菸鹼乙醯膽鹼受體(nicotinic acetylcholine receptor，nAChR)為離子門控通道型受體，主要分布於神經節和神經骨骼肌接頭處，是研製新菸鹼類殺蟲劑和鎮痛類藥物的重要靶標。
國際殺蟲劑抗性行動委員會(IRAC)將作用於菸鹼乙醯膽鹼受體的殺蟲劑歸於第4組，組內現有11個有效成分，分成5個亞組。啶蟲脒、噻蟲胺、呋蟲胺、吡蟲啉、烯啶蟲胺、噻蟲啉和噻蟲嗪等7個新菸鹼類殺蟲劑歸入Group 4A；Group 4B僅含菸鹼類殺蟲劑菸鹼；Group 4C、Group 4D、Group 4E均只包括1個有效成分，分別為亞碸亞胺類殺蟲劑氟啶蟲胺腈、丁烯酸內酯類殺蟲劑氟吡呋喃酮、介離子類殺蟲劑三氟苯嘧啶。其中，氟啶蟲胺腈、氟吡呋喃酮、三氟苯嘧啶均為2011年後上市的殺蟲劑新品種。本文概述這3種作用於菸鹼乙醯膽鹼受體的殺蟲劑的作用機理、應用、開發。
1 理化性質及毒性
1.1 氟啶蟲胺腈理化性質及毒性
氟啶蟲胺腈(sulfoxaflor)開發代號為XDE 208，化學名稱為[甲基[1-(6-三氟甲基-3-吡啶基)乙基]-λ6-亞碸烯基]氰胺，CAS登錄號為946578-00-3。氟啶蟲胺腈為白色固體，熔點為112.9℃。其在水中的溶解度(20℃)為0.568 g/L，在1,2-二氯乙烷中的溶解度為39.6 g/L，在甲醇中的溶解度為93.1 g/L。
氟啶蟲胺腈對大鼠的急性經口LD50值為1,000 mg/kg，急性經皮LD50值＞5,000 mg/kg；對山齒鶉的急性LD50值為676 mg/kg；對虹鱒(Oncorhynchus mykiss)的急性LC50值(96 h)＞101 mg/L；對大型溞的急性EC50值(48 h)＞399 mg/L。
氟啶蟲胺腈對蜜蜂高毒，急性接觸毒性LD50值(48 h)為0.379μg/蜂，急性經口LD50值(48 h)為0.146μg/蜂。其製劑產品22%氟啶蟲胺腈SC對蜜蜂的急性經口、急性接觸LD50值(48 h)分別為0.0601μg/蜂和0.643μg/蜂。22%氟啶蟲胺腈SC對蜜蜂高毒，對蜜蜂存在中等風險。
1.2 氟吡呋喃酮理化性質及毒性
氟吡呋喃酮(flupyradifurone)開發代號BYI 02960，化學名稱為4-[(6-氯-3-吡啶甲基)(2,2-二氟乙基)氨基]呋喃-2-(5H)-酮，CAS登錄號為951659-40-8。氟吡呋喃酮為白色至米黃色固體粉末，熔點為69℃。其在水中的溶解度為3.2 g/L，在甲醇和乙酸乙酯中的溶解度＞250 g/L(20℃)。
氟吡呋喃酮對大鼠的急性經口LD50值＞300 mg/kg，急性經皮LD50值＞2,000 mg/kg，急性吸入LC50值＞4.67 mg/L，對兔皮膚和眼睛無刺激性，無致突變和致癌作用。氟吡呋喃酮對鳥類、魚、水生無脊椎動物毒性中等。
氟吡呋喃酮對蜜蜂的急性接觸LD50值(48 h)＞200μg/蜂，為低毒；急性經口LD50值為1.2μg/蜂。按標籤推薦劑量用藥，其對蜜蜂的覓食行為、幼蜂和蜂群發育等無不良影響，甚至可以在作物花期使用。
1.3 三氟苯嘧啶理化性質及毒性
三氟苯嘧啶(triflumezopyrim)開發代號為DPX-RAB55，化學名稱為3,4-二氫-2,4-二氧代-1-(嘧啶-5-基甲基)-3-(α,α,α-三氟間甲苯基)-2H-吡啶並[1,2-a]嘧啶-1-鎓-3-鹽，CAS登錄號為1263133-33-0，分子式為C20H13F3N4O2，相對分子質量為398.34。三氟苯嘧啶為黃色晶體，熔點為188～198℃。其在水中的溶解度為0.284 g/L(20℃)。
三氟苯嘧啶對山齒鶉的急性經口LD50值為2,109 mg/kg，短期飼餵LD50值＞935 mg/kg；對鯉魚(Cyprinus carpio)的急性LC50值(96 h)＞100 mg/kg，對大型溞的EC50值(48 h)＞122 mg/L。
三氟苯嘧啶對蜜蜂高毒，急性接觸LD50值(48 h)為0.39μg/蜂，急性經口LD50值(48 h)為0.51μg/蜂。其對赤子愛蚯蚓低毒，急性LC50值(14 d)＞1,000 mg/kg。
2 應用
2.1 氟啶蟲胺腈的應用
氟啶蟲胺腈為菸鹼乙醯膽鹼受體激動劑，與受體結合後，激活受體的內在活性，受體通道打開，細胞膜外的Na+向細胞內流動，通過神經細胞間的電信號傳遞來控制神經系統的機能。其具有內吸傳導活性，用藥後，通過植株木質部由下而上進行傳導。氟啶蟲胺腈兼具胃毒和觸殺作用，殺蟲譜廣，對多種刺吸式口器害蟲有效，如半翅目害蟲盲蝽，同翅目害蟲蚜蟲、介殼蟲、飛蝨、粉蝨等，適用於柑橘、棉花、甘藍、花卉、蔬菜和果樹等作物。氟啶蟲胺腈與其他刺吸式口器害蟲防治劑如新菸鹼類殺蟲劑相比，活性更高，且與包括吡蟲啉在內的新菸鹼類殺蟲劑無交互抗性。其高效、快速並且持效期長，能有效防治對新菸鹼類、菊酯類、有機磷類和氨基甲酸酯類殺蟲劑產生抗性的刺吸式口器害蟲。
農藥檢定所進行的殺蟲劑新產品田間藥效試驗結果顯示：藥後7 d，50%氟啶蟲胺腈水分散粒劑在50～75 g/hm2有效成分用量下，對棉花盲蝽的防效為85.37%～91.44%；在50～100 g/hm2有效成分用量下，對棉花粉蝨的防效為80.37%～91.92%；在10～25 g/hm2有效成分用量下，對小麥蚜蟲的防效為94.90%～97.84%。22%氟啶蟲胺腈懸浮劑對蘋果黃蚜有較好的防效，且具有速效性好，持效期長的特點。其推薦施用質量分數為11～22 mg/kg。
2013—2016年，陶氏益農在我國開展的田間藥效試驗結果顯示：22%氟啶蟲胺腈懸浮劑在36～45 g/hm2有效成分用量下，對大白菜桃蚜、馬鈴薯蚜蟲、黃瓜瓜蚜等均具有良好的速效性和持效性。50%氟啶蟲胺腈水分散粒劑在37.5～45 g/hm2有效成分用量下，對西瓜瓜蚜具有較好的速效性和持效性，防治效果為71.9%～99.7%。
氟啶蟲胺腈用於防治棉花和黃瓜煙粉蝨時，應在煙粉蝨成蟲始盛期或卵孵始盛期施藥，第1次施藥後7 d進行2次防治，噴霧時針對葉片背面均勻噴霧；防治棉花盲蝽，氟啶蟲胺腈應在盲蝽低齡若蟲期施藥1～2次，間隔期為7 d，針對棉花莖葉均勻噴霧；防治水稻飛蝨，氟啶蟲胺腈宜在飛蝨低齡若蟲期施用1次，對稻株莖葉基部均勻噴霧；防治矢尖蚧，氟啶蟲胺腈應在第1代矢尖蚧低齡若蟲始盛期施藥1次，對葉片均勻噴霧。
美國對氟啶蟲胺腈使用有嚴格規定：(1)允許用於不須蜜蜂授粉作物，如大麥、黑小麥、小麥、草坪等；(2)芸苔、球根植物、葉菜等作物收穫前允許使用；(3)對蜜蜂有吸引力的作物，如漿果作物(葡萄、藍莓、蔓越莓)，芥花籽油作物，蔬菜類作物(番茄、胡椒、茄子、秋葵)，梨果作物，觀賞植物等，花期過後可使用。
2.2 氟吡呋喃酮的應用
氟吡呋喃酮亦為菸鹼乙醯膽鹼受體激動劑，其鍵合到受體蛋白後，激活受體產生生物反應，誘導去極化離子流，使神經細胞處於激動狀態。中毒後，昆蟲通常表現出神經興奮症狀，軀體震顫，動作不協調。氟吡呋喃酮具有內吸傳導活性，活性成分可通過木質部向頂傳導，也可沿著蒸騰流的方向傳導，還可通過垂直滲透分布到鄰近的植物細胞。因此，其能夠有效防治隱蔽處害蟲。氟吡呋喃酮施藥方式靈活，葉面噴霧、土壤澆灌或滴灌皆可，也可以用於種子處理。當用於葉面噴霧時，其通過葉部和莖吸收；土壤施用時，通過根部吸收。氟吡呋喃酮用藥適期寬，甚至可在花期施藥，對各生長階段的作物均安全。
氟吡呋喃酮可用於蔬菜、果樹、咖啡、可可、棉花、大豆(種子處理)以及其他大田作物等，高選擇性地防治主要刺吸式口器害蟲，如蚜蟲、粉蝨、木蝨、葉蟬、介殼蟲、甲蟲、潛葉蠅、粉蚧、軟蚧、柑橘木蝨、象甲和薊馬等，對包括幼蟲和成蟲在內的所有生長期害蟲皆有效。其用量根據作物種類和果樹樹冠來確定，通常有效成分用藥量為50～200 g/hm2。
2013—2014年殺蟲劑新產品田間試驗結果顯示，200 g/L氟吡呋喃酮可溶液劑對保護地番茄上煙粉蝨具有較好的防治效果，且速效性好，持效期長，藥後3 d的防效為92.87%～95.87%。200 g/L氟吡呋喃酮可溶液劑推薦在煙粉蝨發生初盛期噴霧施用。
胡菡青等評價了氟吡呋喃酮對柑橘木蝨的防治效果。17%氟吡呋喃酮可溶液劑對柑橘木蝨表現出良好的速效性和持效性，當有效成分質量分數為50～100 mg/kg時，藥後3、7、14 d的防效均高於88.5%，藥後21 d的防效保持在98.4%～100%。17%氟吡呋喃酮可溶液劑適合在柑橘新梢抽發期、柑橘木蝨若蟲初發生時，以50～100 mg/kg用量噴霧施用。
雖然氟吡呋喃酮也作用於昆蟲的菸鹼乙醯膽鹼受體，但其具有新穎的藥效基團，如全新的丁烯酸內酯基團、獨特的二氟側鏈基團，因此，其與新菸鹼類殺蟲劑幾乎沒有或沒有交互抗性，適合用於害蟲抗性治理(IRM)和有害生物綜合管理(IPM)。
氟吡呋喃酮對果樹、蔬菜上絕大多數有益生物具有高度選擇性，對非靶標節肢動物無不良影響，安全性較高。
2.3 三氟苯嘧啶的應用
三氟苯嘧啶是作用於菸鹼乙醯膽鹼受體的殺蟲劑中唯一起抑制作用的化合物，即菸鹼乙醯膽鹼受體抑制劑。昆蟲中毒後，呆滯不動，無興奮或痙攣現象，隨後麻痺、癱瘓，直至死亡。其具有良好的內吸傳導性、滲透性，耐雨水衝刷。三氟苯嘧啶高效、廣譜，對鱗翅目、同翅目害蟲具有很好的防效，可用於棉花、水稻、玉米和大豆等作物。目前，陶氏杜邦將其開發用於水稻，防治水稻飛蝨、葉蟬等，特別是防治褐飛蝨(Nilaparvata lugens)。三氟苯嘧啶既可用於葉面噴霧，也可用於土壤處理。
據2013—2014年殺蟲劑新產品田間試驗結果，10%三氟苯嘧啶懸浮劑(商品名佰靚瓏)對稻飛蝨防治效果良好，對水稻安全。當有效成分用量為20～25 g/hm2時，其防效為94.55%～99.80%；藥後21 d，防效仍保持在90.98%以上。
湖南省汨羅市農機推廣站基於褐飛蝨對吡蟲啉、吡蚜酮等藥劑抗性較高，採用新藥劑10%三氟苯嘧啶懸浮劑進行田間藥效驗證試驗。在有效成分用量為25 g/hm2時，10%三氟苯嘧啶懸浮劑對褐飛蝨藥後3～25 d的校正防效為92.94%～99.55%；該藥劑對水稻生長安全，對蜘蛛種群無抑制作用。10%三氟苯嘧啶懸浮劑不僅能夠高效防控褐飛蝨、灰飛蝨和白背飛蝨等，而且持效期長，作用速度快，對天敵安全，能夠顯著提升水稻產量和品質。
10%三氟苯嘧啶懸浮劑適宜在水稻營養生長期(分櫱期至幼穗分化期前)、水稻飛蝨低齡若蟲始盛期對作物莖葉均勻噴霧1次；21～25 d後選用其他作用機理的產品進行防治，以清除殘餘飛蝨。
由於長期、規模用藥，稻飛蝨對吡蟲啉、吡蚜酮、噻蟲嗪等常用藥劑產生不同程度的抗藥性，有些藥劑的抗性水平在中等以上程度，三氟苯嘧啶與組內(包括新菸鹼類殺蟲劑在內)及組外的其他殺蟲劑無交互抗性。因此，其適合應用於抗性治理。
3 開發情況
3.1 氟啶蟲胺腈的開發
2011年11月，氟啶蟲胺腈首先在韓國登記，並於2012年上半年在韓國上市，用於一些水果和蔬菜，商品名Isoclast。
2013年，氟啶蟲胺腈獲得美國和加拿大登記，商品名分別為Closer和Transform。同年，其還在巴拿馬、瓜地馬拉、印度尼西亞和越南登記。
儘管氟啶蟲胺腈已取得美國登記，用於大麥、蔬菜、柑橘、棉花、油菜、大豆、小麥等，然而，考慮到其對蜜蜂的潛在風險，美國環保署2015年取消了氟啶蟲胺腈在美國的登記。2017年，氟啶蟲胺腈(Isoclast)獲得美國阿肯色、弗羅裡達、路易斯安那等9個州緊急豁免使用權，用於防治高粱上的甘蔗蚜(Melanaphis sacchari)。
2015年，氟啶蟲胺腈在歐盟獲準正式登記，有效期至2025年8月18日。截至2018年6月，氟啶蟲胺腈已在愛爾蘭、捷克共和國、法國、斯洛伐克等國家登記，正在登記的歐盟成員國包括奧地利、保加利亞、西班牙、匈牙利、義大利、荷蘭、英國等，愛爾蘭為文件起草國，也是第1個批准氟啶蟲胺腈登記的歐盟成員國。
2013年，氟啶蟲胺腈原藥和2個單劑產品在中國取得臨時登記，並於2016年取得正式登記。製劑產品22%氟啶蟲胺腈懸浮劑(商品名特福力)登記用於水稻、黃瓜、白菜、柑橘、蘋果、葡萄、桃樹等。50%氟啶蟲胺腈水分散粒劑(商品名可立施)登記用於防治棉花盲蝽、煙粉蝨、蚜蟲以及桃樹、西瓜、小麥蚜蟲等。
2017年，氟啶蟲胺腈還在澳大利亞等國登記，用于堅果和鱷梨等。
氟啶蟲胺腈2013年全球銷售額為0.55億美元，2014年全球銷售額達0.90億美元，2015年全球銷售額降至0.80億美元，2016年全球銷售額提升至1.05億美元，同比增長31.3%。
2016年，北美自由貿易區是氟啶蟲胺腈最大的地區市場，在該地區的銷售額為0.16億美元，佔其全球市場的15.3%；亞洲居第2位，銷售額為0.13億美元，佔總市場的12.0%。美國是氟啶蟲胺腈第一大用藥國，其2016年在美國的銷售額為0.16億美元，佔總銷售額的15.3%。穀物為氟啶蟲胺腈的第一大用藥作物，2016年穀物用氟啶蟲胺腈的銷售額為943萬美元，佔總銷售額的9.0%；棉花和大豆分列第2、3位，銷售額分別為898萬和795萬美元，分別佔總銷售額的8.6%和7.6%。
3.2 氟吡呋喃酮的開發
2014年，拜耳在宏都拉斯和瓜地馬拉首先上市了基於氟吡呋喃酮的產品Sivanto Prime，用於防治番茄、辣椒、馬鈴薯、黃瓜、西瓜和柑橘等作物上的刺吸式口器害蟲。同年，氟吡呋喃酮還在多米尼加和哥斯大黎加上市。
2015年，氟吡呋喃酮在美國、墨西哥和尼加拉瓜上市。其製劑產品Sivanto 200 SL在美國登記用於果樹、蔬菜和絕大多數大田作物，防治刺吸式口器害蟲。
2015年11月，拜耳公司2個氟吡呋喃酮產品Sivanto Prime和BYI 02960 480 FS在加拿大獲準正式登記。前者葉面噴霧或土壤處理，用於果樹和蔬菜等作物；後者作為種子處理劑，用於大豆。
2015年，氟吡呋喃酮被列入歐盟農藥登記條例(1107/2009)已登記有效成分名單，有效期至2025年12月9日。荷蘭為文件起草國。目前，該產品尚未在歐盟成員國取得登記，正在登記的國家有奧地利、保加利亞、捷克共和國、愛沙尼亞、西班牙、芬蘭、匈牙利、愛爾蘭、義大利、拉脫維亞、荷蘭、瑞典、斯洛維尼亞和斯洛伐克等。
2016年11月14日，德國拜耳股份公司96%氟吡呋喃酮原藥和17%氟吡呋喃酮可溶液劑獲得我國臨時登記，但目前有效期已滿。
此外，拜耳還在澳大利亞申請登記氟吡呋喃酮，用於蔬菜、果樹、咖啡、可可、棉花、大豆以及其他大田作物。
目前，氟吡呋喃酮尚處於商業開發早期，其2016年全球銷售額為500萬美元。
3.3 三氟苯嘧啶的開發
2017年1月7日，美國杜邦公司96%三氟苯嘧啶原藥和10%三氟苯嘧啶懸浮劑(商品名佰靚瓏)在我國獲準臨時登記；2017年8月31日，兩產品在我國獲準正式登記。製劑產品登記用於防治水稻飛蝨，有效成分用藥量為16～25 g/hm2，葉面噴霧使用。
陶氏杜邦現已向全球主要水稻種植國遞交了三氟苯嘧啶的登記資料。
截至目前，三氟苯嘧啶尚未獲得美國和歐盟登記。
三氟苯嘧啶尚處於商業化開發早期，其2016年全球銷售額為100萬美元。
4 小結
你2016年，殺蟲劑全球市場銷售額為164.59億美元，佔全球農藥市場的29.2%。儘管受蜂毒影響，歐盟國家已限制部分新菸鹼類殺蟲劑的使用，但噻蟲嗪、吡蟲啉等7種新菸鹼類殺蟲劑2016年仍取得30.0億美元的全球銷售額，佔全球殺蟲劑市場的18.2%。在2016年全球前十五大殺蟲劑品種中，作用於菸鹼乙醯膽鹼受體的新菸鹼類殺蟲劑佔據4席。新菸鹼類殺蟲劑均是20世紀90年代後上市的品種，能取得這樣的市場業績，這與它們良好的選擇性、新穎的作用機理、優異的防效、廣泛的殺蟲譜等有關。
氟啶蟲胺腈、氟吡呋喃酮、三氟苯嘧啶均是2011年後上市的作用於菸鹼乙醯膽鹼受體的殺蟲劑新成員。同其他傳統作用於菸鹼乙醯膽鹼受體的新菸鹼類殺蟲劑類似，三者均具有良好的內吸傳導活性，對多種刺吸式口器害蟲高效，對哺乳動物、魚、鳥等毒性較低；由於其具有特殊的作用機理，三者可用於防治對有機磷類、氨基甲酸酯類、擬除蟲菊酯類殺蟲劑產生抗性的害蟲；此外，作用於菸鹼乙醯膽鹼受體的殺蟲劑除應用於作物外，還可在非農領域使用，市場廣闊；其在發展中國家的應用可能增加。鑑於以上幾點，3種作用於菸鹼乙醯膽鹼受體的殺蟲劑新品種的市場可期。
氟啶蟲胺腈、三氟苯嘧啶對蜜蜂高毒，因此，田間施用時，應注意採取措施降低其對蜜蜂的毒性風險。未來，氟啶蟲胺腈、三氟苯嘧啶依然會受蜂毒影響，在一些發達國家市場、一些作物或種子處理上受到限用，市場也會受到一定的抑制。
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