2018年 20卷 第3期
随着植物源农药的发展,具有优良农用活性的禾本科植物香根草Vetiveria zizanioides (L.) Nash越来越受到重视。文章首先介绍了香根草中挥发性成分的提取分离方法及结构鉴定,列举了其主要挥发物的结构;进而综述了其对二化螟 Chilo suppressalis (Walker) 等螟蛾科害虫的引诱作用、家白蚁Coptotermes formosanus Shiraki 等白蚁的驱避及拒食作用、对蚬木曲脉木虱Macrotermes barneyi Light等的毒杀作用,对水稻纹枯病菌Rhizoctorzia solani、香蕉炭疽病菌Calletotrichum musae等多种真菌和金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus Rosenbach 等多种细菌的抑菌活性,以及对藜Chenopodium album L.、豚草Ambrosia artemisiifolia L.等常见杂草的除草活性等;最后总结了香根草中活性化合物诺卡酮的化学及生物合成方法。可为进一步将香根草应用于植物源农药研究和开发利用提供参考。
环境响应性载体材料是一种新兴的智能复合材料,能够响应酶、氧化还原、pH值、光、温度、电场、磁场和离子强度等环境刺激的变化,实现有效成分的靶向控制释放,在药物控释方面表现出突出的优越性,具有广阔的应用前景,已成为目前医药、食品和环境工程等领域的研究热点。文章综述了环境响应性载体材料的种类及其在农药领域的研究及应用状况,探讨了以环境响应性载体材料作为农药载体时存在的问题,并对其应用前景进行了展望。目前常见的环境响应性载体材料主要包括酶响应性载体材料、pH响应性载体材料、氧化还原响应性载体材料、光响应性载体材料及温度响应性载体材料等种类,已被广泛应用于药物传递、分离纯化、临床诊断以及酶和细胞的固定化等领域,其作为助剂在农药制剂加工中的应用尚处于基础阶段,在商业化与规模化应用等方面还有待进一步研究完善。
为了探索新型异齅唑啉类化合物作为杀菌剂候选化合物开发的潜力,本研究以廉价易得的芳香醛类化合物为原料制备了32个氯代肟类化合物,通过其与天然产物丁香酚的1,3-偶极环加成反应和后期官能团化反应,制备了35个异齅唑啉类化合物 ( D1 ~ D32 , E1 ~ E3 ),其中34个为新化合物。所有化合物的结构均经过液相色谱-电喷雾质谱 (LC-ESI-MS)、核磁共振氢谱 (1H NMR) 及元素分析确认。初步抑菌活性测试结果表明:多数目标化合物对油菜菌核病菌、水稻纹枯病菌、番茄早疫病菌和辣椒疫霉病菌具有较好的抑菌活性,其中化合物 D26 对油菜菌核病菌的活性最高,有效抑制中浓度 (EC50) 为14.3 mg/L,具有进一步研究的价值。
为进一步研究环烷基磺酰胺类化合物的杀菌活性与构效关系,在前期工作基础上,合成了11个未见文献报道的2-噻唑酰氨基环己烷基磺酰胺类化合物 ( 7a ~ 7k ),其结构均经1H NMR、13C NMR、质谱和元素分析确证。分别采用菌丝生长速率法、黄瓜活体叶片法、孢子萌发法和番茄活体盆栽法对目标化合物进行了生物活性测定。结果表明:目标化合物对番茄灰霉病菌Botrytis cinerea表现出较好的抑制活性,其中化合物 7a 和 7c 在10 mg/L下对番茄灰霉病菌孢子萌发的抑制率分别为90%和67%;在200 mg/L 施药剂量下,对活体黄瓜叶片、番茄叶片和番茄花上灰霉病的防治效果,化合物 7a 分别为75%、78%和30%,化合物 7c 分别为78%、62%和44%,均优于对照药剂腐霉利,有进一步研究的价值。
为了研究S-茚虫威的多晶型现象,寻找对杀虫有效的优势晶型,采用溶剂结晶法 (异丙醇、乙醇) 制备得到S-茚虫威的一种新晶型A,并首次获得了其单晶结构;采用熔融法制备得到其无定型形式,通过X射线粉末衍射 (PXRD)、差示扫描量热分析 (DSC)、热重分析 (TGA) 及傅里叶变换红外光谱分析 (FTIR) 等技术对不同晶型结构进行了表征。进一步制备了S-茚虫威不同晶型的15%悬浮剂,并对其杀虫活性进行了对比研究。结果表明:S-茚虫威存在两种不同的晶型状态——晶型A和无定型形式,其15%无定型悬浮剂对二化螟Chilo suppressalis (Walker) 和小菜蛾Plutella xyllostella (L.) 杀虫活性显著高于其15%晶型A悬浮剂。本研究证实了S-茚虫威存在多晶型状态,且无定型形式为其活性优势晶型。
采用室内生物测定和田间试验相结合的方法,研究了丙环唑和醚菌酯的药液浓度及雾滴密度与其对小麦白粉病防效的关系,首次提出了杀菌剂雾滴抑制中密度 (即达到50%抑制率时所对应的雾滴密度,EN50) 这一概念。结果表明:1)室内喷施丙环唑及醚菌酯药液,当丙环唑质量浓度从0.01 g/L提高到1.0 g/L时,对应的EN50值从18.7 cm–2下降至5.1 cm–2,EN90值从755.8 cm–2下降至92.8 cm–2,雾滴杀伤半径 (r50) 从0.92 mm增大到1.77 mm;当醚菌酯质量浓度从0.01 g/L提高到1.0 g/L时,对应的EN50值从227.1 cm–2下降至1.0 cm–2,EN90值从596.1 cm–2下降至26.9 cm–2,雾滴杀伤半径从0.27 mm增大到4.00 mm。2)田间使用MG-1S植保无人机和背负式电动喷雾器喷施丙环唑和醚菌酯防治小麦白粉病,无人机施药液量为15.0 L/hm2,药液质量浓度为5.0 g/L时,在小麦旗叶及倒二叶的雾滴密度分别为29.7和9.5 cm–2,喷施丙环唑和醚菌酯3、5、7 d后,对小麦白粉病的防效分别为41.9%、80.7%、90.2%和30.8%、67.9%、84.5%;电动喷雾器施药液量为450.0 L/hm2,药液质量浓度为0.17 g/L时,在小麦旗叶及倒二叶的雾滴密度分别为287.9和204.2 cm–2,喷施丙环唑和醚菌酯3、5、7 d后的防效分别为42.1%、85.3%、94.3%和28.5%、80.1%、90.5%。研究表明,田间施用丙环唑和醚菌酯时,无需把叶片全部喷湿,只需达到一定雾滴密度即可;运用植保无人机进行高浓度、低容量喷雾时,10~30 cm–2雾滴量即可达到理想的防治效果。
为明确丙炔氟草胺与二甲戊灵复配的联合除草作用及其对棉花的安全性,采用室内生物测定方法,研究了复配制剂的联合除草类型,测定了其对不同品种棉花的安全性及其在棉花与杂草之间的选择性指数,并对复配制剂进行田间药效试验。温室试验结果显示:丙炔氟草胺与二甲戊灵按不同质量比复配后,对供试杂草马齿苋、反枝苋和马唐均呈现加成或增效作用。其中丙炔氟草胺与二甲戊灵按质量比1 : 10复配后的除草活性高于二甲戊灵单剂,其在供试棉花品种与供试杂草的选择性指数在25.81~39.39之间,与两种单剂相比,在一定程度上提高了对棉花的安全性。田间药效试验结果显示:丙炔氟草胺与二甲戊灵复配后综合了两种单剂的优势,对铁苋菜、反枝苋、马齿苋、藜和牛筋草均有很好的防除效果且对棉花安全。
为筛选新型植物源杀菌剂,对大蓟Cirsium japonicum地上组织的化学成分及其抑菌活性进行了系统研究。采用甲醇提取,液-液萃取分离、硅胶柱层析及凝胶层析等技术从乙酸乙酯相中分离得到13个化合物。利用质谱和核磁共振等波谱技术确定其结构分别为ciryneol D ( 1 )、12β, 20 (S)-二羟基达玛烷-24-烯-3-酮 ( 2 )、3β-羟基-9 (11),12-齐墩果二烯 ( 3 )、蒲公英甾醇 ( 4 )、3β-羟基豆甾-5-烯-7-酮 ( 5 )、3β-羟基-12 (13)-烯-齐墩果烷-11-酮 ( 6 )、对香豆酸 ( 7 )、(3-甲氧基酰氨基-4-甲基苯)-氨基甲酸甲酯 ( 8 )、对羟基苯甲酸酯 ( 9 )、4,4′-甲氧羰基氨基二苯甲烷 ( 10 )、槲皮苷 ( 11 )、山柰酚-3-O-α-L-鼠李糖苷 ( 12 ) 和柯伊利素-7-O-2′-O-6′-O-乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖基-β-D-吡喃葡萄糖苷 ( 13 ),其中,化合物 2 、 3 、 6 、 8 、 10 、 12 和 13 均为首次从大蓟中分离得到。生物测定结果表明:ciryneol D ( 1 ) 对多种真菌菌丝生长表现出明显抑制作用,其中对苹果腐烂病原菌Valsa mali的抑制效果最好,EC50值为23.2 μg/mL,对玉米弯孢病菌Curvularia lunata、苹果炭疽病菌Colletotrichum gloesporioides及番茄灰霉病菌Botrytis cinerea的孢子萌发也具有明显的抑制作用,EC50值分别为27.5、26.4和81.9 μg/mL。
为明确氯吡脲对大鼠的毒性作用,采用150、300和600 mg/kg剂量分别向SD大鼠灌胃 (ig) 给予氯吡脲,每日1次,连续给药4周。每日观察大鼠的中毒状况和死亡情况,每周记录体质量和摄食量;于停药后第1天和第15天分别处死SD大鼠,检测血常规、血清生化和凝血功能;取主要脏器进行称量,计算其脏器系数并进行常规病理组织学检查。结果发现:连续给药4周,氯吡脲对大鼠体质量、摄食量、血常规和凝血均无明显影响。停药后第1天,与溶剂对照组比较,氯吡脲300 mg/kg及以上剂量处理组雄性大鼠的尿素氮和肌酐含量明显升高 (P < 0.05),600 mg/kg剂量组血糖显著升高 (P < 0.05),其中,600 mg/kg处理组雄性大鼠的尿素氮、肌酐和血糖分别是对照的1.9、1.6和1.3倍。氯吡脲300 mg/kg及以上剂量组雌、雄性大鼠的肾脏系数均明显升高 (P < 0.05),其中300 mg/kg剂量组雌、雄性大鼠的肾脏系数分别是对照的1.2和1.1倍,600 mg/kg剂量组雌、雄性大鼠的肾脏系数分别是对照的1.4和1.1倍;300 和600 mg/kg剂量组雌性大鼠的肝脏系数明显升高 (P < 0.01),分别是对照的1.3和1.9倍。病理切片检查可见肾脏病理组织学改变,主要表现为轻度肾管萎缩,明显的白细胞管型、透明管型、间质炎性细胞浸润及肾小管扩张。停药后第15天,上述毒性反应症状有所恢复。研究表明,SD大鼠经连续灌胃给予氯吡脲4周,在600 mg/kg剂量下表现为明显肾脏毒性反应,在300 mg/kg剂量下表现为较轻微的肾脏毒性反应,推测氯吡脲的主要毒性靶器官可能是肾脏;其未见明显毒性反应剂量为150 mg/kg。
为研究海洋生境芽孢杆菌TCS001的分类地位和抑菌活性,通过形态和生理生化特征观察,并结合gyrA序列同源性分析对菌株进行了鉴定;通过平板对峙培养法测定了菌株TCS001对多种植物病原真菌的抑菌谱;采用菌丝生长速率法和凹玻片法,测定了不同浓度TCS001菌株发酵滤液对靶标菌黄瓜灰霉病菌Botrytis cinerea菌丝生长和孢子萌发的影响。结果显示:该菌株为贝莱斯芽孢杆菌Bacillus velezensis,其对6种供试病原菌均有一定的抑制效果,其中对黄瓜灰霉病菌的抑制率最高,达87.66%。不同稀释倍数下,TCS001发酵滤液对黄瓜灰霉病菌均有一定的抑制作用,其中,稀释5倍时对菌丝生长和孢子萌发的抑制率最高,分别为96.24%和98.05%,稀释20倍时抑制率也均达90%以上。形态学观察发现,TCS001发酵滤液可导致黄瓜灰霉病菌孢子萌发芽管中间或顶端膨大畸形。研究表明,海洋生境贝莱斯芽孢杆菌TCS001极具开发为微生物农药的潜能。
为研究腐霉利的消解特性,采用乙腈提取,弗罗里硅土柱净化,建立了油菜叶片中腐霉利残留的气相色谱-电子捕获检测器 (GC-ECD) 分析方法;并在室内模拟条件下,研究了腐霉利在油菜叶片表面的光解行为,以及不同初始浓度、不同pH值缓冲液、不同浓度Fe2+、Fe3+ 和NO3–、NO2– 对水溶液中腐霉利光解的影响;通过气相色谱-电子轰击电离源质谱仪 (GC-EIMS) 鉴定了其在甲醇、丙酮和乙腈溶液中的光解产物;同时研究了不同pH值缓冲液和阴、阳离子表面活性剂对腐霉利水解特性的影响。结果表明:腐霉利添加水平为0.05、0.2、2及12 mg/kg时,其在油菜叶片中的平均回收率为80%~100%,相对标准偏差为2.3%~7.8%。腐霉利在油菜叶片表面的消解动态符合一级动力学方程,紫外灯下的消解半衰期为1.03 h。腐霉利在水溶液中的光解速率随其初始浓度的升高而减慢;其在酸性条件下稳定,碱性条件下易光解;NO3–、NO2–、Fe2+ 及Fe3+均可抑制腐霉利在水溶液中的光解,因此可用作为其光猝灭剂。共鉴定出两种腐霉利在甲醇、丙酮和乙腈溶液中的光解产物,分别为其单脱氯化产物C13H12ClNO2和其脱甲基化产物C12H9Cl2NO2。腐霉利在碱性条件下易水解,酸性条件下水解较慢;阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠 (SDS) 对其水解无影响,而阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB) 则可促进其水解。研究结果可为腐霉利的合理使用及其环境安全性评价提供参考。
为考察氯氰菊酯在茼蒿和油麦菜上的残留行为,于2016年在山西、山东、天津、安徽、云南和河南进行了氯氰菊酯在茼蒿和油麦菜上的规范残留田间试验。两种作物均包括6地的最终残留量试验和1地的消解动态试验。按照现行的蔬菜中拟除虫菊酯类农药残留测定的国家标准方法对样品进行检测,对方法的有效性进行了评价。田间试验结果表明:氯氰菊酯在茼蒿和油麦菜上的消解动态均符合准一级动力学方程,消解半衰期分别为3.2 d和1.8 d。最后一次施药3、5和7 d后,氯氰菊酯在茼蒿上的残留中值分别为1.64、1.19和0.89 mg/kg,在油麦菜上的残留中值分别为0.84、0.50和0.28 mg/kg。结合不同试验点试验期间昼夜平均气温发现,气温对氯氰菊酯在茼蒿和油麦菜上的残留量有明显影响。施药期间较低的气温下,氯氰菊酯在茼蒿和油麦菜上消解缓慢,残留风险明显增大。建议在实际生产中遇到低温天气应适当延长采收间隔期,另外在开展农药残留田间试验时应重视气象条件对残留试验结果的影响。
建立一种超高效液相色谱-串联质谱同时检测大米中甲氨基阿维菌素苯甲酸盐等15种常用农药残留的方法,考察了基质效应、提取溶剂种类、提取方法以及不同净化方法对15种农药回收率的影响。样品经V (乙腈) : V (丙酮) : V (水) = 16 : 2 : 2混合溶液匀浆提取,分散固相萃取法净化,电喷雾正离子 (ESI+) 模式电离,多反应监测 (MRM) 模式检测,外标法定量。结果表明:在0.005~1 mg/L范围内,甲氨基阿维菌素苯甲酸盐等15种农药的质量浓度与对应的峰面积间线性关系良好,相关系数 (r) ≥ 0.99;在0.01、0.1、1和4 mg/kg 4个添加水平下,15种农药在大米中的平均回收率在82%~116%之间,相对标准偏差在1.2%~12%之间 (n = 5)。方法检出限为0.000 5~0.005 mg/kg,定量限为0.01 mg/kg。用该方法对上海市郊20个批次的大米样品进行测定,均未检出农药残留超标。该方法操作简单、快速、准确,适用于大米中甲氨基阿维菌素苯甲酸盐等15种常用农药残留的同时检测。
采用超高效液相色谱-串联质谱内标法检测灭蝇胺及其代谢物三聚氰胺在双孢蘑菇 Agaricus bisporus 子实体和覆土中的残留量,以及两者在双孢蘑菇工厂化栽培中的变化规律。样品经 V (甲醇) : V (水) = 4:1混合溶液提取,MCX固相萃取柱净化,HILIC 色谱柱分离,超高效液相色谱-串联质谱测定,三聚氰胺-13C同位素内标法定量。结果表明:灭蝇胺和三聚氰胺的检出限均为0.001 mg/kg。在0.02~1 mg/kg添加水平下,灭蝇胺在双孢蘑菇子实体和覆土样品中的回收率为86%~102%,相对标准偏差 (RSD) 为2.7%~5.3%;三聚氰胺在子实体和覆土样品中的回收率为98%~103%,RSD为1.5%~2.4%。在有效成分为1、10、50和250 mg/kg施药水平下,灭蝇胺消解规律符合一级反应动力学,在覆土中的平均半衰期为31.3 d。在覆土中灭蝇胺会转化为三聚氰胺,第2潮蘑菇采摘结束后,覆土中灭蝇胺的转化率为8.58%~13.87%。在施药水平较高 (50、250 mg/kg) 时,灭蝇胺和三聚氰胺在第1潮菇中的残留量高于在第2潮菇中的,其最高检出量灭蝇胺为2.36 mg/kg,三聚氰胺为1.75 mg/kg。综合考虑环境和产品安全,建议灭蝇胺的使用量不宜超过50 mg/kg。
建立了QuEChERS-超高效液相色谱-串联质谱 (UPLC-MS/MS) 同时测定浙贝母鲜样和干样中吡虫啉、啶菌齅唑、氟唑菌酰胺、嘧菌环胺、吡唑醚菌酯和阿维菌素共6种农药残留量的方法。样品用V(乙腈) : V(水) = 4 : 1混合溶液提取,经C18 50 mg + PSA 50 mg + MgSO4 150 mg净化,采用UPLC-MS/MS电喷雾离子化正离子扫描和多反应监测模式 (MRM) 测定,基质匹配标准溶液外标法定量。结果表明:在0.001~0.2 mg/L 范围内,6种农药的质量浓度与相应的峰面积间呈良好的线性关系,相关系数均大于0.994。6种农药在浙贝母鲜样中的定量限 (LOQ) 为0.01 mg/kg,检出限 (LOD) 为2×10–5~3×10–4 mg/kg,在干样中的LOQ 为0.05 mg/kg,LOD 为1×10–4~1×10–3 mg/kg。在0.01、0.5 和 2 mg/kg 添加水平下,6种农药在浙贝母鲜样中的平均回收率均在80%~109%之间,相对标准偏差 (RSD) 在0.95%~13%之间 (n = 5);在0.05、0.5 和 2 mg/kg 添加水平下,6种农药在浙贝母干样中的平均回收率均在77%~101%之间,RSD在0.89%~7.5%之间 (n = 5)。经实际样品检测验证,该方法快速、简便、可靠、高效,适用于同时检测浙贝母中吡虫啉、啶菌齅唑、氟唑菌酰胺、嘧菌环胺、吡唑醚菌酯和阿维菌素等农药的残留。
为实现有效兼治橡胶树的白粉病和螨类为害,研制得到15%阿维菌素·吡唑醚菌酯·三唑酮热雾剂配方。通过对3种有效成分的饱和溶解度试验,根据溶剂的溶解性能及热雾剂的闪点、黏度等因素,筛选确定了主溶剂和助溶剂;根据添加表面活性剂后药液的理化性质,筛选出适宜的表面活性剂;结合制剂其他相关性能指标测定结果,最终确定了15%阿维菌素·吡唑醚菌酯·三唑酮热雾剂的最优质量分数配比为:阿维菌素5%,吡唑醚菌酯5%,三唑酮5%,三甘醇54%,二甲基甲酰胺21%,表面活性剂500# 4%、600# 3%、700# 3%。理化性质及贮存稳定性测定结果表明,该15%阿维菌素·吡唑醚菌酯·三唑酮热雾剂外观透明,闪点高,黏度低,发烟量大,产品冷贮及热贮质量稳定,达到热雾剂的相关建议技术指标要求,可考虑用于田间橡胶树白粉病和螨类的兼治。
建立了超高效液相色谱-串联质谱 (UPLC-MS/MS) 检测氟虫双酰胺和噻嗪酮在茭白中残留的方法。样品采用乙腈提取,乙二胺-N-丙基硅烷 (PSA) 净化,0.1%甲酸-甲醇梯度洗脱,电喷雾正离子扫描,多反应监测模式,超高效液相色谱-串联质谱测定,外标法定量。结果表明:在0.005~1 mg/kg添加水平下,氟虫双酰胺和噻嗪酮在茭白植株和茭白中的平均回收率在81%~107%之间,相对标准偏差在4.2%~11%之间。消解动态规律符合一级动力学方程,氟虫双酰胺和噻嗪酮的半衰期分别为2.3 d和2.8 d,属易降解农药。最终残留试验结果表明:10% 阿维·氟酰胺悬浮剂按制剂用量450~675 g/hm2分别施药2和3次,间隔期5 d,距最后一次施药后7、14和21 d采样,氟虫双酰胺在茭白中的残留量均<0.01 mg/kg;25% 噻嗪酮可湿性粉剂按制剂用量600~900 g/hm2分别施药2和3次,间隔期5 d,距最后一次施药后7、14和21 d采样,噻嗪酮在茭白中的残留量为<0.005~0.078 mg/kg。建议10%阿维·氟酰胺悬浮剂最高制剂用量为450 g/hm2,最多施药2次,安全间隔期以7 d为宜;25%噻嗪酮可湿性粉剂最高制剂用量为675 g /hm2,最多施药2次,安全间隔期以21 d为宜。
采用小孔树脂、凝胶SephadexLH-20、反相色谱ODS及制备型高效液相色谱 (Pre-HPLC) 等分离技术,从坡柳Dodonaea viscosa (Linn.) Jacq. Enum. 种子乙醇提取物中分离获得1个活性化合物。通过质谱及核磁共振等波谱技术,鉴定其为新的齐墩果烷型三萜皂苷类化合物21-epoxyangeloyl-15,16,28-tirhydroxy-22-(2-methylbutanoyl)-Olean-12-en-3-(O-α-L-arabinofuranosyl-(1→3)-O-[β-D-glucopyranosyl-(1→2)]-β-D-glucuronide,命名为坡柳皂苷A,英文名dodoneaviscoside A。生物活性测定结果表明,其对小菜蛾Plutella xylostella (L.) 3龄幼虫具有较好的非选择性拒食活性,24 h拒食中浓度 (AFC50) 为207.4 μg/mL。值得进一步研究。