植物寄生线虫是重要的植物病原物之一，具有隐蔽性、多寄主性、顽固性和易传播等特点。其种群增长迅速、防治困难，对我国粮食、蔬菜、经济作物等产量和经济效益造成严重影响。其主要寄主作物包括大豆、马铃薯、棉花、玉米、番茄、胡萝卜和甜菜等。目前线虫危害日趋严重，对农作物生产构成严重威胁。全球每年由线虫危害导致的作物减产可达14%，造成经济损失800亿～1,000亿美元。我国每年因线虫侵害导致的作物减产高达12%，单由线虫引起的大豆年产量损失在5%～80%之间。寄生线虫破坏植物根部，侵染后易引发病原真菌感染，加剧细菌、真菌和病毒的侵害，破坏植物生长，降低农作物产量和品质。
长期以来，生产上植物线虫通常使用化学杀线虫剂进行防治。熏蒸剂溴甲烷禁用后，常用杀线虫剂有氨基甲酸酯和有机磷类杀线虫剂，如涕灭威和噻唑磷，生物杀线虫剂阿维菌素等。其中多种杀线虫剂存在高毒、高残留、抗性和残效期长等问题，被禁用或限用。Tioxazafen（NemaStrikeTM）为孟山都公司最新研发的一种广谱杀线虫剂，其作用机理新颖，对孢囊线虫、根结线虫和肾形线虫等表现出卓越防效。
1 理化性质与毒理学
1.1 理化性质
Tioxazafen常用商品名为：MON 102133 SC、NemaStrike、Acceleron N-364、Acceleron NemaStrike ST、Acceleron NemaStrike ST Soybean等。分子式：C12H8N2OS；相对分子质量：228.27；CAS登录号：330459-31-9；化学名称：3-苯基-5-(噻吩-2-基)-1,2,4-噁二唑。其化学结构式如图1所示。
图1 Tioxazafen结构式
Tioxazafen纯品为浅灰色固体，有芳香气味，熔点为109℃，沸点为（390.8±34.0）℃，蒸气压7.76×10-5Pa（25℃）。溶解度：tioxazafen在水中的溶解度为1.24 mg/L，在正己烷中为6.64 g/L，在甲醇中为11.1g/L，在正辛醇中为13.3 g/L，在丙酮中为100 g/L，在乙酸乙酯中为106 g/L，在甲苯中为121 g/L，在二氯甲烷中为284 g/L（20℃）。
1.2 毒理学
Tioxazafen低毒，大鼠急性经口、经皮LD50值均大于5,000 mg/kg，繁殖NOEL值60 mg/kg，急性吸入LC50值≥5.06 mg/mL。山齿鹑急性经口LD50值为4,500 mg/kg。金丝雀急性经口LD50值315 mg/kg。蜜蜂：急性经口LC50值（48 h）＞0.41 μg/蜂，急性接触LC50值（48 h）＞100 μg/蜂。鱼类：虹鳟急性LC50值（96h）值0.0911 mg/L；羊头鱼（Cyprinodon variegates）急性LC50值（96 h）＞0.084 mg/L。水生无脊椎动物：大型溞（Daphnia magna）EC50值（48 h，急性）＞1.2mg/L；NOEC值（21 d，慢性）为0.0059 mg/L。藻类：月牙藻（Pseudokirchneriella subcapitata）EbC50值0.711 4mg/L。其他水生生物：膨胀浮萍（Lemna gibba）IC50值（7 d）＞0.954 mg/L。赤子爱蚯蚓（Eisenia andrei）慢性NOEC值为1,000 mg/kg。
1.3 环境归趋
Tioxazafen在土壤中的DT50值为48～303 d（有氧条件）、28～505 d（厌氧条件）。Koc值为2,996～10,318 mL/g。土壤中光解DT50值为26.9～220 d。在水中，DT50值为4.4～5.9 d（有氧环境）、4.4～6.0 d（厌氧环境）。水中水解DT50值为985～2,289 d，水中光解DT50值为0.19 d。
Tioxazafen挥发性较低，在土壤中通过径流作用流入地下水中，还可以通过径流淋溶、吸附方式残留在地表水中。Tioxazafen主要降解物有亚氨基酰胺、苯甲脒和噻吩酸等，其中部分降解产物对水生植物毒性大于tioxazafen。
2 作用机理
Tioxazafen作为新型、广谱、内吸性种子处理非熏蒸性杀线虫剂，拥有全新的作用机理，通过干扰线虫核糖体的活性，引起靶标线虫体内基因突变，进而发挥药效。Tioxazafen只影响为害寄生线虫，对非靶标线虫无影响。
Tioxazafen悬浮剂可长时间滞留在植物根部，能够提供长达75 d的持效作用，有效控制2代线虫。因tioxazafen对地下水存在污染问题，禁止在地下水位高的地区使用。
另外，tioxazafen处理过的种子可能对野生动物有害，因此播种时不能直接将处理过的种子撒播到土壤表面，且处理后的玉米和大豆种子应播种到2.5 cm深的土壤中。Tioxazafen仅登记用于拥有全自动种子处理装备的工厂，使用密封的传送和应用装置，禁止用于现场种子处理。种子处理和播种等相关工作人员需要适当的防护设备。
3 应用
Tioxazafen具有高效、广谱的杀线虫活性，对大豆上的大豆孢囊线虫、根结线虫和肾形线虫等，玉米根腐线虫、根结线虫和针线虫等，棉花肾形线虫和根结线虫等都具有卓越的防效。Tioxazafen为内吸性种子处理杀线虫剂，不仅拥有全新作用机理，能够有效防治线虫侵害，而且能够增强作物根系活力，显著增加作物产量。
M.S.South等2012—2014年研究发现，tioxazafen主要分布在作物根部区域，不会上移到营养组织，tioxazafen的根部保留特性是线虫管理的最佳选择。大量田间试验研究结果表明，tioxazafen对常见大田作物的孢囊线虫、根结线虫和肾形线虫引起的病害具有良好抑制效果，且优于目前商品化产品。在被肾形线虫侵染的大豆田间试验中，tioxazafen悬浮剂有效增强根系活力，作物产量增加468.76～535.72 kg/hm2，增产效果显著优于商品化产品。
L.U.Elvio等研究表明，tioxazafen悬浮剂防治线虫的效果优于常规商品化杀线虫剂（吡虫啉＋硫双威），且每颗种子最佳有效成分用量分别为大豆爪哇根结线虫（M.javanica）和最短尾短体线虫（P.brachyurus）0.250 mg、大豆孢囊线虫（H.glycines）和玉米南方根结线虫（M.incognita）0.500 mg，棉花南方根结线虫（M.incognita）0.750 mg，玉米根结线虫（P.zeae）1.000 mg。Tioxazafen处理对作物无药害，与对照处理相比，并未造成作物减产。上述结果表明，tioxazafen主要作用对象为大豆、玉米和棉花田中的线虫，且没有药害风险。
2015—2017年，孟山都公司3年的田间试验结果表明，tioxazafen在保护作物产量方面表现优异。与对照组相比，tioxazafen处理的作物产量显著增加，其中，玉米平均增产438 kg/hm2（n=100），大豆增产205.5 kg/hm2（n=113），棉花增产90 kg/hm2（n=51）。因各地线虫侵染情况不同，不同试验地点测试结果略有差异。
4 开发进程
2013年，孟山都开发了tioxazafen。Tioxazafen为二取代噁二唑类化合物，其化学结构简单、新颖，作用机理独特。
2015年，孟山都申请了tioxazafen在北美自由贸易区（NAFTA）的联合评审。2017年5月1日，美国环保署（EPA）批准登记了82.5%tioxazafen原药和45.9%（或541 g/L）tioxazafen悬浮剂。作为新有效成分，其10年期的登记资料保护权将终止于2027年4月30日。
EPA批准登记的tioxazafen悬浮剂（NemaStrike），用于玉米、大豆和棉花等三大作物，基于EPA登记，NemaStrike现已获得美国45个州登记，将于2018年种植季上市。
NemaStrike配方组成为：tioxazafen 45.88%，表面活性剂≤3%，有机烃溶剂（CAS登录号64742-47-8）≤3%，其它助剂≤3%，水及小分子加工成分≤46%。
2017年5月1日，EPA发布tioxazafen的最大残留限量（MRLs），其在玉米饲料、粮食、干草中MRLs值为0.02 mg/kg，棉花轧棉副产品、毛籽中MRLs值为0.02 mg/kg，大豆饲料、干草、豆粕和种子中MRLs值分别为0.15 mg/kg、0.30 mg/kg、0.05 mg/kg和0.04mg/kg。
Tioxazafen作为种子处理剂在大豆、玉米、棉花种子上的有效成分用量分别为0.25～0.5 mg、0.5～1.0 mg和0.5～1.0 mg，登记的最大年有效成分使用量分别为0.998 kg/hm2、0.314 kg/hm2和0.213 kg/hm2。截至2017年12月，tioxazafen未获得欧盟和我国登记。
5 专利
Tioxazafen相关的化合物专利最初由丹麦的一家医药公司于2005年4月26日申请，作为医药用途，已获美国和欧洲专利授权。因此，该专利与杀线虫剂无实质性知识产权关系。此后，孟山都公司发现了包括tioxazafen在内的一系列噁唑、噁二唑和噻二唑类化合物的杀线虫活性，遂于2007年8月13日申请了相关防治线虫的组合物专利；2008年8月13日进一步申请PCT专利，并已获多国专利授权，包括中国、美国、欧洲、加拿大、澳大利亚、日本、韩国等。由于有丹麦公司的化合物专利在先，故孟山都的专利仅为组合物专利。
Tioxazafen组合物专利：控制线虫的组合物和方法（Compositions and methods for controlling nematodes），WO2009023721，PCT申请日2008年8月13日。其同族专利包括：AP2942A、AR068193A1、AU2008286879A1、AU2008266879B1、CA2699980C、BRPI0815407A2、CA2699980A1、CA2884347A1、CA2952986A1、CL2008002382A1等，共53个。中国专利有：CN101820761B、CN104054719B。美国专利为US 8435999B2。
2017年3月31日，巴斯夫股份公司和巴斯夫中国有限公司对tioxazafen混合物提出PCT申请。专利申请号：WO2017178917；专利名称：tioxazafen混合物的杀线虫剂活性（Pesticidally active mixtures of tioxazafen）。
6 小结
Tioxazafen作为孟山都公司最新研发的内吸性种子处理杀线虫剂，主要用于大豆、玉米和棉花三大作物，将成为有害生物综合治理和线虫抗性管理的重要工具。Tioxazafen以其全新的化学结构和作用机理，不仅能够广谱防治植物寄生线虫，还可以长时间滞留在作物根部，提供长达75 d的持效作用，防治2代线虫，具有广阔的市场前景。
（来源：《现代农药》2018年第1期）
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