阿维菌素B2:防线效果很突出!
作者:王玉东 更新时间:2017-09-01 点击量:2060

  众所周知,阿维菌素在生物杀虫剂的市场份额名列前茅,其对鳞翅目害虫和螨类活性最高,与Bt号称世界两大生物杀虫剂,具有广谱、高效、低毒、低残留、与环境友好等特点,开发之初被界定为是一种全新的无公害生物农兽医药,也被视为目前世界上最有前途的生物杀虫杀螨剂。因此阿维菌素发明者威廉•坎贝尔和大村智获得了2015年度诺贝尔生理学或医学奖。而近几年由阿维菌素发酵产生的另外一个主要组分B2,经过提纯和产业化,在市场推广和实际应用中,防效的表现很突出,针对阿维菌素B2的相关作用机理和研发过程,记者采访了中科院上海生命科学研究院湖州现代农业生物技术产业创新中心高丙利教授。


研发背景

  高丙利介绍说,1975年,日本北里研究所从日本静冈县伊东市河奈地区1个土壤样品中分离得到1株链霉菌,当时就发现该菌株的发酵液有很高的驱肠道寄生虫活性,后来该驱虫活性物质被鉴定为是一族结构相似的16元大环内酯类化合物,含有8个结构相似的组分。由于阿维菌素突出的杀虫活性以及对粮食、农产品安全和医药健康等都有重大意义,在2016年,由中国科学院微生物研究所联合内蒙古新威远生物化工有限公司、石家庄市兴柏生物工程有限公司、齐鲁制药(内蒙古)有限公司共同承接的科研项目“阿维菌素的微生物合成及其生物制造”获得国家科学技术进步二等奖。


  据了解,兴柏集团自2009年取得阿维菌素原药正式登记后,本着技术创新,提高发酵单位的原则,通过构建系统的高通量筛选技术平台,筛选到一株大幅度提高B1a、B2a组分的菌株,并成功应用于工业化生产。使阿维菌素发酵液B1a组分含量提高了40%左右,B2a组分含量同时增加了90%~94%,B2a组分绝对含量达到B1a的85%~90%。


  针对新菌株发酵液中存在的大量B2组分,高丙利创新团队与南开大学和兴柏集团共同成立专项课题组,进行提取方法及生物活性、毒理等大量试验,证明B2对线虫有特殊防效,毒性低于B1,并于国内第一家研究出了工业化提取方法,并成功实现产品工业化大生产,获得3项国家专利,并于2012年荣获“河北省科技进步三等奖”,该项技术在国内尚属空白,国际上未见有相关报道,查阅到的均为实验室技术。这一技术被河北省科技厅鉴定为国内领先水平科技成果,并申报国际专利,均被受理,现处于国际审查阶段。 


表1 阿维菌素组分

avermectin

C5R1

C25R2

X-Y

avermectin

R1

R2

X-Y

B1a

H

C2H5

CH=CH

A1a

CH3

C2H5

CH=CH

B1b

H

CH3

CH=CH

A1b

CH3

CH3

CH=CH

B2a

H

C2H5

CH2-CH(OH)

A2a

CH3

C2H5

CH2-CH(OH)

B2b

H

CH3

CH2-CH(OH)

A2b

CH3

CH3

CH2-CH(OH)

 
作用机理独特

  高丙利表示,阿维菌素B2是一种神经性毒剂,具有独特作用机制,作用于昆虫神经元突触或神经肌肉突触的γ-氨基丁酸(GABA)系统,激发神经末梢放出神经传递抑制剂的GABA,促使GABA门控的Cl-通道延长开放,大量Cl-涌入造成神经膜电位超极化,致使神经膜处于抑制状态,从而阻断神经冲动传导而使昆虫麻痹、拒食、死亡。


  阿维菌素B2中包括B2a和B2b两个主要组分,B2a/B2b大于25,研发过程中参照阿维菌素原药国标GB19336—2007把B2a+B2b的混合体B2作为目标,没有单独分开;B2(B2a+B2b)类似氯氰菊酯原药有8个异构体,高效氯氰菊酯原药有4个异构体,茚虫威原药S体和R体等原药,单独分开测定B2a、B2b的毒性与生物活性差异实际意义不大,而且B2a占有绝对多的含量,B2b微量,B2整体毒性中等毒,毒性低于B1,降低了毒性,使用更加安全环保。2013年7月29日,B2组分被全国农药标准化技术委员会正式命名,中文通用名称为“阿维菌素B2”。


防效突出值得推广

  阿维菌素B2的开发应用将会增加阿维菌素农药新品种,高丙利如是说,由统称的阿维菌素变为阿维菌素和阿维菌素B2两个品种。实验证明,B2作为一种阿维菌素新产品,是一种优良的杀虫剂,杀虫谱不同于B1,对根结线虫、根腐线虫、胞囊线虫、茎线虫和松材线虫等植物线虫活性很高,有良好的防效,对动物体表害虫有着特殊效果。


  根据不同作物不同生长时期的要求,石家庄市兴柏生物工程有限公司研制了阿维菌素B2水分散粒剂、阿维菌素B2水乳剂、阿维菌素B2乳油、阿维菌素B2微胶囊、阿维菌素B2颗粒剂、阿维菌素B2泡腾片等剂型,与权威科研单位合作,广泛开展室内活性测定实验和田间实验,取得了科学的数据;实验证明,阿维菌素B2对黄瓜、番茄、西瓜、香蕉、大姜、柑橘、甘薯、三七、西洋参、大豆、水稻、小麦等作物的根结线虫、根腐线虫、胞囊线虫、茎线虫等侵染性线虫活性很高,毒性低,使用更加安全环保,具有很好的社会和经济价值。


  高丙利表示,实验证明,大量的衍生化研究工作包括对分子中所含的羟基进行烷基化、酰化、磷酰化和氧化等;对在不同位置的双键上加氢或引入其他基团都有人进行了尝试,但所得产物的活性并不很理想。其中只有氟代的衍生物显示出具有高杀螨活性。目前对侧链的改造主要在C4和C25位上进行,未能获得理想的结果。改造主要是通过发酵条件的改变和半合成的方法来实现。


  目前已商品化的有阿维菌素、伊维菌素、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、乙酰氨基阿维菌素和道拉菌素等,其中阿维菌素为天然发酵组分的混合物,后4种药物则为阿维菌素的化学结构改造产物,改造后的新化合物克服了原母体化合物阿维菌素的某些不足,在防治范围、杀虫活性和对人畜及环境毒性等方面有了进一步的提高和改善。

 

农药快讯, 2017 (16): 29; 26.

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