邓天福 莫建初
浙江大学城市昆虫学研究中心，杭州
化学农药自诞生以来，在农林害虫的防治中发挥着极其重要的作用，保证了农林业的丰产和稳产。但是传统化学农药引起的抗性、残留、害虫再猖獗等负面作用也是不容回避的，要实现农林业的可持续发展，就必须对农药提出高效、低毒、环境友好等更高的要求。为此，农药研发部门投入了相当的人力、物力进行农药品种的更新换代，近年来作为农药研发热点的生物源农药也取得了长足进步，特别是杀虫抗生素已成为杀虫剂中的"黑马"，倍受关注。杀虫抗生素由于防效高、杀虫谱广、毒性相对低、对环境影响小，所以有较强的竞争力，较短时间内便在国内外农药市场中占据了一定份额，目前已在水稻、棉花、蔬菜、果树、烟草、花卉等多种作物上施用，在牲畜、宠物内外寄生虫的防治上也显示了它的优越性。多杀菌素（spinosad）是由放线菌刺糖多孢菌Saccharopolyspora spinosa发酵产生的抗生素杀虫剂，兼具生物农药的安全性和化学合成农药的速效性特点，因其低毒、低残留、对昆虫天敌安全、自然分解快，而获得美国"总统绿色化学品挑战奖"（苏建亚和沈晋良，2003），现已在农业害虫的防治中被广泛使用。本文拟就多杀菌素的应用研究进展作一综述。
1 多杀菌素的研究开发历程及其特性
1.1 多杀菌素的研究开发历程
多杀菌素类化合物是刺糖多孢菌Saccharopolyspora spinosa在培养介质中经有氧发酵而得的次级代谢产物。多杀菌素从出现、确定生物活性和早期开发，其整个过程历时约十二年，它的成功研发具有一定的偶然性，包含S. spinosa菌株的土样是礼来公司一位化学家在加勒比海休假时顺顺便采集的，其后的十二年里，公司为此投入了数以百计的员工和大批的研究小组，并最终成功开发出以Spinosyn A和D为主要成分的商品化产品多杀菌素（spinosad）。以下是多杀菌素类化合物研发过程中的主要历史事件概要（吴霞, 2001; Subramanyam等, 2003）
1982年—礼来公司天然产物研究部门一位正在度假的化学家在加勒比海地区废弃的甘蔗制甜酒厂附近采集了土壤样品；
1984年—调整昆虫筛选模式，以适应96-穴高通量筛选的设计方案，和采用一种新颖的杀蚊子幼虫剂的生测方法，以提高灵敏度；
1985年— 1985年—A 83543A 在发酵筛选中脱颖而出，而且随后的深度发酵确证存在着一个生物活性产品；
1985年—测定了其对鳞翅目害虫的摄食和触杀毒性； ,
1986年—确认了放线菌中新的属种；
1988年—得到第一个毫克级样品，接着是克数量级的样品和第一次田间试验；
1989年—陶氏益农公司成立，开展药效和毒性测试；
1991年—确立预发展计划，慢性毒性、环境归趋、制造放大、全球大田试验；
1994年—提交美国环保局；
1997年—第一次注册登记；
1999年—在24个国家、100多种作物上进行注册登记；
2003年—在24个国家、超过250种作物上进行注册登记。
1.2 多杀菌素的主要特性
1.2.1 化学结构
Spinosyn从结构上看，多杀菌素类化合物属大环内酯类，分子内包含一个独特的四核环系，并连结着两个不同的六元糖，分别为Forosamine糖和鼠李糖。商业化产品以Spinosyn A和D为主要活性成分。
1.2.2 作用机制
多杀菌素的作用机制非常新颖和独特。它对昆虫存在快速触杀和摄食毒性（Sparks等, 1988），通过刺激昆虫的神经系统，导致非功能性的肌收缩、衰竭，并伴随颤抖和麻痹。这种作用结果和烟碱性乙酰胆碱受体被激活的结果是一致的。多杀菌素同时也作用于γ-氨基丁酸受体，这有可能进一步提高其杀虫活性。如此的作用模式可谓独一无二（李姮等, 2003）。
1.2.3 生物活性
最初证明发酵液对蚊虫有活性，后来又确认对亚热带粘虫Spodoptera eridamia有触杀、拒食作用。大田防治证明对鳞翅目、缨翅目害虫有较广的杀虫谱，较高的杀虫活性，对一部分双翅目、鞘翅目、膜翅目害虫的杀虫活性也已确认。
1.2.4 非靶标生物毒性
多杀菌素对许多益虫和有益生物具有很高的安全阈界，对哺乳动物和鸟类相对低毒，对水生动物也只是轻微的中等毒性，此外，哺乳动物的慢性毒性试验表明，多杀菌素无致癌、致畸、致突变性或神经毒性。
1.2.5 环境归趋
多杀菌素在环境中通过多种途径组合的方式进行降解，主要为光降解和微生物降解，最终变成碳、氢、氧、氮等自然组份，因而对环境不会造成污染。由土壤光解作用降解的半衰期为9~10天，而水光解作用的半衰期则小于1天，叶面光降解的半衰期是1.6~16天。在无光照条件下经有氧土壤代谢的半衰期为9~17天。
2 多杀菌素的应用研究进展
目前，多杀菌素商业化的品种有Tracer（催杀）、Success（菜喜）以及Conserve和Spin Tor，已在棉花、果蔬、茶叶、烟草、中草药、粮食等作物上广泛应用，美国自2004年起批准其登记用于蚊虫的防治。在储物害虫、牲畜寄生虫及其他卫生害虫的防治方面虽然还没有被批准登记，但已有大量将多杀菌素应用于上述领域的研究报道。
2.1 多杀菌素在农林害虫防治中的应用
多杀菌素对鳞翅目、双翅目、缨翅目、鞘翅目等多个目的害虫都有较好的防治效果，尤其是对多种鳞翅目抗性害虫的幼虫具有很高的杀虫活性。且该药剂对鳞翅目幼虫的活性大大地高于各种有机磷、氨基甲酸酯、环戊二烯类杀虫剂，与拟除虫菊酯相当。左一鸣等（2004）用梅岭霉素、多杀菌素、浏阳霉素、阿维菌素4种抗生素对小菜蛾进行药效试验，结果表明，多杀菌素（2.5%胶悬剂）对小菜蛾2~4龄幼虫均具有较好的杀虫效果，且毒力随幼虫龄期的增大而降低，其LC50分别为0.6915mg/L、1.6369 mg/L和4.4158 mg/L，但生物活性不及梅岭霉素。多杀菌素无杀卵活性，但用多杀菌素处理小菜蛾的卵却对初孵幼虫有很高的杀伤作用。潘登明等（2001）研究表明，多杀菌素（48%催杀浓溶剂）每公顷有效用量30.24~ 40.32g 控制抗性棉铃虫，尤其是大龄幼虫效果显著，持效期长达8~10天，保顶、保蕾效果明显。薛元海等（2002）研究发现多杀菌素（2.5%菜喜）对水稻二化螟和稻飞虱也有良好的防效。Pineda等（2004）、Downard（2004）的研究表明多杀菌素对灰翅夜蛾及小菜蛾具有较好的控制作用。除鳞翅目外，多杀菌素还对缨翅目的西花蓟马（Jones等, 2005）、双翅目的西部樱桃实蝇（Yee和Chapman, 2005）、地中海实蝇、南美按实蝇(Raga和Sato, 2005)及葱蝇(Nault等, 2006)、蜱螨目的朱砂叶螨(Van等, 2005)等也都有良好的杀虫活性。
2.2 多杀菌素在储物害虫防治中的应用
储物害虫使收获的作物、库存的商品以及书籍档案等遭受重大损失，长期以来用于防治储物害虫的化学农药多为磷化氰、硫酰氟等高毒或高残留的农药品种，这些农药品种不仅使害虫容易产生抗药性，还因为残毒问题对人类的健康构成威胁。人们正在寻求利用高效、低毒、低残留的农药品种来替代它们防治储物害虫，生物源农药因其低毒、低残留的特性被寄予厚望。研究表明多杀菌素对印度谷螟、赤拟谷盗、谷蠹、锈赤扁谷盗、米象和锯谷盗等均有较好的控制效果，且对上述储粮害虫的活性在不同的害虫种类间存在一定差异。多杀菌素还能有效防治啮虫类的嗜虫书虱、嗜卷书虱、无色书虱等（Huang等, 2004; Nayak等, 2005）。Blanc等（2004）的研究表明多杀菌素可以控制烟草成品在储存期的主要害虫烟草粉螟，且药效持久，能维持烟草成品在整个储存期内基本不受害虫危害。
2.3 多杀菌素在卫生害虫防治中的应用
蚊、蝇等卫生害虫是多种传染性疾病的传播媒介，严重影响着人类的生活和身体健康。对蚊蝇等的防治长期以来也以化学防治为主，防治药剂由最初的有机氯类到有机磷类和氨基甲酸酯类，再到现在的拟除虫菊酯类，虽然药剂的毒性不断降低，但抗性问题却越发严重。多杀菌素由于其独特的作用机制，加之不易与其他类药剂产生交互抗性的特点，使得它在卫生害虫的防治上受到关注。Cetin等（2005）的研究表明25、50、100和200g/ha浓度的多杀菌素处理可以使Culex pipiens L.幼虫的死亡率达到22%~78%，且药效随处理时间的延长而下降，处理两周后在以上各浓度的幼虫死亡率均未超过10%。Bond等（2004）的试验表明埃及伊蚊和白足按蚊对多杀菌素的敏感度分别只有0.025ppm和0.024ppm，用多杀菌素处理埃及伊蚊孳生的水域，当水中的多杀菌素含量为1ppm时，可以有效防止蚊虫孳生达8周左右，而当浓度为10ppm时，则可以防止蚊虫孳生达到22周。多杀菌素对家蝇和蜱Boophilus microplus也有较好的控制作用（Kristensen和Jespersen, 2004; Graf等, 2004）。
2.4 多杀菌素在牲畜寄生虫防治中的应用
牲畜寄生虫对牲畜产品的产量和质量等均造成一定的影响，并有可能通过牲畜产品传播一些病菌。防治牲畜寄生虫的药剂要求具有低毒、易降解等特性，以减小对牲畜本身的伤害。Rothwell等（2005）的研究表明，多杀菌素对引起绵羊蝇蛆病的羊绿蝇Lucilia cuprina有良好的控制效果，并对多杀菌素在绵羊体内的残留情况作了跟踪测定，其残留量自大到小依次为脂肪＞肝和肾＞肌肉，在脂肪内的残留量处理3~7天后达到峰值，而在肝和肾部位的残留峰值则出现在处理后1~3天。残留量最大的部位为肾周的脂肪，含量0.2mg/kg，但该值也只达到澳大利亚规定的最大残留限量的20%，说明多杀菌素可以安全用于羊绿蝇的防治。关于多杀菌素在牲畜寄生虫防治上的研究报道相对较少，但多杀菌素的优良特性无疑会使它在该领域有着更大的应用前景。
3 多杀菌素使用中应注意的问题
多杀菌素是利用天然产物开发作物保护剂的极其成功的典范。多杀菌素的优质特征包括：独特的化学结构和作用机制，对影响经济的重要害虫存在极高的活性，半衰期短，降解完全，对哺乳动物、鸟类、鱼类甚至大多数益虫具有宽广的安全界限等。在现有的杀虫剂品种中，像多杀菌素这样集众多优点于一身的也绝无仅有，因此多杀菌素在全世界范围内获得了普遍接受和广泛应用。对多杀菌素的使用，应该正确评价其在IPM及害虫抗性治理中的地位和作用，并且要密切关注害虫对多杀菌素抗性的产生和发展情况，避免或延缓抗性的产生，以延长其使用寿命。
3.1 正确评价多杀菌素在IPM及害虫抗性治理中的地位和作用
害虫综合治理（IPM）主张尽量少用化学农药，充分发挥害虫天敌等自然控制作用，并注意多种防治措施的有机结合。对所使用的化学农药也提出了高效、低毒、低残留、对环境友好等要求。多杀菌素很好地具备了上述优质特性，因而与IPM的策略相吻合，在IPM中有着广阔的应用空间。同时多杀菌素对抗性鳞翅目幼虫的高活性使得它在害虫抗性治理中被寄予厚望。多杀菌素与现有的其他各类农药均无明显的交互抗性也是它可以被应用于害虫综合治理和害虫抗性治理的极为有利的因素。多杀菌素已被证明对鳞翅目、缨翅目、双翅目、鞘翅目等多个目的害虫具有较好的活性，但它对各类害虫的控制效果有时并不是最好的，例如在对小菜蛾的药效试验中其效果不及梅岭霉素（左一鸣等, 2004），它对螨类、叶蝉、飞虱等的控制效果也不及这些害虫的专性杀虫剂（唐振 华和庄偑 君, 2001），多杀菌素之所以在害虫的综合治理和抗性治理中扮演着重要角色，是因为它的安全性，尤其是对害虫的捕食性天敌表现出的广域的安全性。研究表明多杀菌素对黄瓜钝绥螨（Jones等, 2005; Kim等, 2005）、亚洲瓢虫（Galvan等, 2005）等多种捕食性天敌都表现出较低的毒性。多杀菌素的这一特性使化学农药与生物防治可以实现某种程度的协调，在田间保留大量的害虫天敌，从而减少了防治成本以及对环境的污染程度，这在IPM的实施中具有重要的现实意义。
3.2 害虫对多杀菌素的抗性问题
由于多杀菌素类作用方式独特，不同于目前的各类杀虫剂，且与其他各类杀虫剂无交互抗性，因此普遍认为多杀菌素产生抗性的潜在性是很低的，大量研究报道也证明了这一点。多杀菌素在日本和澳大利亚用于防治小菜蛾多年后，小菜蛾对其仍然比较敏感（Isayama等, 2004; Downard, 2004）。抗溴氰菊酯小菜蛾对多杀菌素无交互抗性（Sayyed等, 2005）。对家蝇（Kristensen和Jespersen, 2004）和致倦库蚊（Liu, 2004）的研究也表明多杀菌素与其他杀虫剂间不存在交互抗性。
但是也有与些相反的报道，多杀菌素在甜菜夜蛾及小菜蛾的防治中已发现了产生抗性的田间种群。在美国西部的亚利桑那州，多杀菌素是一种充满希望的与IPM相融的新杀虫剂，在该州首次使用商品化的多杀菌素（Tracer）防治叶菜害虫是在1997年。为了延长该药剂防治甜菜夜蛾的有效寿命，在一开始就制定了抗性管理计划，对多杀菌素的应用次数作了限制。测定了田间种群和室内对照品系对该药剂的敏感基线，并对田间种群对该药剂的敏感度变化进行了监测。在亚利桑那州的蔬菜和棉花的生长期间，每种作物限制使用该药剂不超过6次，在一种作物上30天内的使用次数不超过3次，因为甜菜夜蛾完成一个世代要30天。即便如此，在1999年测定中仍发现甜菜夜蛾田间种群对该药剂产生了3.9~14倍的抗性，而对多杀菌素没有进行抗性管理的泰国种群，其抗性已高达85倍（唐振 华和庄偑 君，2001）。在夏威夷，多杀菌素用于防治小菜蛾的两年半后，也监测到了抗性的产生。家蝇在用多杀菌素筛选10代后，抗性可达到150多倍（Shono和Scott, 2003）。西花蓟马也在室内试验中表现出了一定的抗性（Herron和James, 2005）。Sayyed等(2004)的研究表明多杀菌素与芬普尼（Fipronil）、茚虫威间可能存在交互抗性。这些产生抗性的例子应引起我们更多的注意，在使用多杀菌素时需要更加谨慎，并制定合理的使用方案，以充分发挥多杀菌素的优良特性和延缓抗性的产生与发展。
4 对使用多杀菌素的建议
多杀菌素是利用天然产物开发作物保护剂的一个极其成功的典范。尽管它的优点无可比拟，但如果不能正确地认识和应用，也可能会产生各种问题。对多杀菌素禀性的深刻认识是发挥其优异特性的前提。虽然多杀菌素对多种害虫都有较好的控制作用，但它在某些害虫（诸如叶蝉、飞虱等）的防治中并不能表现出良好的活性，而且多杀菌素持效期较短，这些都是在使用时要注意的，不能因其效果不佳就盲目加大药量。多杀菌素对天敌的杀伤作用较其他各类杀虫剂都要小得多，但它在捕食性天敌与寄生性天敌间仍然存在一定的选择性，对捕食性天敌相对安全，对寄生性天敌则有较高的毒性（Jones等, 2005; Downard, 2004; Williams, 2003）。因此在田间应用多杀菌素时，应对天敌种群的种类有一定的了解，以便更好地保护天敌。害虫对多杀菌素的抗性已在实验室和田间相继出现，因此利用多杀菌素与其他杀虫剂混用或轮用时需要特别注意，对各种要防治的害虫应该做好抗性监测工作，这样才能更好地发挥多杀菌素在害虫综合治理和害虫抗性治理的作用。
多杀菌素在很多领域的用途仍处于探索中，其优良特性也还远未很好地得到发挥。随着对其特性的深入了解以及使用技术的不断完善，多杀菌素在害虫防治等方面的作用将会得到更好的体现
