甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂研究进展

臻为钟 一，覆堙 Pesticide Science and Administration 2008．30(9) 甲氧基丙烯酸酯类荣菌剂研究进展 王 丽 ，石延霞 ，李宝聚 ，刘长令 ，向文胜 (1．中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京100081； 2．东北农业大学，黑龙江 哈尔滨 150030；3．沈阳化工研究院，辽宁 沈阳 110021) The Progresses of Research on Strobilurin Fungicides Wang Li，Shi Yanxia，Li (Institute of Vegetabes and Flowers，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 1 0008 1) Xiang Wensheng (Northeast Agriculture University，Harbin 1 50030) Liu Changling(Shenyang Research Institute of Chemical Industry，Shenyang 1 1 002 1，China) Abstract： Strobilurin is one of the most important class of fungicide with high germicidal activity and safety in the environment．This paper described the advance of strobilurin products from several aspects including development， antifungal activity， mechanism of action， resistances and risk． Key words：strobilurin fungicides；antifungal activity；mechanism of action；resistance 摘 要：甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂是一类重要的新型杀菌剂，具有广谱、高效、安全的特 点。本文从它的开发背景和现状、杀菌活性、作用机理和抗性研究等方面对甲氧基丙烯酸 酯类杀茵剂的研 究进展进行 了综述。 关键词：甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂；杀菌活性；作用机制；抗性 中图分类号：$482．2 文献标识码 ：A 文章编号：1002—5480(2008)09—24—04 甲氧基丙烯酸酯类 (strobilurins)杀菌剂的 发现是受具有杀菌活性的天然化合物B一甲氧基 丙烯酸衍生物的启发 。经过近20年的研究 与应 用已成为一类重要的杀菌剂，是一类低毒 、高 活性、广谱性 、内吸性杀菌剂，具有保护、治 疗、铲除作用。它们对于子囊菌纲、担子菌纲、 半知菌纲和卵菌纲等均有 良好的活性 ，能防治 多种作物的白粉病 、锈病、霜霉病和稻瘟病等 病 害。并且能有效地 防治对其他杀菌剂产生抗 性的病原菌 。如对抗 14一脱 甲基化酶抑 制剂 、 苯甲酰胺类、二羧酰胺类和苯并咪唑类杀菌剂 的菌株有效。其作用机理是线粒体呼吸抑制剂。 通过锁住细胞色素b和cl之间的电子传递，阻止 细胞能量 的合成 ，从而抑制其线粒体呼吸达到 抑菌作用。因此，甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂是 目前杀 菌剂研发的热点 。本文对这类杀菌剂的 研究进展进行了概述。 1 甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂研究开发历史和现状 1969年，捷克科学家Musilek V．在朽木的蘑 菇 Oude~ iella mucida中 发 现 了 黏 蘑 菌 素 (mucidin)(后来称之为strobilurin A)，这也是 最早分离 的B一甲氧基丙烯酸酯 。捷克人将 这种 杀菌剂用于治疗人类 的皮肤病 ，但并 没有挖掘 其在农业上的潜力。1977年，德国的科学家在 另 一 类 蘑 菇 和 真 菌 中发 现 了 同 类 化 合 物 strobilurin A。至上世纪80年代，捷利康和巴斯 收稿 日期 ：2008—05—04 — 24 — 维普资讯 http://www.cqvip.com 收药钟学 蓓壤 Pesticide Science and Administration 2008，30(9) 夫两家公司同时对该类化合物产生了兴趣。由 于strobilurin A不稳定 ，难以商品化，所以两家 公司开始研究合成其同类物 ，在先导化合物中 保 留了作 为活性部 份的B一甲氧基丙烯 酸结构 ， 交换双键结合的苯基 、嘧啶基等，以使其亲水 亲油性平衡 而提高渗透性 。这些 以天然物质为 模型 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 合成的化合物 ，克服了原天然物对光 的不稳定性。 几乎全世界所有的大农药公司都参与了此 类化合物的研究，迄今 已合成类似物超过3万 个。自1996年先正达的嘧菌酯上市以来 [11，至 今strobilurins类杀菌剂已经受市场考验达11年 ， 期间该类产品虽也遭遇抗性困扰 ，但仍以超过 10％的年增长率增长，直逼第一大杀菌剂一三唑 类杀菌剂。今年此类杀菌剂的销售额预计可达 l5．3亿美元，与位居第1位的三唑类杀菌剂市场 持平 [21。先正达 自1992年公布嘧菌酯、1996年 上市 以来 。2000年又公布了啶氧菌酯 ，并于 2001年率先在德国登记。巴斯夫继1996年向市 场推出醚菌酯以来 ，又分别于2002年 、2003年 和2006年上市了唑菌胺酯 、醚菌胺和肟醚菌胺。 成为成功开发此类杀菌剂最多的公司，其中的 唑菌胺酯以其广谱性迅速占领市场 ，目前销售 额已跃至5亿美元以上。拜耳1998年公布了肟菌 酯 ，1999年该产品推向市场 ：1994年发现氟嘧 菌酯 ，于2004年投放市场：1998年发现、2001 年上市的咪唑菌酮虽然结构上不同于strobilurins 类杀菌剂，但与strobilufins类杀菌剂具有同样的 交互抗性基团，目前该产品也归于拜耳。日本 盐 野 义 是从 事该 领 域 研 究 最 早 的公 司之 一 ， 1993年研究发现的苯氧菌胺 ，1999年上市，成 为防治水稻稻瘟病的优 良杀菌剂 。杜邦 新近研 制的KZ165~属于strobilurins类杀菌剂。另外还 有，日本宇部兴产的UBF一307[31以及韩国研制的 该类杀菌剂。国内研究机构也对其有研究开发， 沈阳化工研究院开发的烯肟菌酯和烯肟菌胺 、 浙江化工研究院研发的苯醚菌酯都很有市场前 途 [41。 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1中介绍包括在该领域具有重要特性的 商品化和即将商品化的strobilurins类杀菌剂。 2 甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂的杀菌活性 甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂都具有很高的杀 菌活性 [8,91。它们对于子囊菌纲、担子菌纲、半 知菌纲和卵菌纲植物病害都有杀菌活性，并且 使用剂量低。适用于禾谷类、果树和蔬菜以及 花生等多种作物 。目前strobilurins类杀菌剂中应 用最广泛的是嘧菌酯 ，已在72个国家取得了登 记 ．用于防治400多种不同作物上的多种病害。 国内对嘧菌酯活性的研究较多，结果也表明其 对多种病原菌有较好的离体抑制效果和田间防 治效果 [5,6,71。 3 甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂的作用机制及抗性 甲氧基 丙烯酸酯类杀菌剂 的活性来源 于它 们能键合在细胞色素b(Cytb)的还原型辅酶Q 的氧化位点 (Qo位点)，从而抑制线粒体的呼吸 作用 ，也因此称为Qo抑制剂。细胞色素b是细胞 色素bc。复合物的一部分，位于真菌和其他真核 体的线粒体内膜 ．一旦某个抑制剂与之键合 ， 将阻止细胞色素b和e。之间的电子传递 ，通过阻 止三磷酸腺苷 (ATP)的产生，从而干扰真菌体 内的能量循环 。 在细胞色素bc。复合物的晶体结构得到解析 后，人们主要从基因的角度来研究各个甲氧基 丙烯酸酯类化合物的具体作用位点。通过单点 基因突变 [1o1发现，如果把病原体细胞的螺旋cd 中 143位 的甘氨酸 突变为丙氨 酸 f即突变体 G143A)，则病原菌会对这类抑制剂产生很高的 抗性。此抗性的产生可能是由于甘氨酸突变为 丙氨酸后抑制剂与细胞色素b之间的位阻增加 了。突变体G143A已在小麦白粉病菌、单囊壳白 粉病菌 、瓜类霜霉病菌、葡萄霜霉病菌、香蕉 叶斑病 菌和苹果 黑星病菌 的抗性 菌株 中被检测 到。说明G143是大多数Q0抑制剂的一个结合位 点。然而，G143A并不是存在于抗性菌株中的唯 一 突变体，氨基酸129位的苯丙氨酸突变为亮氨 酸 (F129L)、氨基酸275位的亮氨酸突变为苯丙 氨酸 (L275F)和氨基酸275位的亮氨酸突变为 丝氨酸 (L275S)等突变体也存在于不同的菌株 中，只是它们不如突变体G143A普遍。这些突变 一 25 — 维普资讯 http://www.cqvip.com ；5”彳，雪翟理 Pesticide Science and Administration 2008．30(9) 表l 已商品化和即将商品化的主要甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂 杀菌剂 公司 名称 公布时间 首次面市时间 (年) (年) 防治对象 相关专利 azoxystrobin 先正达 (嘧菌酯) 1992 1996 卵菌纲 、藻菌纲 、子囊 菌纲、半知菌纲病害 kresoxim—methyl 巴斯夫 1992 1996 (醚菌酯 ) 白粉病、锈病、颖枯病、网 斑病 、霜霉病 、稻瘟病等 metomin()strobi~ 盐野义 1993 1999 稻瘟病、白粉病、霜霉病 (苯氧菌胺) flu(Ⅸastrobin 拜耳 (氟 嘧菌酯 ) trifloxystrobin (肟菌酯) dimoxvstrobin f醚菌胺) oxystrobin (肟醚菌胺) picoxystrobin (啶氧菌酯) pyraclostrobin (唑菌胺酯) enestrobin (烯肟菌酯) SYP一1260 f烯肟菌胺) ZJ0712 (苯醚菌酯) UBF-307 拜 耳 1998 2oo4 巴斯夫 2001 2oo3 锈病 、颍枯病、网斑病、 白粉病 、霜霉病等 白粉病 、叶斑病、锈病、 霜霉病 、立枯病等 立枯病、叶枯病、锈病和 油菜霜霉病等 巴斯夫 2006 2006 水稻稻瘟病和叶枯病 先正达 2000 2002 谷物叶面病 巴斯夫 2000 20o2 沈阳化lT研究院 1997 1997 沈阳化工研究院 1999 1999 浙江化工研 究院 日本字部兴产 “九五 期间 1998 叶枯 、锈病 和条纹病 、 葡萄霜霉病和白粉病 霜霉病、白粉病、赤霉病、 晚疫病等 白粉病、叶锈病、条锈病等 CZ288800、DE1993884l 、 EP1294233、W00302642l、 US2002l932251、US20030 83340、US2006229450等 BG103468、CA2317778、 CN1385070、EP0951831、 US645 1793等 EP535928、CA2374l50、 DEl0144991、CN1385O7O、 EP1 183948等 BG102622、CNl347878、 CZ9802310、DEl9716296、 DE19857963、US6103717等 CA2457570、DE1993984l、 W003015515等 EPO77631等 DEl0019758、EP278595 DE19948590等 CA242l226、CNl385070、 W00221918等 EP936213、CN1 191670等 ZL．001 10143．9等 自粉病、霜霉病、炭疽病等 ZL03120882．7、WO2004084632等 卵纲菌、黑星病、黑斑病 JP1991—308594、EP532022等 体使病原菌对抑制剂产生抗性原 因可能是 由于 靶蛋白与抑制剂分子问的结合能增加所致。 此外 ，替代氧化酶 (AOX)的作用也可降 低甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂的抑菌活性。Qo和 还原型辅酶Q的还原位点 (Qi)2个作用位点可 以被对氰化物不敏感的AOX所替代 ．从而可能 产生抗性 。例如当苯氧菌胺阻止 了细胞色素媒 介途径，靶标病害稻瘟病菌就会诱导AOX呼吸 作用。由于苯氧菌胺诱使导致的AOXg~吸作用 过程 中会产生过氧化物 阴离子 。而植物体 内的 类黄酮能清除病菌细胞产生的过氧化物阴离子 ， 从而干扰病菌AOXI1~吸作用的产生 ，因此，苯 氧菌胺与水稻植物产生的类黄酮通力合作，达 到了有效控制稻瘟病的作用。 抗性检测也由传统的抗药性检测技术 (如菌 丝生长法 、孢子萌发法等)发展到核酸水平的分 子诊断技术 。等位基 因特异性扩增技术 (ASA) 已成功用于小麦白粉病菌、香蕉黑斑病菌、黄 瓜霜霉病菌、黄瓜 白粉病菌等对这类杀菌剂 的抗 药 性研究 。限制性 片段 长 度多 态性 技 术 一 26 — 维普资讯 http://www.cqvip.com 咏药t1f露，}君嘎 Pesticide Science and Administration 2008，30(9) (PCR—RFLP)已成功用于检测 出小麦白粉病菌 、 黄瓜白粉病菌、黄瓜霜霉病菌、香蕉黑斑病菌 和灰梨孢、葡萄霜霉病对这类杀菌剂的抗药性 菌株。Fraajie等用荧光染料 (Sybr green I)定量 聚合酶链式反应 (荧光定量PCR)诊断小麦 白粉 病菌和小麦叶枯病对该类杀菌剂的抗药性。变 性高效液相色谱 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 (DHPLC)已用 于检测小 麦白粉病菌、苹果黑星病菌和葡萄霜霉病菌对 这类杀菌剂的抗药性。这些核酸水平的分子诊 断技术能够快速、准确、灵敏地检测出田间早 期出现的抗药性菌株和监测抗药性群体的发展 动态．及时指导农民和农药企业调整防治策略． 既可确保药剂的防治效果 ．又能延长杀菌剂的 使用寿命。 4 展望 由于 甲氧基丙烯酸酯类杀 菌剂的独特 的作 用机制、广泛的杀菌谱、杰出的杀菌效果，以及 对环境的相容性，使对此类化合物的模拟一跃 而成为杀菌剂领域中火热的研究开发课题。从 文献资料中可以看出具有这类结构的其他化合 物还具有杀虫、杀螨和除草活性 ，所以在不久 的将来这类化合物很可能还会以其他身份出现 在世界农化市场上。尽管由于它们的作用位点 单一 ，存在抗性 问题 ，但只要我们严格 执行抗 性治理策略，合理使用药剂。相信它们会为植 保事业做出更久远的贡献。随着分子生物学的 进一步发展，对strobilurins类杀菌剂的作用靶标 和抗性的研究将会进一步完善 ，知道了该类化 合物与靶标大分子之间的结合位点以及二者相 互作用的空间构象 ，就可以为先导化合物的进 一 步结构优化提供更多的思路 ，从而设计合成 出更多安全、高效的杀菌剂。知道了抗性产生 原因，为合理使用strobilurin类杀菌剂提供理论 依据 。 参考文献 1柏亚罗．Strobilurin类杀菌剂研究开发进展 『J1．农药 ， 2007，46 (5)：289~297． 2张一宾，张怿．世界农药新进展 【M]．北京：化学工业出 版社 ，2006：63～64． 3刘长令．世界农药大全 (杀菌剂卷)【M】．北京：化学工业 出版社 ，2oOI6：117—149． 4姚巍，许天明．苯醚菌酯 (ZJ0712)的NMR研究 fJ1．浙 江化丁 ，2o06，37 (8)：1-3． 5张舒亚，周明 国．甲氧丙烯 酸酯类杀 菌剂的生 物学及应 用技术研究 【A1．周明国．中国植物病害化学防治研究 第三 卷 [C】．北京 ：中国农业科 学技 术出 版社 ，1999：1- 10． 6康立娟，韩秀英 ，马志强．嘧菌酯对三种蔬菜病害的毒 力防效及安全性研究 [J]．农药学学报 ，2004，6 (1)： 85～88． 7王文 兰．25％嘧菌酯悬浮剂 防治 黄瓜 白粉病 田间药效试 验 [J】．农药科学与管理，2005，26(12)：20~23． 8 Godwin J R，Anthony V M，Clough J M，et a1．ICIA5504： A Novel，Broad Spectrum，Systemic B—methoxyacry—late Fungicide[C】，Proc Brighton Crop Protect Conf-Pests and Diseases， 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