第五節(jié)　殺線蟲(chóng)劑的主要類型與作用機(jī)理

一、殺線蟲(chóng)劑的主要類型

防治植物病原線蟲(chóng)的藥劑為殺線蟲(chóng)劑，早期殺線蟲(chóng)劑主要是鹵代烴滴滴混劑、二溴乙烷、二溴氯丙烷、溴甲烷、氯化苦及異硫氰酸甲酯釋放劑威百畝等。當(dāng)今化學(xué)殺線蟲(chóng)劑的總體趨勢(shì)由熏蒸型向非熏蒸型、由高毒向低毒、由量大費(fèi)工向量小簡(jiǎn)便、由預(yù)防向保護(hù)、由僅以防效為標(biāo)準(zhǔn)向兼顧產(chǎn)品效益的大方向發(fā)展。

按防治對(duì)象可以將殺線蟲(chóng)劑分成兩類，一是專性殺線蟲(chóng)劑，即專門(mén)防治線蟲(chóng)的農(nóng)藥；二是兼性殺線蟲(chóng)劑，這類殺線蟲(chóng)劑兼有多種用途，如對(duì)地下害蟲(chóng)、病原菌、線蟲(chóng)均具有毒殺作用的氯化苦、溴甲烷等。目前廣泛使用的殺線蟲(chóng)劑按照化學(xué)結(jié)構(gòu)主要可分為5類：

（1）鹵化烴類　在生產(chǎn)上使用較早的殺線蟲(chóng)劑，包括有滴滴混劑、溴甲烷（methyl bromide）、二氯異丙醚（nemamort）等土壤熏蒸劑。

（2）硫代異硫氰酸甲酯類　主要品種：威百畝、棉?。╠azomet）等土壤滅生劑。

（3）有機(jī)磷類　主要品種：硫線磷（cadusafos）、苯線磷（fenamiphos）、滅線磷（ethoprophos）、豐索磷（fensulfothion）、除線磷（dichlofenthion）、丁環(huán)硫磷（fosthietan、氯唑磷（isazophos）等高毒神經(jīng)毒劑類。

（4）氨基甲酸酯類　主要品種：涕滅威、克百威（carbofuran）、殺線威（oxamyl）、呋線威（furathiocarb）等高毒神經(jīng)毒劑類。

（5）抗生素類　阿維菌素等。

二、殺線蟲(chóng)劑的作用機(jī)理

（一）神經(jīng)毒劑類：有機(jī)磷酸酯類與氨基甲酸酯類

有機(jī)磷和氨基甲酸酯類是目前殺線蟲(chóng)劑的主要類群，許多品種兼有殺蟲(chóng)作用。殺線蟲(chóng)劑中劇毒或高毒的氨基甲酸酯類有涕滅威、殺線威、克百威，以及高毒的有機(jī)磷酸酯類有克線磷、特丁磷等。它們大多數(shù)具有內(nèi)吸傳導(dǎo)作用。在有效的使用劑量下，作物一般不會(huì)產(chǎn)生藥害，作物播種期和生長(zhǎng)期均可使用。劑型多為粒劑、微粒劑和種衣劑。

有機(jī)磷和氨基甲酸酯類殺線蟲(chóng)劑的作用機(jī)理是抑制膽堿酯酶的活力，一般認(rèn)為與殺蟲(chóng)作用機(jī)制類似。多種線蟲(chóng)神經(jīng)系統(tǒng)存在有膽堿酯酶，該酶存在于神經(jīng)傳導(dǎo)的觸突部位，有機(jī)磷和氨基甲酸酯類殺線蟲(chóng)劑可使酶失活或鈍化，中毒的線蟲(chóng)神經(jīng)細(xì)胞受損，表現(xiàn)出麻痹癥狀，并非真正的死亡。當(dāng)中毒的線蟲(chóng)從藥液中移出，線蟲(chóng)可復(fù)蘇。施用該類殺線蟲(chóng)劑可減少線蟲(chóng)的活動(dòng)，干擾線蟲(chóng)侵入植物取食行為，破壞雌蟲(chóng)引誘雄蟲(chóng)的能力。因而，導(dǎo)致線蟲(chóng)發(fā)育、繁殖滯后，延遲線蟲(chóng)對(duì)作物的侵入時(shí)間和為害期，防治效果和增產(chǎn)顯著，但蟲(chóng)口密度不見(jiàn)下降。

（二）抗生素類：阿維菌素和依維菌素

阿維菌素是由土壤阿佛曼鏈霉菌（Streptomyces avermitillis）分泌物中分離出的一種十六元大環(huán)內(nèi)酯的抗生素類殺蟲(chóng)、殺螨、殺線蟲(chóng)劑。依維菌素與阿維菌素有一致的殺蟲(chóng)活性，但對(duì)高等動(dòng)物的毒性更低。一般依維菌素用于畜獸寄生蟲(chóng)的防治，可治療牛、羊、豬等多種體外寄生蟲(chóng)病，如蠕蟲(chóng)、腸道線蟲(chóng)、寄生蠅、虱、蚤和螨等。依維菌素不能用作乳品動(dòng)物產(chǎn)乳期防治寄生蟲(chóng)的藥劑。目前用于乳品動(dòng)物產(chǎn)乳期防治體內(nèi)外寄生蟲(chóng)的也是阿維菌素進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造后的埃伯利諾菌素。

阿維菌素的殺植物線蟲(chóng)的藥劑對(duì)根結(jié)線蟲(chóng)屬、根腐線蟲(chóng)屬、穿孔線蟲(chóng)屬以及半穿孔線蟲(chóng)屬的線蟲(chóng)均有較好的防效。在0.16～0.24kg/hm2用量下，可有效地防治南方根結(jié)線蟲(chóng)。這一計(jì)量不及常用殺蟲(chóng)劑的1/30～1/10。阿維菌素B1的衍生物B1-23-酮，在培養(yǎng)皿下殺蟲(chóng)活性竟相當(dāng)于殺線威的1000倍，但在有土壤的條件下卻只有10～30倍，說(shuō)明土壤對(duì)該藥劑有吸附作用，影響了它的殺線蟲(chóng)活性。阿維菌素的作用機(jī)理如下。

研究表明，阿維菌素的作用靶標(biāo)為神經(jīng)和肌肉細(xì)胞膜上的氯離子通道蛋白受體，干擾正常的神經(jīng)傳導(dǎo)功能。在可興奮細(xì)胞膜上，氯離子通道的功能與K離子通道類似，即抑制細(xì)胞的興奮性，促進(jìn)去極化的細(xì)胞復(fù)極化，維持細(xì)胞的靜息電位。此外氯離子通道又有兩種類型，第一是快速化學(xué)突觸氯離子通道，主要分布在抑制性突觸，受GABA、谷氨酸、甘氨酸等化學(xué)遞質(zhì)調(diào)節(jié)，屬于配體門(mén)控離子通道。第二是電壓依賴性門(mén)控氯離子通道，如位于快肌肉纖維的“背景”氯離子通道，它能被Zn2+或降低pH阻斷，這類通道還可通過(guò)Br－、I－、N、SCN－及某些有機(jī)酸等，曾稱漏通道。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)阿維菌素可作用于兩種氯離子通道類型。

（1）作用于γ-氨基丁酸門(mén)控氯離子通道（GABA gated chloride channel）　電生理學(xué)研究表明，阿維菌素能阻斷龍蝦肌肉興奮性突觸后電位（EPSPs）和誘導(dǎo)抑制性突觸后電位（IPSPs），這種作用可被GABA的拮抗劑木防己苦毒堿所逆轉(zhuǎn)。采用放射性同位素標(biāo)記的方法，測(cè)得阿維菌素與家蠅頭部GABA受體有很強(qiáng)的親和力，3H-ivermectins與線蟲(chóng)（C.elegans）神經(jīng)膜也有高親和力（Kd=0.26nmol/L）。通過(guò)電生理和放射性同位素標(biāo)記測(cè)定，可以推斷：阿維菌素與通道蛋白結(jié)合，干擾正常的GABA的傳導(dǎo)功能，阻斷GABA火花的氯離子流，激活通道，使大量氯離子流入細(xì)胞膜內(nèi)，造成神經(jīng)膜電位超極化，使神經(jīng)膜處于抑制狀態(tài)，阻斷神經(jīng)沖動(dòng)正常的傳導(dǎo)而使昆蟲(chóng)或線蟲(chóng)死亡。阿維菌素亦可刺激突觸前膜釋放GABA，干擾正常傳導(dǎo)，造成大量的GABA作用于神經(jīng)后膜受體，產(chǎn)生抑制性后電位，使昆蟲(chóng)或線蟲(chóng)麻痹而死。

（2）作用于谷氨酸門(mén)控氯離子通道（glutamate-gated chloride channel）　谷氨酸門(mén)控氯離子通道是另一類氯離子通道蛋白，存在于肌肉纖維膜上。它能被谷氨酸和鵝膏蕈氨酸所激活，而不被GABA和甘氨酸所激活。阿維菌素也干擾此通道，使通道激活，氯離子涌入膜內(nèi)，造成神經(jīng)膜去極化，阻塞神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)。電生理測(cè)定表明，谷氨酸和阿維菌素所引發(fā)的電流又近似電流-電壓關(guān)系。阿維菌素激活的最大電流還能減少通道對(duì)谷氨酸和鵝膏蕈氨酸的反應(yīng)。說(shuō)明阿維菌素和谷氨酸激活同樣的通道，推測(cè)這個(gè)通道也是阿維菌素的作用靶標(biāo)。當(dāng)線蟲(chóng)的 mRNA注入蛙母細(xì)胞后，在胞內(nèi)能表達(dá)線蟲(chóng)的谷氨酸門(mén)控氯離子通道。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，阿維菌素能直接激活此通道。

許多研究表明，阿維菌素是一類多靶標(biāo)位點(diǎn)的殺蟲(chóng)、殺線蟲(chóng)劑。由于在脊椎動(dòng)物的神經(jīng)-肌肉系統(tǒng)中缺乏谷氨酸門(mén)控氯離子通道，使得阿維菌素成為低毒殺蟲(chóng)、殺線蟲(chóng)劑之一。而且，吸蟲(chóng)與絳蟲(chóng)不以GABA為傳導(dǎo)物質(zhì)。因此，阿維菌素和依維菌素對(duì)這類寄生蟲(chóng)無(wú)效。

（三）熏蒸劑類

熏蒸劑主要是對(duì)土壤起熏蒸作用的殺生性藥劑，除能殺線蟲(chóng)外，也可殺死土壤中的害蟲(chóng)、細(xì)菌和雜草，不易誘發(fā)線蟲(chóng)的抗性。但該類藥劑對(duì)作物產(chǎn)生藥害，殺傷植物線蟲(chóng)的天敵——肉食性線蟲(chóng)，不利于土壤活化以及可持續(xù)的生態(tài)調(diào)控，對(duì)環(huán)境有負(fù)面影響。有的品種對(duì)人毒性大，具致癌或影響生殖等毒性效應(yīng)。作為防治性的殺線蟲(chóng)劑，只能用于播種前的空地，不能在播種后或作物生長(zhǎng)期施藥。使用技術(shù)上要求：第一，需悶閉土面熏殺一周以上，再覆土讓藥氣揮發(fā)一周后才能種上作物。第二，由于土傳線蟲(chóng)隨作物根系分布在整個(gè)耕作層，要達(dá)到一定的防治效果，需用藥量大，如D-D混劑，殺滅根結(jié)線蟲(chóng)需施用80～90mL/m2；1，2-二氯乙烷，殺滅孢囊線蟲(chóng)需施用濃度高于40t/hm2。第三，熏蒸劑大多數(shù)為液體，要使之氣化擴(kuò)散并在土壤間隙中積效，要求施藥時(shí)溫度以15～18℃為宜，土壤濕度要適中，施藥深度要求達(dá)到15～20cm，施藥后要求立即覆土壓平表土，以防跑藥氣。作為熏蒸劑主要有兩大類，即鹵代羥類和異硫氰酸類。

1.鹵代羥類作用機(jī)理

鹵代羥中毒的癥狀為，最初線蟲(chóng)表現(xiàn)興奮，活動(dòng)增加，繼而麻痹死亡。關(guān)于作用機(jī)制，一般認(rèn)為通過(guò)烷基化和氧化作用致死線蟲(chóng)。

鹵代羥作為一種烷基化試劑，當(dāng)進(jìn)入細(xì)胞后，能與細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)，酶結(jié)構(gòu)中的羥基、巰基和氨基發(fā)生烷基化反應(yīng)，視蛋白和酶的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生邊緣效應(yīng)，使蛋白和酶的活性受到抑制，最終個(gè)體死亡。反應(yīng)式如下：

酶—AH + RX酶—AR + HX

式中，—AH為羥基、巰基和氨基；RX為鹵代羥類；HX為還原產(chǎn)物。

這種與蛋白質(zhì)或酶的烷基化反應(yīng)屬于親核的雙分子取代反應(yīng)（SN2）。土壤中，水也可以與鹵代羥發(fā)生取代反應(yīng)，使藥劑失去活性。反應(yīng)如下：

RH + H2OROH + HX

與水發(fā)生的羥基化反應(yīng)屬于單分子取代反應(yīng)（SN1）。一般情況下，雙分子取代反應(yīng)強(qiáng)的鹵代羥具有較強(qiáng)的殺線蟲(chóng)活性。

2.呼吸鏈細(xì)胞色素Fe離子的氧化作用

線粒體有氧呼吸鏈細(xì)胞色素分子的鐵卟啉的鐵能進(jìn)行可逆的氧化還原反應(yīng)。Fe3+接受電子還原成Fe2+，然后再將電子交給另一個(gè)細(xì)胞色素，最后將電子傳遞給氧，生成氧離子，氧離子可與2H+結(jié)合生成H2O。鹵代烴類殺線蟲(chóng)劑可使細(xì)胞色素電子傳遞鏈中Fe離子部位氧化，使呼吸鏈電子傳遞受阻，從而導(dǎo)致線蟲(chóng)死亡。一般情況下Fe離子氧化作用比蛋白、酶的烷基化作用快得多，因此，在實(shí)際應(yīng)用的劑量下氧化作用似乎更重要。

鹵代烴類殺線蟲(chóng)劑的1，2-二溴乙烷（EDB）、二溴氯丙烷（DBCP）對(duì)動(dòng)物有致畸、致癌作用。1983年起，EDB相繼被一些國(guó)家禁用。而DBCP同樣可致癌和引起男性的精子減少，因此早在1977年首先在美國(guó)禁用，我國(guó)在1983年已禁止生產(chǎn)、進(jìn)口、銷售、使用1，2-二溴乙烷和二溴氯丙烷。

3.異硫氰酸甲酯釋放劑及其作用機(jī)理

威百畝（metam-sodium）和棉隆（dazomet）是異硫氰酸甲酯釋放劑中最重要的品種。這兩個(gè)品種在土壤中都能被水解為硫化氫和異硫氰酸甲酯，而后者才具有殺線蟲(chóng)活性。

威百畝在土壤中的轉(zhuǎn)化過(guò)程如下：

威百畝在土壤中的轉(zhuǎn)化與降解與土壤通氣狀況和酸堿度有密切的關(guān)系，當(dāng)土質(zhì)偏堿時(shí)，甲基二硫氨基甲酯可轉(zhuǎn)化為異硫氰酸甲酯和釋放出硫元素。而在酸性介質(zhì)中，除可轉(zhuǎn)化為異硫氰酸甲酯外，還可產(chǎn)生二硫化碳和甲胺。隨后，二硫化碳和甲胺結(jié)合為異硫氰酸甲酯。

棉隆轉(zhuǎn)化反應(yīng)式如下：

作用機(jī)理：異硫氰酸甲酯是一個(gè)氨基甲酰化試劑，它能與細(xì)胞內(nèi)的蛋白、酶分子中親核部位，如氨基、巰基、羥基發(fā)生氨基甲?；磻?yīng)，使蛋白、酶的結(jié)構(gòu)受到破壞，活性受到抑制，最終線蟲(chóng)中毒死亡。

三、特異性殺線蟲(chóng)劑

1.植物源殺線蟲(chóng)活性物質(zhì)

已報(bào)道對(duì)植物寄生線蟲(chóng)具有抗性作用的植物約有41科73個(gè)屬90個(gè)種。已明確抗線蟲(chóng)的植物和它們的代謝物主要有：菊科的萬(wàn)壽菊（Tagetes erecta）、孔雀草（T.patula）和堆心菊（Helenium autumnale），這幾種植物中含有的抗線蟲(chóng)的化合物是：a-三連噻吩、5-（3-丁烯-1-炔基）-2，2-二噻吩和2，3-二氫-2-羥基-3-甲基-6-甲基苯并呋喃，這三種化合物是植物源光敏劑，具有強(qiáng)烈的抗線蟲(chóng)作用。百合科的石刁柏（Asparagus officinalis）中的天冬氨酸（aspartic acid）和二氫天冬氨酸（dihydro aspartic acid），罌粟科的博落回（Macleaya cordata）中的血根堿（sanguinarine）、菜季銨堿（chelerythrine）及孛功樹(shù)堿（bocconine），還有植物的代謝產(chǎn)物對(duì)線蟲(chóng)具有獨(dú)特的作用方式，如從馬鈴薯塊莖中分離的2，3-二羥基萘，從刀豆植物中分離出的刀豆氨酸（canavanine）可抑制馬鈴薯金線蟲(chóng)卵孵化，從秘魯梭果豆中分離的一種多羥生物堿——（2R，5R）-二羥基甲基-（3R，4R）-二羥基吡咯烷（DMDP），使用后能顯著地降低受害植物上蟲(chóng)癭的數(shù)量。DMDP為昆蟲(chóng)味覺(jué)感受細(xì)胞膜上的糖苷酶的抑制劑，影響昆蟲(chóng)取食。對(duì)線蟲(chóng)作用機(jī)理如何，有待進(jìn)一步研究。作者發(fā)現(xiàn)從蕓香科植物黃皮（Chausena lansium）中分離的殺線蟲(chóng)活性成分黃皮酰胺對(duì)多種植物線蟲(chóng)具有強(qiáng)烈的毒殺活性，初步研究機(jī)理為抑制線蟲(chóng)膽堿酯酶。

2.光敏化合物作用機(jī)理

光敏化合物a-三連噻吩、5-（3-丁烯-1-炔基）-2，2-二噻吩和2，3-二氫-2-羥基-3-甲基-6-甲基苯并咪唑，在有太陽(yáng)光或紫外線的作用下，能顯著提高毒殺活性。毒殺作用機(jī)制分為光動(dòng)力學(xué)反應(yīng)（photodynamic response）和光誘發(fā)毒性反應(yīng)（photogenotoxic response）。當(dāng)光敏化合物吸收光子能量后，使基態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)分子，激發(fā)態(tài)的能量可轉(zhuǎn)移給氧分子，使三線態(tài)氧轉(zhuǎn)變?yōu)閱尉€態(tài)氧（1O2），1O2這種活性態(tài)的氧與細(xì)胞內(nèi)的集中蛋白氨基酸、蛋白酶類和脂質(zhì)分子等發(fā)生氧化反應(yīng)，主要攻擊靶標(biāo)為生物膜，使細(xì)胞結(jié)構(gòu)迅速分解，個(gè)體死亡。這種需氧參與的氧化反應(yīng)即為光動(dòng)力學(xué)反應(yīng)。而光敏分子受光子激活后，能轉(zhuǎn)移能量使細(xì)胞內(nèi)的某些分子轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂苫c自由基離子。這些自由基與自由基離子可氧化細(xì)胞內(nèi)的生物分子，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，干擾細(xì)胞代謝。有的光敏分子可嵌入DNA分子螺旋的溝槽內(nèi)，受光激活后，與DNA分子的堿基發(fā)生共價(jià)加合反應(yīng)，使DNA分子的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄功能受到干擾，產(chǎn)生遺傳毒性效應(yīng)。這一類作用方式為光誘發(fā)毒性反應(yīng)，尋找天然源光敏化合物，開(kāi)發(fā)光活化農(nóng)藥正式成為農(nóng)藥界研究的熱點(diǎn)。

3.其他類型的殺線蟲(chóng)活性物質(zhì)

（1）2，4-二氯苯基甲磺酸（2，4-dichlorphenyl methanesulfonate）　這種化合物在離體條件下，對(duì)線蟲(chóng)不具活性，但當(dāng)被植物吸收后，對(duì)線蟲(chóng)具驅(qū)避作用。這個(gè)化合物在土壤中可保持兩年的活性，同時(shí)還可降低馬鈴薯孢囊線蟲(chóng)的繁殖率。

（2）馬來(lái)酸酰肼（hydrazides of maleic acid）　在離體的條件下，不殺死線蟲(chóng)，而在活體內(nèi)可抑制蟲(chóng)癭的形成。分析其原因，被植物吸收后，在體內(nèi)代謝產(chǎn)生不利于線蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育的物質(zhì)，還發(fā)現(xiàn)該化合物的代謝產(chǎn)物能影響線蟲(chóng)的性分化，當(dāng)用6mg/kg濃度處理煙草植物，6天內(nèi)根結(jié)線蟲(chóng)雌蟲(chóng)數(shù)量達(dá)55.70%，而未經(jīng)處理的植株雌蟲(chóng)僅有0.2%～2.2%。

（3）氨基酸抗代謝物　Overman和Voltz進(jìn)行了不同氨基酸對(duì)根結(jié)線蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育的影響，施用18種氨基酸于受線蟲(chóng)感染的番茄植株根上，濃度為20～160mg/株。發(fā)現(xiàn)7種氨基酸能抑制蟲(chóng)癭的形成，這些氨基酸是甲硫胺酸（methionine）、纈氨酸（valine）、異纈氨酸（isovaline）、酪氨酸（tyrosine）和L-羥脯氨酸（L-hydroxy proline）。在用甲硫氨酸處理的植株上，雌蟲(chóng)不能發(fā)育成熟。而用丙烯甘氨酸和乙氨酸處理的植株上雌蟲(chóng)可以正常發(fā)育，但不能產(chǎn)卵。還發(fā)現(xiàn)下面7種氨基酸：乙硫氨酸、a-丙氨酸、異纈氨酸、甲硫氨酸亞砜、γ-氨基丁酸、甲基谷氨酰胺酸和L-羥脯氨酸對(duì)線蟲(chóng)（Trichodorus christiei）也產(chǎn)生生長(zhǎng)抑制作用，但異賴氨酸卻可提高該線蟲(chóng)的繁殖率近200倍。