第五節　殺線蟲劑的主要類型與作用機理

一、殺線蟲劑的主要類型

防治植物病原線蟲的藥劑為殺線蟲劑，早期殺線蟲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。當今化學殺線蟲劑的總體趨勢由熏蒸型向非熏蒸型、由高毒向低毒、由量大費工向量小簡便、由預防向保護、由僅以防效為標準向兼顧產品效益的大方向發展。

按防治對象可以將殺線蟲劑分成兩類，一是專性殺線蟲劑，即專門防治線蟲的農藥；二是兼性殺線蟲劑，這類殺線蟲劑兼有多種用途，如對地下害蟲、病原菌、線蟲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劑按照化學結構主要可分為5類：

（1）鹵化烴類　在生產上使用較早的殺線蟲劑，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、棉隆（dazomet）等土壤滅生劑。

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

（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）等高毒神經毒劑類。

（5）抗生素類　阿維菌素等。

二、殺線蟲劑的作用機理

（一）神經毒劑類：有機磷酸酯類與氨基甲酸酯類

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

有機磷和氨基甲酸酯類殺線蟲劑的作用機理是抑制膽堿酯酶的活力，一般認為與殺蟲作用機制類似。多種線蟲神經系統存在有膽堿酯酶，該酶存在于神經傳導的觸突部位，有機磷和氨基甲酸酯類殺線蟲劑可使酶失活或鈍化，中毒的線蟲神經細胞受損，表現出麻痹癥狀，并非真正的死亡。當中毒的線蟲從藥液中移出，線蟲可復蘇。施用該類殺線蟲劑可減少線蟲的活動，干擾線蟲侵入植物取食行為，破壞雌蟲引誘雄蟲的能力。因而，導致線蟲發育、繁殖滯后，延遲線蟲對作物的侵入時間和為害期，防治效果和增產顯著，但蟲口密度不見下降。

（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內酯的抗生素類殺蟲、殺螨、殺線蟲劑。依維菌素與阿維菌素有一致的殺蟲活性，但對高等動物的毒性更低。一般依維菌素用于畜獸寄生蟲的防治，可治療牛、羊、豬等多種體外寄生蟲病，如蠕蟲、腸道線蟲、寄生蠅、虱、蚤和螨等。依維菌素不能用作乳品動物產乳期防治寄生蟲的藥劑。目前用于乳品動物產乳期防治體內外寄生蟲的也是阿維菌素進行結構改造后的埃伯利諾菌素。

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

研究表明，阿維菌素的作用靶標為神經和肌肉細胞膜上的氯離子通道蛋白受體，干擾正常的神經傳導功能。在可興奮細胞膜上，氯離子通道的功能與K離子通道類似，即抑制細胞的興奮性，促進去極化的細胞復極化，維持細胞的靜息電位。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、甘氨酸等化學遞質調節，屬于配體門控離子通道。第二是電壓依賴性門控氯離子通道，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Br－、I－、N、SCN－及某些有機酸等，曾稱漏通道。經研究發現阿維菌素可作用于兩種氯離子通道類型。

（1）作用于γ-氨基丁酸門控氯離子通道（GABA gated chloride channel）　電生理學研究表明，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。采用放射性同位素標記的方法，測得阿維菌素與家蠅頭部GABA受體有很強的親和力，3H-ivermectins與線蟲（C.elegans）神經膜也有高親和力（Kd=0.26nmol/L）。通過電生理和放射性同位素標記測定，可以推斷：阿維菌素與通道蛋白結合，干擾正常的GABA的傳導功能，阻斷GABA火花的氯離子流，激活通道，使大量氯離子流入細胞膜內，造成神經膜電位超極化，使神經膜處于抑制狀態，阻斷神經沖動正常的傳導而使昆蟲或線蟲死亡。阿維菌素亦可刺激突觸前膜釋放GABA，干擾正常傳導，造成大量的GABA作用于神經后膜受體，產生抑制性后電位，使昆蟲或線蟲麻痹而死。

（2）作用于谷氨酸門控氯離子通道（glutamate-gated chloride channel）　谷氨酸門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，造成神經膜去極化，阻塞神經沖動的傳導。電生理測定表明，谷氨酸和阿維菌素所引發的電流又近似電流-電壓關系。阿維菌素激活的最大電流還能減少通道對谷氨酸和鵝膏蕈氨酸的反應。說明阿維菌素和谷氨酸激活同樣的通道，推測這個通道也是阿維菌素的作用靶標。當線蟲的 mRNA注入蛙母細胞后，在胞內能表達線蟲的谷氨酸門控氯離子通道。實驗結果表明，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位點的殺蟲、殺線蟲劑。由于在脊椎動物的神經-肌肉系統中缺乏谷氨酸門控氯離子通道，使得阿維菌素成為低毒殺蟲、殺線蟲劑之一。而且，吸蟲與絳蟲不以GABA為傳導物質。因此，阿維菌素和依維菌素對這類寄生蟲無效。

（三）熏蒸劑類

熏蒸劑主要是對土壤起熏蒸作用的殺生性藥劑，除能殺線蟲外，也可殺死土壤中的害蟲、細菌和雜草，不易誘發線蟲的抗性。但該類藥劑對作物產生藥害，殺傷植物線蟲的天敵——肉食性線蟲，不利于土壤活化以及可持續的生態調控，對環境有負面影響。有的品種對人毒性大，具致癌或影響生殖等毒性效應。作為防治性的殺線蟲劑，只能用于播種前的空地，不能在播種后或作物生長期施藥。使用技術上要求：第一，需悶閉土面熏殺一周以上，再覆土讓藥氣揮發一周后才能種上作物。第二，由于土傳線蟲隨作物根系分布在整個耕作層，要達到一定的防治效果，需用藥量大，如D-D混劑，殺滅根結線蟲需施用80～90mL/m2；1，2-二氯乙烷，殺滅孢囊線蟲需施用濃度高于40t/hm2。第三，熏蒸劑大多數為液體，要使之氣化擴散并在土壤間隙中積效，要求施藥時溫度以15～18℃為宜，土壤濕度要適中，施藥深度要求達到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.鹵代羥類作用機理

鹵代羥中毒的癥狀為，最初線蟲表現興奮，活動增加，繼而麻痹死亡。關于作用機制，一般認為通過烷基化和氧化作用致死線蟲。

鹵代羥作為一種烷基化試劑，當進入細胞后，能與細胞內的蛋白質，酶結構中的羥基、巰基和氨基發生烷基化反應，視蛋白和酶的空間結構發生邊緣效應，使蛋白和酶的活性受到抑制，最終個體死亡。反應式如下：

酶—AH + RX酶—AR + HX

式中，—AH為羥基、巰基和氨基；RX為鹵代羥類；HX為還原產物。

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

RH + H2OROH + HX

與水發生的羥基化反應屬于單分子取代反應（SN1）。一般情況下，雙分子取代反應強的鹵代羥具有較強的殺線蟲活性。

2.呼吸鏈細胞色素Fe離子的氧化作用

線粒體有氧呼吸鏈細胞色素分子的鐵卟啉的鐵能進行可逆的氧化還原反應。Fe3+接受電子還原成Fe2+，然后再將電子交給另一個細胞色素，最后將電子傳遞給氧，生成氧離子，氧離子可與2H+結合生成H2O。鹵代烴類殺線蟲劑可使細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，從而導致線蟲死亡。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，在實際應用的劑量下氧化作用似乎更重要。

鹵代烴類殺線蟲劑的1，2-二溴乙烷（EDB）、二溴氯丙烷（DBCP）對動物有致畸、致癌作用。1983年起，EDB相繼被一些國家禁用。而DBCP同樣可致癌和引起男性的精子減少，因此早在1977年首先在美國禁用，我國在1983年已禁止生產、進口、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活性。

威百畝在土壤中的轉化過程如下：

威百畝在土壤中的轉化與降解與土壤通氣狀況和酸堿度有密切的關系，當土質偏堿時，甲基二硫氨基甲酯可轉化為異硫氰酸甲酯和釋放出硫元素。而在酸性介質中，除可轉化為異硫氰酸甲酯外，還可產生二硫化碳和甲胺。隨后，二硫化碳和甲胺結合為異硫氰酸甲酯。

棉隆轉化反應式如下：

作用機理：異硫氰酸甲酯是一個氨基甲酰化試劑，它能與細胞內的蛋白、酶分子中親核部位，如氨基、巰基、羥基發生氨基甲酰化反應，使蛋白、酶的結構受到破壞，活性受到抑制，最終線蟲中毒死亡。

三、特異性殺線蟲劑

1.植物源殺線蟲活性物質

已報道對植物寄生線蟲具有抗性作用的植物約有41科73個屬90個種。已明確抗線蟲的植物和它們的代謝物主要有：菊科的萬壽菊（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，具有強烈的抗線蟲作用。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）及孛功樹堿（bocconine），還有植物的代謝產物對線蟲具有獨特的作用方式，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癭的數量。DMDP為昆蟲味覺感受細胞膜上的糖苷酶的抑制劑，影響昆蟲取食。對線蟲作用機理如何，有待進一步研究。作者發現從蕓香科植物黃皮（Chausena lansium）中分離的殺線蟲活性成分黃皮酰胺對多種植物線蟲具有強烈的毒殺活性，初步研究機理為抑制線蟲膽堿酯酶。

2.光敏化合物作用機理

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，在有太陽光或紫外線的作用下，能顯著提高毒殺活性。毒殺作用機制分為光動力學反應（photodynamic response）和光誘發毒性反應（photogenotoxic response）。當光敏化合物吸收光子能量后，使基態轉變為激發態分子，激發態的能量可轉移給氧分子，使三線態氧轉變為單線態氧（1O2），1O2這種活性態的氧與細胞內的集中蛋白氨基酸、蛋白酶類和脂質分子等發生氧化反應，主要攻擊靶標為生物膜，使細胞結構迅速分解，個體死亡。這種需氧參與的氧化反應即為光動力學反應。而光敏分子受光子激活后，能轉移能量使細胞內的某些分子轉變為自由基與自由基離子。這些自由基與自由基離子可氧化細胞內的生物分子，破壞細胞結構，干擾細胞代謝。有的光敏分子可嵌入DNA分子螺旋的溝槽內，受光激活后，與DNA分子的堿基發生共價加合反應，使DNA分子的復制和轉錄功能受到干擾，產生遺傳毒性效應。這一類作用方式為光誘發毒性反應，尋找天然源光敏化合物，開發光活化農藥正式成為農藥界研究的熱點。

3.其他類型的殺線蟲活性物質

（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，對線蟲不具活性，但當被植物吸收后，對線蟲具驅避作用。這個化合物在土壤中可保持兩年的活性，同時還可降低馬鈴薯孢囊線蟲的繁殖率。

（2）馬來酸酰肼（hydrazides of maleic acid）　在離體的條件下，不殺死線蟲，而在活體內可抑制蟲癭的形成。分析其原因，被植物吸收后，在體內代謝產生不利于線蟲生長發育的物質，還發現該化合物的代謝產物能影響線蟲的性分化，當用6mg/kg濃度處理煙草植物，6天內根結線蟲雌蟲數量達55.70%，而未經處理的植株雌蟲僅有0.2%～2.2%。

（3）氨基酸抗代謝物　Overman和Voltz進行了不同氨基酸對根結線蟲生長發育的影響，施用18種氨基酸于受線蟲感染的番茄植株根上，濃度為20～160mg/株。發現7種氨基酸能抑制蟲癭的形成，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，雌蟲不能發育成熟。而用丙烯甘氨酸和乙氨酸處理的植株上雌蟲可以正常發育，但不能產卵。還發現下面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-羥脯氨酸對線蟲（Trichodorus christiei）也產生生長抑制作用，但異賴氨酸卻可提高該線蟲的繁殖率近200倍。