農(nóng)藥的發(fā)展歷程,一直是與抗性不斷斗爭(zhēng)的過(guò)程。殺菌劑雖為農(nóng)藥創(chuàng)制領(lǐng)域最活躍的陣地,但高效、選擇性殺菌劑的抗性問(wèn)題無(wú)法回避,有的品種甚至因?yàn)榭剐詮氖袌?chǎng)敗下陣來(lái)。
為了延緩抗性的產(chǎn)生和發(fā)展,延長(zhǎng)產(chǎn)品的生命周期,傳統(tǒng)保護(hù)性殺菌劑“默默”地發(fā)揮著不可替代的作用。它們可提供持續(xù)、廣泛、穩(wěn)定的防治效果,雖然不是較先進(jìn)的,但總能在市場(chǎng)需要的時(shí)候發(fā)揮關(guān)鍵性作用。
近日,沈陽(yáng)中化農(nóng)藥化工研發(fā)有限公司教授級(jí)高工司乃國(guó)在“第十二屆作物保護(hù)國(guó)際論壇(泰禾論壇)”上作了題為“傳統(tǒng)保護(hù)性殺菌劑在抗性治理中的作用”的報(bào)告。司教授高度稱贊了傳統(tǒng)保護(hù)性殺菌劑“甘作綠葉、甘為人梯”的雷鋒精神,它們?cè)趲椭渌麣⒕鷦┏晒Φ耐瑫r(shí),“順帶”將自己筑成了“大品”,甚至有的已成“百年品種”。
如果真要在重磅選擇性殺菌劑和傳統(tǒng)保護(hù)性殺菌劑中,決出真正的“款爺”,那答案只能是:唯有合作,才有共贏。傳統(tǒng)保護(hù)性殺菌劑在殺菌劑舞臺(tái)上,自如地游走在主角和配角之間。“傍”與“被傍”?何必糾纏。
隨著合成技術(shù)和活性篩選技術(shù)的進(jìn)步與提高,尤其是生物工程技術(shù)的快速發(fā)展,研究人員發(fā)現(xiàn)了大量高活性、選擇性殺菌劑品種。相較于除草劑和殺蟲(chóng)劑,殺菌劑新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成為農(nóng)藥創(chuàng)制最活躍的領(lǐng)域。
報(bào)告中,司教授首先介紹了幾個(gè)冠以“最”字頭銜的熱點(diǎn)殺菌劑品種,如氟噻唑吡乙酮、苯并烯氟菌唑和丙硫菌唑等。
據(jù)司教授介紹,氟噻唑吡乙酮(oxathiapiprolin;商品名“增威贏綠”)是目前殺菌劑中化學(xué)結(jié)構(gòu)較新穎、用藥量最低、作用機(jī)理獨(dú)特的新產(chǎn)品。這是由杜邦開(kāi)發(fā)的先進(jìn)哌啶基噻唑異噁唑啉類殺菌劑,分子中同時(shí)含有噁唑、噻唑、哌啶和吡唑等4個(gè)雜環(huán)。氟噻唑吡乙酮具有獨(dú)特的作用位點(diǎn)和全新的作用機(jī)理,通過(guò)對(duì)氧化固醇結(jié)合蛋白(OSBP)的抑制達(dá)到殺菌效果。它可以防治多種病原菌,尤其對(duì)卵菌綱病害具有卓越防效。氟噻唑吡乙酮用藥量極低,有效成分用藥量?jī)H為15~30克/公頃(或1~2克/畝),是迄今為止用藥量最低的殺菌劑品種。
苯并烯氟菌唑(benzovindiflupyr)是目前增長(zhǎng)最快的一類殺菌劑——琥珀酸脫氫酶抑制劑(SDHI)類殺菌劑中的杰出代表,是SDHI類殺菌劑中最具潛能的品種之一。其最大的特點(diǎn)是持效期很長(zhǎng),在白粉病和銹病防治上有突出的表現(xiàn)。苯并烯氟菌唑由先正達(dá)開(kāi)發(fā),廣譜、高效,可廣泛防治葉面病害及土傳病害。在小麥、玉米、大豆等許多作物上表現(xiàn)甚佳,尤其對(duì)小麥白粉病、玉米小斑病和灰霉病、大豆銹病等有特效。
丙硫菌唑(prothioconazole)是目前國(guó)內(nèi)關(guān)注度較高的殺菌劑品種。究其原因主要有:丙硫菌唑?qū)Σ『Φ姆乐问瞧駷橹咕C合性能較好、活性最強(qiáng)的一個(gè)品種;而且它已專利到期。丙硫菌唑是由拜耳開(kāi)發(fā)的三唑硫酮類內(nèi)吸性殺菌劑,有保護(hù)、治療和鏟除活性,持效期長(zhǎng)。用于小麥、大麥等作物,葉面噴霧防治多種病害。丙硫菌唑與甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑、SDHI類殺菌劑等組成復(fù)配產(chǎn)品,如與氟嘧菌酯、肟菌酯、聯(lián)苯吡菌胺等復(fù)配,不僅增加了產(chǎn)品的殺菌譜,延長(zhǎng)了持效期,而且還可以提高作物抗逆性,增加作物產(chǎn)量。
傳統(tǒng)保護(hù)性殺菌劑,存在即合理
據(jù)司教授介紹,植物病害化學(xué)防治原理包括:化學(xué)保護(hù)、化學(xué)治療、化學(xué)免疫等?;瘜W(xué)保護(hù)是指在植物未染病之前施用殺菌劑消滅病菌或防止病菌侵入,以使植物得到保護(hù)。具有保護(hù)作用的殺菌劑稱之為保護(hù)性殺菌劑。多作用位點(diǎn)的保護(hù)性殺菌劑是這類殺菌劑中的重要組成部分,目前共有20多個(gè)品種。
如代森錳鋅(mancozeb)、百菌清(chlorothalonil)、丙森鋅(propineb)、代森聯(lián)(metiram)、銅制劑(copper fungicides)、克菌丹(captan)等。這些品種都已經(jīng)很老,通常被稱為傳統(tǒng)保護(hù)性殺菌劑。
從1882年,波爾多液用于葡萄霜霉病防治開(kāi)始,殺菌劑的發(fā)展經(jīng)歷了從無(wú)機(jī)到有機(jī),從傳統(tǒng)保護(hù)性殺菌劑到現(xiàn)代選擇性殺菌劑的不斷發(fā)展的過(guò)程。
與高活性、專一性的現(xiàn)代殺菌劑相比,傳統(tǒng)保護(hù)性殺菌劑似乎很少受關(guān)注,人們幾乎忘記了它的存在,忽略了它的作用。然而,當(dāng)我們回顧農(nóng)藥的發(fā)展歷史,了解農(nóng)藥在人類文明進(jìn)步中的貢獻(xiàn)時(shí),我們會(huì)對(duì)其心生敬畏。
當(dāng)我們經(jīng)常感佩于“百年老店”、“百年學(xué)堂”時(shí),我們不妨回望一下農(nóng)藥的發(fā)展史,同樣也有兩個(gè)“百年品種”像豐碑一樣矗立在歷史的長(zhǎng)河中。硫磺(sulphur)是最早上市的殺菌劑品種,1880年上市,至今已有137年歷史;銅制劑是1885年上市,至今也有132年歷史。這兩個(gè)品種2015年在全球市場(chǎng)的銷售額分別為1.85億和5.70億美元。
存在即合理。這些品種之所以能用上100多年,成為“百年品種”,自然有其合理性,有其存在的價(jià)值。
表1中的這些傳統(tǒng)保護(hù)性殺菌劑,至今仍服務(wù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的病害防治上,它們的服役時(shí)間均已超過(guò)半個(gè)世紀(jì)。尤其難能可貴的是,它們至今沒(méi)有抗性產(chǎn)生。這就是它們“存在即合理”的精髓所在。
表1 部分傳統(tǒng)保護(hù)性殺菌劑的使用時(shí)間及2015年全球銷售額
有效成分 |
英文通用名 |
上市時(shí)間 |
使用時(shí)間 |
抗性 |
銷售額 |
硫磺 |
sulphur |
1880 |
137 |
無(wú) |
1.85 |
銅制劑 |
copper fungicides |
1885 |
132 |
無(wú) |
5.70 |
代森錳鋅 |
mancozeb |
1943 |
74 |
無(wú) |
6.10 |
福美雙 |
thiram |
1948 |
69 |
無(wú) |
0.80 |
克菌丹 |
captan |
1951 |
66 |
無(wú) |
1.00 |
百菌清 |
chlorothalonil |
1963 |
54 |
無(wú) |
3.10 |
甘作綠葉,甘為人梯,共筑大品
司教授認(rèn)為,如果給保護(hù)性殺菌劑尋找一位形象代言人的話,那雷鋒是再合適不過(guò)的。雷鋒干一行,愛(ài)一行,忠于職守;助人為樂(lè)。保護(hù)性殺菌劑也是如此,甘作綠葉,甘為人梯。
吡唑醚菌酯、甲霜靈、烯酰嗎啉、霜脲氰等都是我們熟悉的品種,它們都是踏著傳統(tǒng)保護(hù)性殺菌劑的肩膀而輝煌的??梢哉f(shuō),保護(hù)性殺菌劑是默默地堅(jiān)守崗位,默默地“助”“救”輝煌。它們幫“助”這些內(nèi)吸性殺菌劑形成大單品,并通過(guò)其作用來(lái)延緩這些產(chǎn)品的抗性產(chǎn)生和發(fā)展,挽“救”這些產(chǎn)品的市場(chǎng)。
在施樂(lè)健®的品牌下,巴斯夫在中國(guó)上市了基于吡唑醚菌酯的10余個(gè)產(chǎn)品,如百泰[60%唑醚·代森聯(lián)水分散粒劑(5%吡唑醚菌酯+55%代森聯(lián))]、凱潤(rùn)(250克/升吡唑醚菌酯乳油)、健達(dá)[42.4%唑醚·氟酰胺懸浮劑(21.2%吡唑醚菌酯+21.2%氟唑菌酰胺)]等。從2015年的銷售情況來(lái)看,百泰遙遙領(lǐng)先,其銷售量接近1,800噸,銷售額超過(guò)4.00億元;位居第2位的凱潤(rùn),其銷售量接近400噸,銷售額約3.00億元。高居榜首的百泰即為吡唑醚菌酯與傳統(tǒng)保護(hù)性殺菌劑代森聯(lián)的復(fù)配產(chǎn)品。
在農(nóng)業(yè)病害防治上發(fā)揮重要作用的殺菌劑大單品,如甲霜靈、嘧菌酯、吡唑醚菌酯、烯酰嗎啉、霜脲氰等,如果沒(méi)有保護(hù)性殺菌劑,像代森錳鋅、百菌清、代森聯(lián)等的托舉,很難想象它們的市場(chǎng)是否還如今天這般輝煌。
據(jù)司教授回憶,甲霜靈進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)之初,是不允許以單劑登記的,所以甲霜·錳鋅占據(jù)了較大的市場(chǎng)份額。如果甲霜靈以單劑進(jìn)入市場(chǎng),可能早就因?yàn)榭剐詥?wèn)題退出市場(chǎng)。正是由于代森錳鋅等保護(hù)性殺菌劑的存在,甲霜靈才得以延續(xù)至今。再如霜脲氰,其持效期短,如果沒(méi)有代森錳鋅較長(zhǎng)的持效期和穩(wěn)定的藥效相幫扶,與其形成復(fù)配,霜脲氰自身是無(wú)法獨(dú)立存在的。所以,如果沒(méi)有這些保護(hù)性殺菌劑,那么單一位點(diǎn)的、現(xiàn)在看來(lái)很輝煌的殺菌劑,它們的使用將會(huì)受到嚴(yán)重影響,有的品種甚至?xí)崆巴顺鍪袌?chǎng)。這也許就是保護(hù)性殺菌劑的作用所在。
殺菌劑的研發(fā)從波爾多液(1882年上市)開(kāi)始,歷經(jīng)了福美雙、多菌靈、三唑類殺菌劑、甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑、琥珀酸脫氫酶抑制劑類殺菌劑等發(fā)展過(guò)程。而保護(hù)性殺菌劑則是早期開(kāi)發(fā)的一些較老的殺菌劑產(chǎn)品,但如果熟悉了這些產(chǎn)品的特性,其市場(chǎng)價(jià)值不容小覷。
保護(hù)性殺菌劑的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面:① 其作用機(jī)理是抑制病菌的呼吸作用,阻止能量生成,只有保護(hù)作用,必須在病菌侵染前使用。② 對(duì)病菌孢子萌發(fā)的抑制活性,通常顯著高于對(duì)菌體生長(zhǎng)發(fā)育的抑制活性。③ 鈍化或干擾在呼吸作用過(guò)程中起催化作用的多種蛋白酶的活性,同時(shí)抑制多種蛋白酶活性,在不同生物間的選擇性差。④ 沒(méi)有選擇性和治療活性。對(duì)病原菌具有多個(gè)生化作用靶標(biāo)位點(diǎn),病原菌個(gè)體不易同時(shí)發(fā)生多點(diǎn)抗藥遺傳變異并保持適合度,不易產(chǎn)生抗性。這也是保護(hù)性殺菌劑能應(yīng)用至今的一個(gè)重要原因。
傳統(tǒng)保護(hù)性殺菌劑之所以能成為“百年品種”,究其原因主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:① 在作物病害防治中,能提供持續(xù)、廣泛、穩(wěn)定的防治效果,雖然不是較先進(jìn)的,但總在需要的時(shí)候發(fā)揮關(guān)鍵作用。② 在單一位點(diǎn)、選擇性殺菌劑抗性治理中,能延緩、降低選擇性殺菌劑的抗性風(fēng)險(xiǎn),是最適合的混配或輪用藥劑。像代森錳鋅,因?yàn)榫哂蟹€(wěn)定的防效,因此在藥劑篩選中常作為一個(gè)標(biāo)定藥劑。許多新產(chǎn)品、好品種,在它們的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)中,都會(huì)“傍”上保護(hù)性殺菌劑這個(gè)“大款”。保護(hù)性殺菌劑似乎不受待見(jiàn),其實(shí)卻是真正的“大款”。
抗性是選擇性殺菌劑不可回避的問(wèn)題
保護(hù)性殺菌劑最大的優(yōu)點(diǎn),就是對(duì)抗性治理的作用。殺菌劑抗性不可避免,目前使用的單一作用位點(diǎn)的殺菌劑,無(wú)論如何防范都會(huì)產(chǎn)生抗性,這是藥劑與生物之間的一種適應(yīng)。殺菌劑抗性是指本來(lái)具有抗菌或抗病活性的殺菌劑,因靶標(biāo)病原菌遺傳變異而表現(xiàn)活性下降或喪失的現(xiàn)象。殺菌劑抗性不僅使一些殺菌劑品種失去使用價(jià)值,也常常造成作物病害防治失敗,給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大損失。因此,殺菌劑抗性是植物病害化學(xué)防治中最重要的問(wèn)題之一。所以對(duì)抗性的研究,是化學(xué)防治中的一個(gè)重要課題。
容易產(chǎn)生抗性的殺菌劑有:苯并咪唑類,如苯菌靈、多菌靈等;苯基酰胺類,如甲霜靈、苯霜靈等;SDHI類,如萎銹靈、啶酰菌胺等;三唑類,如三唑酮、戊唑醇等;甲氧基丙烯酸酯類,如醚菌酯、嘧菌酯、吡唑醚菌酯等。
苯并咪唑類和苯基酰胺類殺菌劑是目前殺菌劑品種中最容易產(chǎn)生抗性的類型,使用1年后就會(huì)有抗性產(chǎn)生。
甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑在田間使用兩年后就有抗性產(chǎn)生。這是目前全球銷售額最大的一類品種,也是單劑使用最多的一類品種。因此,它們的抗性發(fā)展很值得關(guān)注。
三唑類殺菌劑雖然也容易產(chǎn)生抗性,但較前三類殺菌劑而言,其抗性產(chǎn)生相對(duì)較慢。
SDHI類殺菌劑是目前最火的一類殺菌劑,這類產(chǎn)品也已經(jīng)有很多抗性報(bào)道。
保護(hù)性殺菌劑在抗性治理中發(fā)揮了重要作用
殺菌劑抗性治理的措施主要有兩個(gè):① 開(kāi)發(fā)結(jié)構(gòu)新穎、具有不同作用機(jī)理的新殺菌劑,研究化合物分子結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)與靶標(biāo)生物的互作關(guān)系,篩選新的專化性殺菌劑。② 科學(xué)合理使用殺菌劑,延緩殺菌劑抗性產(chǎn)生;包括合理的使用時(shí)間、劑量、次數(shù),與不同作用機(jī)制殺菌劑交替使用,尤其是與多作用位點(diǎn)的保護(hù)性殺菌劑的交替使用及混配。
在殺菌劑的交替和混合使用中,如果將兩種高風(fēng)險(xiǎn)單一位點(diǎn)的殺菌劑混合使用,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)更高的風(fēng)險(xiǎn)。如多菌靈與乙霉威雖有負(fù)交互抗性,但混合使用兩年后,田間出現(xiàn)了雙抗菌株。如果將多種不同作用機(jī)理的殺菌劑混合使用,在有些病菌中還會(huì)出現(xiàn)多重抗性。如灰葡萄孢菌,可以對(duì)苯并咪唑類、二甲酰亞胺類、苯胺基嘧啶類等不同類型殺菌劑同時(shí)產(chǎn)生多重抗性。據(jù)報(bào)道,灰葡萄孢菌甚至對(duì)6類殺菌劑產(chǎn)生了多重抗性。所以用專一性的殺菌劑去治理抗性有時(shí)是有風(fēng)險(xiǎn)的,而用多作用位點(diǎn)的保護(hù)性殺菌劑去治理抗性,可以將此風(fēng)險(xiǎn)降到最低。因此,在殺菌劑的交替和混合使用中,將專一性殺菌劑與多作用位點(diǎn)的保護(hù)性殺菌劑交替使用及混配,是最有效的方法。
事實(shí)上,保護(hù)性殺菌劑在殺菌劑抗性治理上,一直充當(dāng)重要角色,默默地發(fā)揮決定性作用。據(jù)中國(guó)養(yǎng)殖致富網(wǎng)上的相關(guān)資料,代森錳鋅在我國(guó)登記了874個(gè)產(chǎn)品,其中與甲霜靈、烯酰嗎啉、嘧菌酯、多菌靈、戊唑醇、異菌脲等近30種殺菌劑組成混劑;百菌清在中國(guó)登記了278個(gè)產(chǎn)品,其中與甲霜靈、嘧菌酯、雙炔酰菌胺、腐霉利、嘧霉胺等近20種殺菌劑組成混劑。
保護(hù)性殺菌劑的商業(yè)價(jià)值有目共睹
在2015年全球前十大殺菌劑中,有兩個(gè)保護(hù)性殺菌劑:代森錳鋅和銅制劑,它們的銷售額分別為6.10億和5.70億美元。
表2 2015年全球前十大殺菌劑及其銷售額
排序 |
有效成分 |
銷售額(億美元) |
1 |
嘧菌酯 |
13.05 |
2 |
吡唑醚菌酯 |
8.50 |
3 |
丙硫菌唑 |
8.00 |
4 |
肟菌酯 |
6.50 |
5 |
代森錳鋅 |
6.10 |
6 |
銅制劑 |
5.70 |
7 |
戊唑醇 |
5.30 |
8 |
氟環(huán)唑 |
5.20 |
9 |
環(huán)唑醇 |
4.55 |
10 |
氟唑菌酰胺 |
3.90 |
在細(xì)分市場(chǎng)如葡萄上,其前五大殺菌劑產(chǎn)品中,就有4個(gè)保護(hù)性殺菌劑,依次為:銅制劑、硫磺、代森錳鋅和滅菌丹(folpet)。
在細(xì)分市場(chǎng)如梨上,其前五大殺菌劑產(chǎn)品中,也有4個(gè)保護(hù)性殺菌劑,依次為:克菌丹、銅制劑、代森錳鋅和二氰蒽醌(dithianon)。
在細(xì)分市場(chǎng)馬鈴薯上,其前五大殺菌劑產(chǎn)品中,也有2個(gè)保護(hù)性殺菌劑,依次為:代森錳鋅和百菌清。其中,代森錳鋅排在首位,是馬鈴薯用殺菌劑中的先進(jìn)大產(chǎn)品。
因此,從細(xì)分領(lǐng)域來(lái)看,保護(hù)性殺菌劑在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上用得很多,非常有商業(yè)價(jià)值。
雖然前文述及的保護(hù)性殺菌劑都比較老,但該類產(chǎn)品中也有新成員,像噻唑鋅。這是浙江工業(yè)大學(xué)和浙江新農(nóng)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)制品種,是國(guó)家“十二·五”科技支撐課題的研究?jī)?nèi)容。噻唑鋅主要防治植物細(xì)菌性病害,對(duì)一些真菌病害也有防治作用。其目前的年銷售額約為1.50億元,在我國(guó)的創(chuàng)制殺菌劑中位居前三(另兩個(gè)為:氰烯菌酯和烯肟菌胺)。未來(lái),保護(hù)性殺菌劑還會(huì)有新的品種開(kāi)發(fā)出來(lái)。
因此,傳統(tǒng)保護(hù)性殺菌劑既有使用價(jià)值,也有商業(yè)價(jià)值,值得我們?nèi)コ掷m(xù)關(guān)注。
表3 傳統(tǒng)保護(hù)性殺菌劑在抗性治理中的作用
病害 |
抗性種類 |
可使用的保護(hù)性殺菌劑 |
霜霉病 |
苯基酰胺類、羧酰胺類、甲氧基丙烯酸酯類 |
代森錳鋅、百菌清、丙森鋅 |
白粉病 |
三唑類、甲氧基丙烯酸酯類、乙嘧酚、琥珀酸脫氫酶抑制劑類 |
代森錳鋅、百菌清 |
晚疫病 |
苯基酰胺類、羧酰胺類、甲氧基丙烯酸酯類 |
代森錳鋅、百菌清、丙森鋅 |
灰霉病 |
苯并咪唑類、甲氧基丙烯酸酯類、琥珀酸脫氫酶抑制劑類 |
百菌清、克菌丹、福美雙 |
銹病 |
三唑類、甲氧基丙烯酸酯類、琥珀酸脫氫酶抑制劑類 |
代森錳鋅、百菌清、硫磺 |
黑星病 |
三唑類、苯并咪唑類 |
克菌丹、代森錳鋅 |
表4 傳統(tǒng)多作用位點(diǎn)的殺菌劑一覽表
有效成分 |
英文通用名 |
代森銨 |
amobam |
敵菌靈 |
anilazine |
敵菌丹 |
captafol |
克菌丹 |
captan |
百菌清 |
chlorothalonil |
銅制劑 |
copper |
苯氟磺胺 |
dichlofluanid |
二氰蒽醌 |
dithianon |
多果定 |
dodine |
福美鐵 |
ferbam |
滅菌丹 |
folpet |
guazatine |
|
雙胍辛胺 |
iminoctadine |
代森錳銅 |
mancopper |
代森錳鋅 |
mancozeb |
代森錳 |
maneb |
代森聯(lián) |
metiram |
代森鈉 |
nabam |
丙森鋅 |
propineb |
硫磺 |
sulphur |
福美雙 |
thiram |
甲苯氟磺胺 |
tolylfluanid |
代森鋅 |
zineb |
福美鋅 |
ziram |
?。▉?lái)源:農(nóng)藥快訊)