍昆虫的正常发育而使其死亡。由于从幼虫至成虫的蜕 皮生长过程是昆虫特有的性质,因而此类杀虫剂具有不污染 环境、对人畜安全,以及对多数非靶标生物无害的优点。 IGR的种类很多,其中几丁质合成抑制剂(chitin synthesis inhibitors, CSI)对蚊、蝇幼虫有很高毒性,但实际应用于卫 生害虫防治的剂型很少。能够影响几丁质合成的化合物很 多,但比较重要和有经济意义的主要是灭幼脲类(即苯甲酰 基脲类)。
（7）干扰昆虫的取食活动
灭幼脲类杀虫剂对昆虫主要是胃毒作用。昆虫 取食后,可能直接影响消化道的功能,使多种酶活力 下降,从而使昆虫产生厌食,生长缓慢,体重减轻。 Soltani等(1984)证实,灭幼脲可以影响黄粉虫围食 膜的形成。吴秋雁(1990)等发现灭幼脲能使蚊幼 虫体内酸性磷酸酶(ACP)和碱性磷酸酶(AKP)的活 力明显下降,对AKP活力的抑制强度达80%,在化蛹 前,对照组幼虫的ACP活力增高,处理组幼虫的ACP 活力却下降,灭幼脲对蚊幼虫这两种酶活力的明显 抑制作用,是幼虫发育缓慢、龄期延长的一个原因。
一
灭幼脲类杀虫剂的发现
Байду номын сангаас
除虫脲(灭幼脲Ⅰ号, Dimilin、Diflubenzuron、 TH6040)属于苯甲酰基脲类(Ben-zoylphenyl Ureas,BPUs) 化合物,是1973年开发出的一代新型杀虫型。1972年,荷兰 Duphar公司在筛选除草剂时偶然发现苯甲酰基脲类化合物 Du-19111对几种昆虫的蜕皮有抑制作用,由此合成了一系列 类似的化合物并进行筛选,发现了灭幼脲类杀虫剂。该类化 合物虽具有一定的杀卵作用,但主要是破坏昆虫表皮的几丁 质合成,导致幼虫在蜕皮过程中死亡,因而被称为几丁质合成 抑制剂。
二
灭幼脲类杀虫剂的作用机制研究
1、杀幼虫机制
灭幼脲类杀虫剂在农业害虫和林业害虫的防治中应用较多,其杀虫 效应主要表现在蜕皮期几丁质的减少,赵玲等(1982, 1983)报道灭幼脲Ⅰ 号对几丁质的抑制率高达30%以上。灭幼脲能使粘虫几乎完全丧失以葡 萄糖为原料合成几丁质的能力(王文全等, 1995)。 关于灭幼脲类杀虫剂的作用机理,尽管近年来国内外有不少的研究 报道(其中以灭幼脲的作用方式及毒理机制研究较多),但目前还没有完全 弄清楚。虽然多数人接受Post等(1974)的观点:“灭幼脲主要作用于昆虫 的体壁,抑制表皮几丁质的合成,使昆虫的蜕皮变态受阻而死亡”,但也有 很多补充。主要都围绕着几丁质合成或沉积受阻这个步骤进行,同时也 不排斥其它的可能机制。张宗炳(1982)指出:灭幼脲除能抑制几丁质合 成酶以外,还可激活几丁酶、酚氧化酶,从而使沉积的几丁质分解;还能抑 制卵巢或器官芽组织细胞DNA的合成过程,降低蜕皮激素代谢酶的活性, 并能抑制保幼激素酯酶等。
（1）直接抑制几丁质合成酶
灭幼脲类杀虫剂的作用机制最 初被认为是抑制几丁质合成酶,阻断 了几丁质的最后聚合步骤(Postetal., 1974),其后还有不少证据支持 这一观点。这些Kandasarmy (1987) 已作过详细的报道。
（2）酶原的活化过程受抑制
• 有人认为几丁质合成酶是一个酶原,灭幼 脲抑制了它的活化过程,使其不能成为有活性 的几丁质合成酶。Leighton等用灭幼脲处理一 种真菌几丁质合成酶的无细胞制备物,发现灭 幼脲对其并没有抑制作用,除非有细胞或有完 整的组织存在。近年来研究证明,灭幼脲在体 外并不能抑制从十多种昆虫中提取出来的几丁 质合成酶,说明灭幼脲对表皮几丁质合成的影 响不是直接作用于几丁质合成酶,而是抑制了 酶原的活化过程。
（5）干扰蛋白质的合成
• 灭幼脲对幼虫表皮的各类蛋白质、 氨基酸,核糖核酸的合成有明显的抑制作 用;除抑制几丁质合成外,还改变几丁-蛋 白复合体的结构。氨基酸组分分析发现, 灭幼脲大大降低了异亮氨酸的含量,明显 提高甲硫氨酸的含量,这有可能是毒理机 制的重要线索(王文全等, 1995)。灭幼脲 也大大降低幼虫脂肪体中蛋白质的含量( 龚国玑等,1989)。
（6）影响核酸的合成与代谢
• 有人提出灭幼脲对昆虫的细胞结构, 核酸的合成与代谢都有一定的抑制作用 (shayyaet al., 1990)。Meo1a等(1980)报道 灭幼脲能抑制厩蝇表皮器官芽DNA的合 成。因而有人认为,灭幼脲不一定是直接 抑制几丁质的合成,而是引起神经内分泌 的改变(干扰激素平衡)→抑制DNA合成 →抑制或刺激酶的活力(包括与几丁质合 成有关的酶系)→产生异常的生理现象( 妨碍变态)→死亡(陈建新等, 1999)。
3、对成虫不育机制
用灭幼脲处理棉象甲成虫可导致不育,抑制产卵或 使卵不能孵化。目前有关灭幼脲类杀虫剂导致昆虫不 育的学说有两个:一是认为灭幼脲并不影响卵或胚胎的 发育,但由于几丁质合成受抑制,幼虫缺少几丁质而不能 钻出卵壳,死于卵内。这个学说是假定灭幼脲仍然是抑 制几丁质合成酶的,与对幼虫的作用相同;另一个学说认 为灭幼脲能影响DNA的合成,因此阻碍了胚胎发育。
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Soltani等(1984)明确指出灭幼脲中毒昆 虫所表现的症状,主要是几丁质合成步骤受阻, 但其作用机制是干扰生化过程所致。灭幼脲抑 制了几丁质合成的生化过程,是由于几丁质前 体“尿苷二磷酸乙酰氨基葡萄糖”在表皮细胞 内向膜外的运转受阻,使处在膜上的几丁质合 成酶无法进行几丁质合成的最后步骤 (Mitsuiet al., 1981, 1984)。这是对几丁质合 成受阻的较为深入的假说。但王建等(1996)比 较了灭幼脲与异稻瘟净(Vitasiu)对稻瘟病菌孢 子萌发的影响(异稻瘟净是一种真菌几丁质合 成抑制剂,其作用机制已证明是阻止几丁质前 体通过真菌细胞膜),发现高剂量的灭幼脲才对 稻瘟病菌孢子的萌发有较弱的抑制,因此很难 认为两者间有着共同的作用机制。
2、杀卵机制
研究表明,用灭幼脲直接处理昆虫卵,其杀卵 效果显著(陈霈等, 1982)。王凤葵等(1987)用 0.25ppm灭幼脲Ⅲ处理菜粉蝶卵后,孵化率降低 72%,且有半数初孵幼虫死亡,用25 ppm处理的孵 化率更低,初孵幼虫全部死亡。然而灭幼脲的杀卵 机制却缺乏研究,大多根据灭幼脲杀幼虫的机理,推 测卵内幼虫缺乏几丁质而不能钻出卵壳死于卵内。 Miura等(1976)观察到处理卵的效果与卵龄有关, 胚胎发育早期处理更为敏感,推测灭幼脲可能抑制 了胚胎的发育过程。但Wilson等(1997)的研究表 明,不能正常孵化的卵其胚胎也已发育完全,只是因 为卵内幼虫的口钩不能成功地刺破口器周围的黄 色薄膜,因而死于卵内
三、在卫生害虫防治中的应用
主要是灭幼脲Ⅰ号、Ⅱ号、和Ⅲ号用于卫生害虫的防治,近 年来又有关于杀虫隆、氟虫脲、伏虫隆和氟幼脲及灭蝇胺用于 卫生害虫的防治的报道。防治的对象主要是蚊类,蝇类和蟑螂。 杀虫隆是德国拜耳公司研制的一种新的灭幼脲类杀虫剂,作 为一种几丁质合成抑制剂,它对鳞翅目害虫有特效,也可扩展应用 于防治双翅目和鞘翅目害虫。该杀虫剂既能抑制几丁质的合成 又能杀卵并能使成虫不育,这些杀虫效应都与灭幼脲相似。但是 关于杀虫隆对卫生害虫的毒理机制却至今未见有人报道,它是否 与灭幼脲对农林害虫的作用机制相同,还有待于进一步研究。杀 虫隆能较好地抑制蚊虫的生长。杀虫隆对蝇类也有较好的防治 作用,用杀虫隆注射家蝇雌成虫,能使家蝇不育达35天 (Chang,1979),而注射灭幼脲的雌蝇在10d后即可恢复生殖能力。 雌蝇在处理之前无论交配与否,也不管是否已经产过第一批卵,处 理后产出的卵均不能孵化。
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影响保幼激素:龚国玑等(1989)将灭幼脲和保幼 激素类似物(ZR-515)混用,发现灭幼脲有保幼激素类 似物的效应,并且降低了蜕皮激素促进蛋白质合成的 能力。 • 影响蜕皮激素: Yu等(1975)发现灭幼脲能使家 蝇幼虫期蜕皮激素代谢酶的活性降低57%左右,在蛹 到成虫期,蜕皮激素的代谢作用降低43%～100%。 • 影响脑神经分泌细胞:王贵强(1995)通过氟虫脲 (flufenoxuron)对飞蝗生理代谢活动影响的试验,进 行了电生理方面的研究,发现处理组的Ⅱ、Ⅲ类细胞 数量急剧减少,脑神经分泌细胞的自发放电活动振幅 明显减弱,说明药剂对神经分泌细胞具有一定的 • 毒害作用,使其兴奋水平大大降低。
（3）形成一个代谢物,激活几丁质酶
• 有人认为几丁质的减少是由于分解 几丁质的几丁质酶活性加强了,而不是几 丁质的合成受到影响。灭幼脲能使几丁 质酶及酚氧化酶的活性都增加,几丁质的 减少乃是几丁质酶活性增加的结果,并由 此推论灭幼脲影响了激素,激素引起几丁 质酶活性的增加。但也有人认为几丁质 酶的增加是由于到蜕皮时,几丁质酶要对 旧表皮的几丁质起分解作用,而不完全是 灭幼脲作用的结果。