氰烯菌酯综述

中国创制农药中的精英氰烯菌酯 市场占有率不断提升农药快讯现代农药编辑部 柏亚罗与甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂不同，氰烯菌酯为氰基丙烯酸酯类杀菌剂；与主流杀菌剂大多广谱不同，氰烯菌酯更专注于小麦赤霉病和水稻恶苗病。氰烯菌酯具有独特的化学结构，在众多创制农药中独树一帜。其作用机理虽仍未明确，但从其与大多数市售杀菌剂无交互抗性来看，其作用机理与众不同；初步研究推测，其作用靶标为肌球蛋白-5（myosin-5）。2007年底登记的氰烯菌酯，2014年实现了0.82亿元的销售额，有望成为国内继扬农氯氟醚菊酯（2012年销售额1.07亿元）之后，第2个迈入亿元方阵的创制产品。对于氰烯菌酯，江苏省农药研究所股份有限公司及其兄弟单位全方位做了大量、细致的研究工作。这些研究结果证明了氰烯菌酯的优秀性能，展示了其对环境的友好态度，凸显了它的独到之处，同时也收获了用户和市场对氰烯菌酯的高度认可和可观回报。国内创制农药约50个，而氰烯菌酯就这么“任性”，凭借其专注的特性将自己锻造成精品。小麦赤霉病和水稻恶苗病的抗性发展呼唤新药剂的诞生小麦赤霉病是由禾谷镰孢菌（Fusarium graminearum）引起的世界性流行性病害，是我国小麦生产中最重要的病害之一，主要发生在江淮流域、西南冬麦区及东北春麦区，小麦扬花期遇雨极易流行。赤霉病不仅能引起小麦大幅减产，甚至绝收，而且赤霉病菌分泌的毒素脱氧雪腐镰刀菌烯醇（deoxynivalenol，DON）可致人畜中毒。自1972年我国首次筛选出多菌灵防治小麦赤霉病以来，取得了令人满意的效果，抽穗扬花期喷施多菌灵等苯并咪唑类杀菌剂是我国自70年代以来防治小麦赤霉病的关键措施之一。但自1992年南京农业大学周明国教授等在浙江海宁市小麦病穗上检测到世界首例禾谷镰孢菌抗药性菌株以来，发现抗药性病原群体比例迅速上升，抗药性病原菌分布范围不断扩大。华东地区已因抗药性而面临着多菌灵等现有杀菌剂对赤霉病防治失效的风险。长期、单一、连续使用多菌灵，导致赤霉病菌对其抗药性持续上升，其抗性基因在染色体中稳定遗传，而且抗性菌株产毒能力更强。因此，迫切需要新的杀菌剂来替代多菌灵或减少多菌灵的使用。目前，市场上防治小麦赤霉病的药剂已不在少数，主要包括苯并咪唑类、氰烯菌酯、咪鲜胺系列和三唑类等杀菌剂。其中氰烯菌酯因对镰刀菌特别是小麦赤霉病专化型有特效，并且能有效抑制赤霉病菌产生毒素而备受关注。氰烯菌酯的使用可以将赤霉病指数和霉菌毒素水平降低80%。水稻恶苗病是一种常见种传真菌性病害，在世界各稻区均有发生，主要靠带菌种子传播，发病率高，对水稻生产威胁很大，一般可减产10%20%，严重的达50%以上。近年来，水稻恶苗病在江苏省的发病率快速上升，发生程度也呈加重趋势，重病田块病株率超过35%。生产上主要采用多菌灵、咪鲜胺等浸种。然而，多菌灵因抗性问题对恶苗病的防治几近失效。咪鲜胺用作水稻浸种剂防治恶苗病亦已超过20年。研究表明，水稻恶苗病对咪鲜胺抗性风险较高，有些地区已产生中抗和高抗，甚至咪鲜胺高抗菌株已经成为江苏省的恶苗病菌优势群体。利用咪鲜胺浸种防控恶苗病存在很大风险。中国农业大学刘西莉教授认为，水稻恶苗病长期依赖多菌灵、咪鲜胺等浸种，已呈现出药效显著下降趋势，田间已产生了普遍的抗药性。近几年，氰烯菌酯在防治水稻恶苗病方面已小试牛刀。研究表明，氰烯菌酯不仅能很好地防治水稻恶苗病，而且与多菌灵、咪鲜胺无交互抗性。在小麦赤霉病和水稻恶苗病的防治上，氰烯菌酯显然已表现不俗。氰烯菌酯的理化性质氰烯菌酯的化学结构式为：氰烯菌酯的英文通用名为：phenamacril；IUPAC名为：ethyl (2EZ)- 2-cyano-3-amino-3-phenylacrylate；化学名称为：2-氰基-3-氨基-3-苯基丙烯酸乙酯；试验代号为：JS399-19、JS399；分子式为：C12H12N2O2；相对分子质量为：216.23。氰烯菌酯纯品为白色或淡黄色固体，原药含量95%。熔点（纯品）：117119。难溶于石油醚、甲苯等非极性溶剂，易溶于氯仿、丙酮、二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺等极性溶剂。氰烯菌酯的毒性1 哺乳动物毒性对氰烯菌酯原药，雄、雌大鼠急性经口LD505,000 mg/kg。雄、雌大鼠急性经皮LD505,000 mg/kg；对眼和皮肤无刺激性；致敏强度为级，属弱致敏物。95.15%氰烯菌酯原药对S.D大鼠13周喂饲最大无作用剂量（NOEL）：雄性为每日 (44.103.04) mg/kg，雌性为每日 (47.013.07) mg/kg。Ames试验、小鼠骨髓嗜多染红细胞微核试验、小鼠睾丸精母细胞染色体畸变试验均呈阴性，无致畸、致癌、致突变作用。对25%氰烯菌酯SC，雄、雌大鼠急性经口LD505,000 mg/kg。雄、雌大鼠急性经皮LD505,000 mg/kg；对眼、皮肤无刺激性；对皮肤无致敏作用。总之，氰烯菌酯原药和25%氰烯菌酯SC均属微毒。2 生态毒性国家环保部南京环境科学研究所对25%氰烯菌酯SC进行的环境安全性评价认为，该产品对蜜蜂、家蚕低毒，对鱼、鹌鹑等中毒，使用时注意对鱼和蜜蜂的影响。鸟类：鹌鹑LD50（7 d）为321 mg/kg (体重)。鱼类：斑马鱼LC50（96 h）为7.70 mg/L。蜜蜂：LC50（48 h）为436 mg/L。家蚕：LC50（二龄）为536 mg/kg (桑叶)。3 环境归趋25%氰烯菌酯SC在小麦上残留动态试验结果表明：按推荐剂量3 kg/hm2（有效成分0.75 kg/hm2）和高剂量（推荐量的2倍）使用，间隔期21 d，小麦籽粒残留量为未检出(0.003 mg/kg)0.012 mg/kg；间隔期28 d，小麦籽粒残留量为未检出(0.003 mg/kg)0.008 mg/kg。间隔21 d，土壤残留量为0.2330.486 mg/kg；间隔28 d，土壤残留量为0.0850.311 mg/kg。氰烯菌酯在小麦上使用后2128 d，收获的小麦籽粒中未检出药剂残留。土壤降解作用：氰烯菌酯在江西红壤中的降解半衰期为612个月，难降解；在太湖水稻土和东北黑土中的降解半衰期为36个月，较难土壤降解性。水解作用：在25时pH5、pH7、pH9条件下，水解半衰期均大于3个月，具有较强的化学稳定性，较难水解。光解作用：在1,000 W氙灯光源下，氰烯菌酯在水中及在土壤表面均难光解。吸附作用：氰烯菌酯在江西红壤、太湖水稻土与东北黑土中均属较难吸附性。淋溶作用：氰烯菌酯在江西红壤、太湖水稻土、东北黑土中的移动分配系数Rf值分别为0.39、0.27、0.27，在江西红壤具有中等移动性，在太湖水稻土与东北黑土中属不易移动性。挥发作用：氰烯菌酯在玻璃表面（空气）、水相和土壤表面的挥发率均小于1%，属难挥发性。生物富集作用：氰烯菌酯在鱼体中的BCF8小于10，为弱生物富集性农药。氰烯菌酯的市场开发氰烯菌酯是由江苏省农药研究所股份有限公司（也即国家南方农药创制中心江苏基地）于1998年合成的对镰刀菌具有较高专化活性的氰基丙烯酸酯类杀菌剂，特别是对禾谷镰孢菌菌丝生长具有强烈的抑制作用。其结构新颖，作用方式独特，拥有自主知识产权。氰基丙烯酸酯类化合物具有广泛活性，其作用机制新颖，对环境安全。许多该类化合物含有杂环，对杂草、害虫、真菌病原体、病毒和癌症等显示了杰出的防治效果。其中，氰基丙烯酸酯类除草剂为光系统（PS ）电子传递抑制剂。该产品2001年进入田间试验；2005、2006年，委托江苏省农药检定所、湖南省农药检定所、湖北省农科院土肥所、安徽省农科院植保所等单位进行了25%氰烯菌酯SC防治小麦赤霉病的田间药效试验；2008、2009年，委托江苏南方农药研究中心、黑龙江省农药管理检定站、湖北省农科院土肥所、湖南省植物保护研究所等单位进行了25%氰烯菌酯SC防治水稻恶苗病的田间药效试验。2007年，95%氰烯菌酯原药和25%氰烯菌酯SC取得临时登记（登记证号分别为：LS20072660和LS20072657）；2012年，两产品取得了正式登记（登记证号分别为：PD20121636和PD20121670）。根据2015年2月3日农业部农药检定所的登记信息，江苏省农药研究所股份有限公司正式登记了95%氰烯菌酯原药、25%氰烯菌酯SC（商品名：劲护）以及48%氰烯戊唑醇SC（12%戊唑醇36%氰烯菌酯；商品名：劲兴）。另外，陕西上格之路生物科学有限公司正式登记了20%氰烯己唑醇SC（5%己唑醇15%氰烯菌酯；商品名：实粒）。氰烯菌酯的专利概况氰烯菌酯已获6项中国专利授权，其中发明专利1项，应用专利5项。这6项专利分别为：ZL01115593.0（CN1160318C，化合物专利，2001年5月8日申请），2-氰基-3-取代苯基丙烯酸酯类化合物、组合物及其制备方法以及在农作物杀菌剂上的应用；ZL200410014097.8（CN1279817C，申请于2004年2月18日），含有化合物2-氰基-3-氨基-3-苯基丙烯酸乙酯的杀菌组合物；ZL200410065145.6（CN100393211C，申请于2004年10月27日），防治水稻恶苗病的农药组合物；ZL200610125921.6（CN100435635C，申请于2004年2月18日），2-氰基-3-氨基-3-苯基丙烯酸乙酯防治农作物病害的应用；ZL200710020277.0（CN101019536B，申请于2007年3月16日），含2-氰基-3-氨基-3-苯基丙烯酸乙酯与丙环唑的杀菌组合物及其用途；ZL200810235717.9（CN101417962B，2008年12月4日申请），2-氰基-3-氨基丙烯酸酯衍生物的制备方法。氰烯菌酯作用独特氰烯菌酯作用机制独特。南京农业大学植物保护学院农药重点实验室研究人员在周明国教授的带领下，采用全基因组测序技术和其他分子途径等，正在研究氰烯菌酯的抗性机理和作用机制。初步推测，氰烯菌酯作用于禾谷镰孢菌肌球蛋白-5。氰烯菌酯具有优异的保护和治疗作用。能强烈抑制引起麦类赤霉病的禾谷镰孢菌（Fusarium graminearum）和引起水稻恶苗病的串珠镰孢菌（Fusarium moniliforme）的菌丝生长和发育。研究表明，氰烯菌酯在离体条件下对禾谷镰孢菌抗多菌灵菌株及野生敏感菌株的菌丝生长均有很高的抑制活性，平均EC50值分别为（0.1170.036）和（0.1070.020）g/mL。氰烯菌酯可降低禾谷镰孢菌敏感菌株分生孢子的萌发速率，影响其萌发方式，使芽管从分生孢子基部和中间细胞萌发的比率增加；同时氰烯菌酯使敏感菌株分生孢子膨大、畸形，并使其芽管肿胀、扭曲，明显抑制其芽管的伸长生长。但氰烯菌酯对抗性菌株分生孢子芽管伸长的抑制作用很小，致畸作用不明显。氰烯菌酯具有内吸及向顶传导活性，可以被植物根部、叶片吸收，在植物导管或木质部以短距离运输方式向上输导。灌根处理发现，氰烯菌酯可以通过小麦根部吸收，并向上输导，但输导速度较慢，分布比较均匀。叶面处理试验表明，氰烯菌酯可被叶片吸收、滞留，并具有向叶片顶端的输导性，但向叶片基部的输导能力较差，在叶片间的跨层输导性也较差。氰烯菌酯耐雨水冲刷。施药后12、24、48 h模拟降雨，对防效影响轻微。生产中，施药12 h后下雨不影响防治效果，不需要重新施药。研究人员测定，氰烯菌酯能在防病的同时大幅降低小麦穗粒中的毒素含量；而多菌灵则在防病的同时刺激小麦穗粒产生超量的赤霉毒素。并且，氰烯菌酯还通过大幅减少超氧自由基、降低过氧化产物MDA（丙二醛）、提高抗氧化酶活性、延缓作物衰老、增加叶绿素等，来增强作物的抗逆性，提高作物产量。大田试验表明，氰烯菌酯可提升小麦产量13%以上。经研究推断，氰烯菌酯以质外体运转体系在小麦植株上分布，而禾谷镰孢菌主要危害小麦的穗部，造成穗腐，因此用该药剂进行小麦赤霉病的防治时应该重视适期施药，并尽可能使药剂喷洒到穗部。氰烯菌酯具有很好的保护作用，在遇到穗期高温时，小麦边抽穗及边扬花的情况下，可以把用药时间提前到齐穗期。同时氰烯菌酯的治疗作用优异，因此若遇到发病重的年份，即便麦穗已经发病，也可以通过增加施药次数，控制病情发展。氰烯菌酯的应用氰烯菌酯高效、微毒、对环境友好，对由镰刀菌引起的各类植物病害具有保护和治疗作用，可应用于防治镰刀菌引起的小麦赤霉病、棉花枯萎病、香蕉巴拿马病、水稻恶苗病、西瓜枯萎病及各类作物的枯萎病、根腐病、立枯病等根茎部病害。研究表明，氰烯菌酯对镰刀菌属的禾谷镰刀菌引起的赤霉病、串珠镰刀菌引起的水稻恶苗病、尖孢镰刀菌引起的西瓜枯萎病均有很高的生物活性，抑制菌丝生长的EC50分别为0.1411、0.4592、3.5649 mg/L；对古巴假霜霉引起的黄瓜霜霉病、水稻黄单胞菌引起的水稻白叶枯病、辣椒炭疽菌引起的辣椒炭疽病、贝仑格葡萄座腔菌引起的油菜菌核病也有一定的抑制作用，抑制菌丝生长的EC50在12.7436.69 mg/L之间。但氰烯菌酯对包括灰霉菌（Botrytis cinerea）、稻瘟菌 Pyricularia grisea (Magnaporthe oryzae)和白粉病菌（Blumeria graminis）等在内的其他病原菌几乎没有或没有活性。大量的药效试验和多年的生产实践证明，氰烯菌酯对小麦赤霉病和水稻恶苗病具有优异防效。25%氰烯菌酯SC登记用于防治小麦赤霉病和水稻恶苗病，喷雾防治小麦赤霉病的有效成分用量为375750 g/hm2；浸种防治水稻恶苗病的有效成分用量为83.3125 mg/kg。氰烯菌酯防治小麦赤霉病时主要采用叶面喷雾的方法。而小麦穗部结构决定了药剂雾滴难在穗上沉积和扩散，因此在田间进行施药防治时，推荐采用弥雾喷洒或细雾喷洒。建议一般年份在齐穗期开始用药，重病年份始花期开始喷药。施药次数为12次，赤霉病中等偏重发生时，可施药2次，用药间隔期为710天；重发年份也可以用3次药。手动喷液量为750 kg/hm2；弥雾喷液量为600 kg/hm2。氰烯菌酯对小麦安全。使用氰烯菌酯浸种对水稻整个生长期不会产生不良影响，对水稻恶苗病兼具保护和治疗作用。25%氰烯菌酯SC浸种处理对水稻恶苗病的防治效果较好，在晚稻苗期、分蘖末期与穗期均表现出高于对照药剂的防效，在穗期差异更为明显。生产上，以相同浓度浸种，对水稻恶苗病的防效与咪鲜胺相当。25%氰烯菌酯SC浸种处理剂量为13,0004,000倍，当浸种温度为1520时，浸种时间以4872 h为宜。氰烯菌酯作用位点单一，选择性强，存在一定的抗性风险。为延缓氰烯菌酯抗性的产生、延长其使用寿命、扩大其应用范围，江苏省农药研究所股份有限公司等试验筛选了氰烯菌酯与戊唑醇的复配产品。研究表明，氰烯菌酯与戊唑醇按31配比进行复配时，在田间表现为协同相加作用。江苏省农药研究所股份有限公司登记了48%氰烯戊唑醇SC，喷雾防治小麦赤霉病的有效成分用量为288432 g/hm2。该产品还可用于防治小麦白粉病、小麦纹枯病等麦类病害，对小麦生长具有部分调节增产作用。另外，陕西上格之路生物科学有限公司还登记了20%氰烯己唑醇SC，喷雾防治小麦白粉病的有效成分用量为240420 g/hm2，喷雾防治小麦赤霉病的有效成分用量为240330 g/hm2。复配制剂的开发较大程度地降低了氰烯菌酯有效成分的用量，有利于延缓抗药性的产生或发展。江苏省农药研究所股份有限公司还在不断研究和挖掘氰烯菌酯的防治潜能，枯萎病或将成为氰烯菌酯的又一个重点防治靶标。氰烯菌酯的抗性风险经周明国教授研究小组测定，氰烯菌酯与苯并咪唑类、麦角甾醇生物合成抑制剂类、甲氧基丙烯酸酯类、二硫代氨基甲酸盐类和取代芳烃类等5种不同作用机制的杀菌剂没有交互抗性。研究表明，氰烯菌酯抗药性突变体与出发敏感菌株一样，对噻菌灵、多菌灵、福美双、百菌清、甲基硫菌灵、咪鲜胺、戊唑醇、嘧菌酯均表现敏感，说明氰烯菌酯与这些杀菌剂不存在交互抗性，表明其抗药性机制也不同于这些杀菌剂。研究结果还显示，紫外光诱导的突变体和药剂驯化突变体在无药剂下连续培养8代后抗性水平保持不变，说明抗药性表型能够通过无性繁殖稳定遗传。实验室研究发现，禾谷镰孢菌在选择压下易对氰烯菌酯产生抗性。周明国教授研究团队采用全基因组测序技术等开展了禾谷镰孢菌对氰烯菌酯的抗性研究。研究发现，肌球蛋白-5（myosin-5）中的基因突变是导致禾谷镰孢菌对氰烯菌酯产生抗性