十六元大环内酯类化合物是作物害虫、家畜寄生虫防治的重要药剂，阿维菌素（abamectin）是其典型代表。阿维菌素是链霉菌Streptomyces avermitilis MA-4680的发酵产物，已广泛用于双翅目、同翅目、鞘翅目和鳞翅目害虫及多种害螨的防治，具有高效、广谱特点。但由于长期、单一使用，许多害虫和叶螨对阿维菌素已产生不同程度的抗药性。为开发活性更好、安全性更高的农药新品种，对阿维菌素进行结构改造，研发新一代大环内酯化合物一直是国内外研究热点。目前已商品化的阿维菌素衍生物有埃玛菌素（emamectin）、伊维菌素（ivermectin）、米尔贝霉素（milbemycin）和多拉菌素（doramectin）等。改造后的新化合物在防治范围、杀虫活性以及对人、畜及环境的毒性等方面均有所改善。
浙江农林大学与浙江海正药业有限公司合作，通过对阿维菌素产生菌（ATCC No：31267）和米尔贝霉素产生菌（CGMCC No：7677）的基因进行改造，构建出了新的工程菌，并从该工程菌产生的代谢物中分离出了新的大环内酯化合物——天维菌素，分子结构如图1所示。当R=CH3时，命名为天维菌素A（TVMs A），当R=C2H5时，命名为天维菌素B（TVMs B），A和B的质量比为3∶1。
为明确天维菌素的杀虫杀螨活性，笔者分别采用药膜法、小叶碟添加法、饲料混药法、浸渍法和叶片浸渍法、玻片浸渍法、叶碟喷雾法测定了其对小菜蛾、粘虫、棉铃虫、松材线虫和朱砂叶螨的室内毒力，并采用温室盆栽试验测试了其对朱砂叶螨的防效。
图1 天维菌素、阿维菌素和米尔贝霉素结构式
室内毒力测定结果表明，天维菌素对朱砂叶螨、小菜蛾、松材线虫和棉铃虫的毒力均高于阿维菌素，显著高于米尔贝霉素和多拉菌素。盆栽试验结果表明：天维菌素在药后1 d即对朱砂叶螨显示出高活性，具有良好的速效性；药后3～5 d防效持续上升，并在药后5 d达到最高；药后7 d防效有所降低，但在0.0125～0.2 mg/L时防效仍保持在80.23%～91.96%。
毒理学数据表明，天维菌素和阿维菌素对小鼠的LD50值分别为74.41和13.00 mg/kg(bw)，对大鼠的LD50值分别为164.22和27.00 mg/kg(bw)（数据来自浙江海正药业有限公司农药毒理测定部，未公开发表）。可见，天维菌素属中等毒性，且具有良好的杀虫、杀螨活性，具有很好的开发潜力。
与米尔贝霉素相比，天维菌素在13-C位上多了二糖基；与阿维菌素和多拉菌素相比，天维菌素在22-C和23-C位是饱和键，25-C位为甲基或乙基取代。根据本研究结果可以推测，对于该类化合物，当13-C位为二糖基、22-C和23-C位为单键、25-C为分子质量小的基团取代时，具有很好的杀虫、杀螨活性。
天维菌素与阿维菌素及其衍生物皆为十六元大环内酯类化合物，对有害生物的作用机理基本相同，但随着取代基团的不同，作用靶标也许会有所差异。近年来越来越多的研究证实，谷氨酸门控的氯离子通道是阿维菌素类化合物更为重要的作用靶标，GABA受体则是次要靶标，但从该类化合物的生物活性以及对高等动物的毒性不同说明可能还存在其他作用靶标。GABA受体上含有不同药剂的特异性结合位点，确定天维菌素作用靶标与阿维菌素的差异，阐明两者之间是否存在交互抗性，是进一步研究工作的重点。
农药快讯, 2016 (6): 56.
|
