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编号:10279563
防治蟑螂的昆虫生长调节剂研究进展
http://www.100md.com 《海军医学杂志》 1999年第2期
     作者:郝蕙玲

    单位:海军医学研究所,上海市 200433

    关键词:蟑螂;防治;昆虫生长调节剂

    海军医学杂志990228 蟑螂的种群很多,其生态、生活习性较为复杂, 对其防治一直是一个棘手的问题。自40年代DDT问世以来,蟑螂的防治一直依赖于化学杀虫剂,由于对其广泛、大量、不合理的使用,导致了蟑螂的抗药性不断扩大;另一方面,一些化学杀虫剂对人畜有慢性毒性,也是环境污染的重要来源之一。鉴于上述原因,急需开发新型的杀虫剂。 被誉为“第三代杀虫剂”的昆虫生长调节剂(Insect Growth Regulation,IGRs)是目前世界各国普遍看好的一类无公害型杀虫剂。该杀虫剂具有与常规杀虫剂截然不同的作用方式,主要是利用调节昆虫自身的生长发育、变态、生殖等特异机能来防治害虫本身。近年来IGRs日益受到人们的重视,在实验室和现场开展了大量的试验工作,防治的害虫种类也在不断扩大,不仅能防治农业和森林害虫,还能防治卫生害虫,包括对蟑螂的防治。
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    1 IGRs的特性

    IGRs具有以下特性:(1) 生物活性较高。lμg以下的剂量就会对某些害虫发生作用。Ali A.等[1](1995年)报道,IGRs的毒性约是有机磷类和拟除虫菊酯类的10~200倍,约是微生物制剂如B.t.i的1 000倍;(2)有明显的选择性。一般只作用于某一类昆虫,对天敌、人畜安全、大鼠、小鼠口服,LD50均大于4 000mg/kg,大鼠急性经皮LD50>2 000mg/kg。灭幼宝急性皮肤刺激,受试皮肤均无红斑、水肿等异常反应,平均积分值=0.0,对金鱼的半数耐受浓度TLM为27.38mg/L,柳条鱼TLM为15.85mg/L。按农药的毒性分级标准,均属低毒级[2];(3)残毒小。在自然环境中易降解,无生物富集作用,比一般高效低毒、低残留的化学农药更为安全。用人工生态系统研究灭幼脲的转移、降解与积累,结果显示,库蚊在食物链中生物浓缩现象很严重(596~1 099),但在鱼、螺类动物内,浓缩现象并不显著。用同样的模型生态系统,DDT在鱼内的浓缩为10 000倍,在螺内为5 000倍;(4)可有效地防治一些常规杀虫剂具有抗性的害虫品系。Reid[3]等(1994年)指出,若经IGRs适当剂量处理后绝育的成虫成活率达80%,这样就会长期、有效地控制整个抗性种群,即不只是单纯意义上的杀灭,而是利用IGRs对害虫的绝育效应降低害虫的生殖潜能和种群数量及从受控状态反弹的能力,从而降低害虫的种群密度,达到长期防治的目的。当然IGRs 也存在一些缺点,一是杀虫效果不明显,与常规虫剂相比,杀虫作用缓慢,大多数IGRs不能在短期内杀灭害虫,而是在施药一段时间后才可把种群数量控制在较低的水平,而且一般要在害虫一定的发育阶段施药才有效,因为昆虫在生长发育过程中,对不同的IGRs药剂有一定的敏感期;二是其成本较高,推广、普及还有一定难度。
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    2 IGRs的种类

    IGRs按其作用方式,主要分为抗几丁质合成类、保幼激素类似物和抗幼激素类。

    2.1 抗几丁质合成类(Chitin Sysnthesis Inhibitors,CSI)

    CSI类化合物是由荷兰Philips-Duphar公司在70年代合成除草剂时偶然发现的,多为苯甲酰基脲类衍生物,一般由脲桥相连的两个取代环组成. 其主要作用是导致若虫死亡、畸型,抑制成虫产卵和卵的孵化。

    苯甲酰基脲类发展很快,目前的趋势是多取代基或出现多环杂环等。主要用于防治森林、果树、农作物害虫,在卫生害虫防治中也有较广泛的应用,但多见于灭蚊蝇。 用于防治蟑螂的主要品种有:灭幼脲(Diflubenzuron )( 敌灭灵、 伏虫脲Dimilin)、抑太保(Chlorfluazuron)(定虫隆、IKI-7899、CGA 1129 Atabron)、杀虫隆(Triflumuron)(氟幼灵、BAY SIR 8514、Alsystin)、盖虫散(Hexafluron)(氟铃脲、XRD-473、Dowco-473)、氟虫脲(Flufenoxuron)(卡死克、Cascade)及UC-84572等。
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    Demmark[4,5]报道,CSI对德国小蠊若虫有极强的杀灭力, 大多数在蜕皮过程中死亡,没有致死的若虫羽化为成虫后大多体形异常,但可生殖, 若在雌虫交配后携带卵鞘前喂食毒饵,所产的卵不能孵化。德国小蠊对不同的药物敏感期不同,在末龄期对抑太保敏感。而Wadleigh RW等[6](1991年)报道德国小蠊在第一若虫期对灭幼脲最敏感。可见这类化合物是良好的杀若剂、杀卵剂,其杀灭成虫和绝育能力较差。

    关于CSI的毒杀机理,1974年Post提出的“CSI可抑制几丁质合成酶,从而阻断了几丁质的最后合成步骤”这一理论,已为多数人所接受,但有很多补充。正如张宗炳[7](1982年)所指出,灭幼脲可使几丁质酶及酚氧化酶活性增强,分解几丁质而影响沉积;能抑制卵巢或器官组织细胞的DNA合成过程; 能降低蜕皮素代谢酶的活性,抑制保幼激素酯酶等。龚国玑[8](1988年)报道,灭幼脲可使含几丁质组分的体壁表皮层、气管壁内膜等组织、分泌激素的咽侧体、前胸腺等内分泌腺体、以及代谢器官脂肪体都分别出现明显的组织学改变和病理症状。吴秋雁[9](1990年)报道,灭幼脲处理致倦库蚊可明显抑制蚊幼虫的磷酸酯酶活力及中肠蛋白酶活力。这些报道表明了CSI的作用机制是多方面的。概括来讲主要是干扰激素平衡→抑制DNA合成→抑制或刺激酶的活力→产生异常的生理现象→死亡。
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    2.2 保幼激素类似物(Juvenile Hormone Analogs,JHA)

    保幼激素最早是在1930年经Wigglesworth 证实存在的, 1967年,Roller 等在cecropia蛾中提取、分离并人工合成了第一个保幼激素(JH I), 随后就大量地合成保幼激素类似物。1995年美国环境保护局将烯虫酯作为商业用的第一种JHA。我国在1973年合成了第一批保幼激素类似物。从结构上可将其分为:脂肪族、 芳香族及哒嗪酮族。这类化合物能使蜕皮素滴度下降,造成幼龄若虫死亡和超龄若虫产生,抑制末龄若虫羽化和繁殖并具杀卵作用。其中可用于防治蟑螂的主要品种有:甲氧保幼激素( Methoprene) (烯虫酯、阿尔多息 Altosid、ZR-515)、 氢化保幼激素(Hydroprene)(烯虫乙酯、Altozar、ZR-512) 、 灭幼宝(Pyriproxyfen) (S-31183、Sumilarv)苯醚威(Fenoxycarb)(ROB-5223)等。
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    1998年,日本报道[10]经灭幼宝2μg/虫处理德国小蠊,其繁殖率降低60%, 10μg/虫时,繁殖率为0。魏潮生等[11](1991年)报道,以氢化保幼激素毒饵(1:400)饲喂德国小蠊1次,可使其低、高龄若虫100%变为不正常虫态,终生不能交尾、繁殖。但此毒饵现场实验效果较差,仅对德国小蠊若虫起作用,而对其成虫及美洲大蠊、褐斑大蠊、澳洲大蠊和斑蠊的成虫、若虫无效。Conti B.[12](1993年)报道,在一艘蟑螂危害严重的船上施用9%的氢化保幼素,其效果与拟除虫菊酯相同。程喧生[13](1995年)报道,用灭幼宝处理德国小蠊不同龄期若虫的群体,4个月内虫口数增长不到2倍,而对照组虫口数增长达到20倍。杜云静等[14](1996年)报道,以灭幼宝0.5mg/kg处理德国小蠊,成虫的羽化率和存活率均为0, 0.5mg/kg以上时成虫畸变率达95%以上,0.05mg/kg以上时成虫不育率达100%。Kawada HS Senbo[15](1992年)和Evans R[16](1995年)分别报道了经苯醚威和灭幼宝处理的♂虫可通过交配机械地将绝育效应传递给♀虫,从而达到绝育的目的。
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    关于JHA的毒杀机理,一般认为是其作用于细胞核染色体的DNA基因位点上,对DNA的合成有抑制作用,从而影响了蛋白质的合成,还有人认为JHA主要是抑制新的mRNA合成,也有人认为主要是抑制tRNA的合成,还有人认为是JHA对膜效应或离子浓度起作用。其作用机制十分复杂, 还有待于进一步研究。

    2.3 抗保幼激素类(Anti-Juvenile Hormone,AJH)

    Bowers[17](1976年)首次报道了由植物菊科熊耳草中分离出一种氧杂萘类衍生物对一些昆虫不同虫态具有提前变态、成虫不育的生理效应,并命名为早熟素Ⅱ。周锡槐[18](1984年)和李燕婷[19](1987年)分别报道了该化合物对德国小蠊产卵、孵化有一定的抑制效果。以25mg/cm2的早熟素Ⅱ与新羽化的德国小蠊接触24h后,其产卵率降低40%,孵化率为0,单独处理雌虫或雄虫,对产卵都有一定影响。
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    卵黄的发生是受保幼激素(JH)控制的,JH由咽侧体(CA)分泌合成,早熟素通过对CA的毒杀作用,阻止CA合成和分泌JH,这样整个卵黄发生就不能进行。李乾君[20](1993年)报道,家蝇经早熟素处理后可引起各种生理效应,除提前变态、成虫不育外,还可降低两性吸引、胚胎受损、干扰取食节律或引起结束滞育等。

    3 IGRs的抗性

    任何一种杀虫剂在使用时都必须考虑其抗药性问题,特别是那些对常规杀虫剂已产生抗性的品系。根据IGRs的毒杀机理及中毒征象,可以推测其抗性可能涉及到虫体表皮通透性降低和体内代谢酶系的增强。对于抗几丁质合成类,可能是几丁质合成酶受到了保护,使穿透率降低。但随着毒杀机理研究的不断深入,杀虫剂在体内的代谢方式,特别是微粒体氧化酶的氧化降解作用及水解酶的水解作用日益受到人们的重视。Yu &Terriere[7](1975年) 报道了灭幼脲诱导微粒体环氧酶的活性在家蝇体内增加了4~12倍。但后来有实验报道[21],灭幼脲在灰海翅夜蛾体内是经水解毒的。可见此类药剂在昆虫体内的解毒途径是氧化或水解作用,昆虫不同,解毒途径亦不同。保幼激素类似物因具双键或环氧等也易被多功能氧化酶氧化降解。关于IGRs的抗性,Kramer等[22](1990年)报道,烯虫乙酯施用于多抗性品系的德国小蠊后,能明显提高其对毒死蜱和残杀威的敏感性。 另外在实验室也发现家蝇、 棉象甲等对IGRs表现出微弱的抗性或交互抗性,但野外种群有无抗性尚未见报道,而且与共他化学杀虫剂相比,其抗性产生的速度和程度都要低得多[23]。尽管如此, IGRs的抗性监测是一个不容忽视的问题。
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    4 发展动向

    蟑螂的防治是一项复杂的系统工程,要求高效、低毒,兼具触杀和胃毒,既要快速又要长效。根据IGRs的作用特点,Ross[24](1990年)提示,新型的杀虫剂必须走复配的道路,如将JHA与CIS一起应用,同时发挥杀幼和绝育的作用。另外为提高杀虫速度,可适当地与一些化学杀虫剂复配。1992年, 英国剑桥动物和公共卫生公司推出的“Hurricane”灭蟑螂药剂就是苯醚威(24.37%油剂)与毒死蜱复配的“Torns PT470”,经使用,效果很好。

    在剂型的选择上,IGRs也应与其它杀虫剂一样,因地制宜地采用多种剂型或方法协同作用,才会收到好的防效。如在垃圾通道等地用熏蒸的方法更为可靠,在虫密度相对高的地方适合采用滞留喷洒后再布铒,效果较好。根据多年防治蟑螂的经验及IGRs的作用特点,应大力提倡用毒饵灭蟑,操作简便,不需设备,防效高,持效长,便于普及推广应用。总之,昆虫生长调节剂是一类新型的无公害类杀虫药,兼具生物防治和化学防治的优点,必将广泛应用于蟑螂的防治,显示出第三代杀虫剂的威力。
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    参考文献

    1 Ali A, Nayar JK, Xue RD. Comparative toxicity of selected larvicides and inset growth regulators to a Florid laboratory population of Aedes albopictus (Diptera:Culicidae). J AM Mosq Control Assoc, 1995,11(1):72

    2 易建荣,胡永成,方 芩等.灭幼宝对动物毒性的观察.中国媒介生物学控制杂志,1997,8(2):138

    3 Reid BL, Bennet GW. Hydroprene effects on the dynamics of laboratory population of the German cockroach (Dictyoptera:Blattelidae). J Econ Entomol, 1994,87(6):1537
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    4 Demark JJ, Bennet GW. Efficacy of chitin synthesis inhibitors on nympha German cockroach (Orthotera: Blattellidae). J Econ Entomol, 1989,82(6):1633

    5 Demark JJ, Bennet GW. Ovicidal activity of chitin synthesis inhibitors when fed to adult German cockroach (Orthoptera: Blattellidae). J Med Entomol, 1990, 27(4):551

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    7 张宗炳编.昆虫毒理学新进展.北京:北京大学出版社,1982.40

    8 龚国玑,王荫长,尤子平.灭幼脲对小地老虎、粘虫及黄粉甲幼虫内部器官和组织的作用.昆虫学报, 1990, 33(1):71

    9 吴秋雁.灭幼脲Ⅰ号对致倦库蚊幼虫磷酸酯酶活力的影响.昆虫学报,1990,33(1):71

    10 (余 涛译).一种可防除蜚蠊的生长调节剂.农药译丛,1989,11(3):59

    11 魏潮生,杨广球,程志青.应用氢化保幼激素控制德国小蠊的初步研究.医学动物防制,1991,7(4):265

    12 Conti B. Possibilities of using hydroprene against Blattela germanica (Orthoptera:Blattellidae) on ship. Frustula Entomology, 1993, 16:141
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    13 程暄生.蟑螂防治药剂及其发展动向.中国媒介生物学及控制杂志,1995,资料汇编(二):4

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    15 Kawada HS Senbo, Abe Y. Effects of pyriproxyfen on the reproduction of the housefly, Mussa domestica, and the German cockroach, Blsttella germanica. Jpn J Sonit Zool, 1992, 43(3):169

    16 Evans RG, Sunley A, Bradford C. Effect of fenoxycarb on development and reproduction of the Oriental cockroach, Blatta orientalis. Med Vecter Entomol, 1995, 9:235
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    17 Bowers WS. Discovery of insect anti juvenile hormones plants. Science, 1976, (193):117

    18 周锡槐.激素作为杀虫研究简报.农药,1984,(6):57

    19 李燕婷,王士珍,翟 青.昆虫早熟素Ⅱ对德国小蠊繁殖生理影响的研究.昆虫学报,1991,34(1):117

    20 李乾君,管致和.早熟素Ⅱ对家蝇卵黄发生的影响.昆虫学报,1993,36(2):129

    21 冷欣夫.昆虫生长调节剂的研究进展.昆虫知识,1994,31(1):48

    22 Kramer RD, Koehler PG, Patterson RS. Effects of hydroprene exposure on the physiology and insecticide susceptibility of German cockroach (Orthoptera: Blattelidae). J Econ Entomol, 1990, 83(6):2310
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    23 Sparks TC, Hammock BD. Insect growt regulators: resistance and the future. Ed by Georghion and Saito T. Mew York Pienum Press, 1983.615

    24 Ross MH, Cochran DG. Response of lata-insta Blattella Germanica (Dictyoptera: Blattellidae) to dietary insect growth regulators. J Econ Entomol, 1990,83(6):2295

    (收稿:1998-10-10), http://www.100md.com