杀虫剂及杀虫剂毒理.pdf

第三章杀虫剂及杀虫剂毒理木章内容主要讲解杀虫剂毒杀机理及各种常用杀虫剂的性质特点，作用方式，在生物体内(昆虫、植物)代谢，防治对象及使用方法。杀虫剂毒理(Insect Toxicology),主要研究各种杀虫剂对昆虫的毒杀机制和昆虫对杀虫剂反应的学科。它包括药剂对昆虫的穿透与分布，生物转化与排除，对靶标部位的作用，以及选择毒性与抗药性的关系等内容。第一节杀虫剂的穿透与在昆虫体内的分布一.杀虫剂进入昆虫体内的途径：杀虫剂进入昆虫体内的途径，也就是杀虫剂的作用方式(Mode of action of insecticide):指杀虫剂侵入昆虫体内的方式及达到作用部位的途径和方法。杀虫剂的杀虫作用，除本身毒剂外，首先必须以一定的方式侵入虫体，进入虫体内到达作用部位，然后才能在靶标部位(Target)起作用。因此了解杀虫剂的作用方式对科学使用农药，提高防治效果与经济效益，减少农药对环境的污染都有重要的理论意义和实用价值杀虫剂作用方式就是指杀虫剂进入虫体内途径，主要有：1.通过昆虫体壁进入：药剂与昆虫表皮或附节接触后，能够穿透体壁进入体内而达到作用部位，使昆虫中毒死亡。这种作用方式，称为触杀作用(Action of contact poisoning)。具有触杀作用的药剂，称为触杀剂。如常用的辛硫磷、对硫磷、溴氰菊酯、甲氰菊酯（灭扫利）。影响触杀作用的因素主要是昆虫表皮的构造与触杀剂的理化性质：(1)昆虫的体壁构造：我们学习过普通昆虫学，可知，昆虫体壁由表皮层、真表皮和底膜。表皮层来源于皮细胞分泌的非细胞质物质，硬化以后成为昆虫的外骨骼，这是节肢动物的重要特征，因而表皮层又可分为三层：（由外向内）（昆虫体壁构造图示）护蜡层：主要成分类脂和鞣化蛋白上表皮蜡层：含C25C34个碳原子的碳氢化合物（蜡质）表皮层角质精层：类脂、糅化蛋白外表皮儿丁质和蛋白质内表皮儿丁质和蛋白质由此可见，昆虫上表皮中所含蜡质、类脂及糅化蛋白质都是非极性化合物（疏水性物质）与水，没有亲和性。脂溶性强，水溶性弱，不易被水所湿润。任何一种杀虫剂在穿透昆虫体壁时，首先必须在昆虫体壁上湿润展布。否则，药剂就会聚集呈水珠状，从昆虫体壁上滚落下来而流失。还有一些昆虫如蚧螨类害虫，体壁上由于覆盖了较厚死亡蜡质药剂，更不易湿润。(2)杀虫剂的理化性质：药剂与昆虫体壁的亲和性，主要取绝于农药加工中所采用的乳化剂、湿展剂及溶剂的作用。乳化剂和湿展剂的表面活性作用，可使药剂很容易在昆虫体壁上湿润与展布，溶剂的作用可溶解昆虫上表皮中的蜡质类脂及鞣华蛋白质，并携带药剂穿过上表皮。昆虫体壁的外表皮、内表皮都是由几丁质和蛋白质组成的，为亲水性物质，可允许极性化合物通过。(动画)任何一种触杀剂在穿透体壁时都要有这样一个过程：药剂必须首先在昆虫体壁上湿润展布，药剂具有的脂溶性药溶解上表皮的蜡质及类脂，并携带药剂穿过上表皮。药剂具有的水溶性可通过外表皮、内表皮和底膜，最后达到作用部位，才能发挥良好的触杀作用。因此，具有触杀作用的杀虫剂必须要有水溶性和脂溶性。除此之外，由于昆虫体壁构造的差异，使得昆虫体躯硬化程度不一致。因此，杀虫剂对昆虫体壁的穿透速率不同，昆虫的中毒速度也不同。下列部位药剂容易穿透且昆虫容易中毒：节间膜、触角、足等薄膜处，药剂易通过。昆虫的感觉部位，药剂易侵入。药剂入侵的部位离脑和体神经愈近，中毒愈快。幼虫不同的龄期药剂进入速度不同，幼龄幼虫体壁及刚脱过皮的幼虫，药剂易于入侵。幼虫脱皮前，新旧表皮之间有脱皮液（含有各种酶类），药剂不易通过。因而，杀虫剂作毒力测定时，要选择刚脱过皮的3一4龄幼虫。2.通过昆虫口器进入：药剂随食物经昆虫口器进入消化道中被中肠吸收，通过循环系统到达作用部位所引起昆虫中毒致死的作用方式，称胃毒作用(Action of stomach poisoning)。有胃毒作用的药剂称胃毒剂，如有机磷的敌百虫，菊酯类农药等。胃毒剂的胃毒作用应具备以下两个条件：(1)昆虫嗜食而不引起呕吐或腹泻：因昆虫呕吐，腹泻是一种自我解毒方式，可降低胃毒作用的效果，如有一种夜盗蛾幼虫取食含有砷酸钠的毒饵后，由于中肠肌肉收缩而停止取食将已吞食的毒饵呕吐出来，同时刺激消化道内分泌液增多。在消化道的毒饵成水泻状排出体外，菊酯内农药对多数昆虫有呕吐现象。夜蛾科的幼虫对无机杀虫剂也有呕吐现象。(2)药剂随食物进入消化道可被溶解吸收：这本身与药剂的分子量在消化液中的溶解度、解离度等性质有关。昆虫体内消化液的酸碱度也是决定药剂能否被吸收的重要因素。如：巴黎绿、氟化钠、氟硅酸在鳞翅目的一些幼虫消化道内，吸收量较少，是因为这些幼虫体内消化液的PH=9.2一9.7。解离度大，不易透入。蝗虫体内，消化液PH为68，吸收较多，胃毒作用强。除此，昆虫体内还有很多消化酶可分解胃毒剂使其无毒，如夜峨类幼虫的脂肪酸可分解菊酯类农药，而有机磷药剂则可抑制消化酶而增加胃毒作用效果。理想的胃毒剂应该是分子量小、溶解度大、解离度小。(3)含有杀虫剂的食物对昆虫无忌避，无拒食作用：昆虫的感化器对化学药剂很敏感，但感化性依化学物质种类不同而有差异：一般昆虫对无机物感觉能力差，对有机合成的陈类杀虫剂，鳞翅目幼虫有拒食作用。昆虫对有机合成的杀虫剂反应差别较大，对有些有机合成药物感化性很弱。昆虫的味觉作用很强，药剂若在食物中含量过高，会立即产生拒食作用。因此，在杀虫剂胃毒作用测定中和配制毒饵诱杀昆虫时，药剂浓度不宜过高。有一个值得思考的问题：为什么具有触杀作用的药剂也可通过昆虫消化道的前后肠而发生胃毒作用？从昆虫的胚胎学可知：昆虫的消化道的前、后肠和体壁来源相同，都是由胚胎发育前端的外胚层发育而来。前、后肠是体壁内陷而形成的，所以这就是其有触杀作用的药剂也可通过昆虫消化道的前后肠而呈胃毒作用。真正的胃毒剂应该是进入消化道后通过中肠（中肠是昆虫在真正的胃，它是由内胚层发育而来)，对于杀虫剂的胃毒作用方式没有严格的划分，只能是以凡是能通过口器，进入消化道中，通过前、中、后肠致死昆虫的都称为胃毒剂。把药剂能否通过中肠也就忽略了。在昆虫的消化道中，前后肠有利于水分吸收，中肠肠壁较柔软，容易蠕动有利于食物消化吸收，有利于亲水性物质穿透肠壁。从研究乐果及乐果类似物发现，药剂穿过中肠的能力与药剂本身的急性呈正相关，即药剂亲水性越强，对中肠穿透能力越强。3.通过呼吸道进入：杀虫剂气化所产生的有毒气体，通过昆虫的呼吸系统进入体内，使昆虫中毒致死的作用方式称胃毒作用(action of fumigant poisoning)。具有熏蒸作用的杀虫剂称熏蒸剂。如溴甲烷、氯化苦、磷化铝、硫酰氟等等。该途径只对粮仓害虫，部分卫生害虫而言。田间仅用于茂密的森林及作物中，烟剂也可通过呼吸道进入虫体内。昆虫的气管也是由体壁内陷形成的，因此气管的内壁与表皮构造相同。气门是体壁内陷时的开口，可挥发的药剂通过气门、气管、支气管、微气管，最后达到血液而挥发毒效。杀虫剂通过呼吸道进入体内是一条捷径，该途径最短、最快。熏蒸剂药在密闭条件下使用，药剂才能迅速气化，以便能够在较短时间内使用气体，达到杀虫的有效浓度。熏蒸剂是以气体状态起作用的。因此，他同昆虫的接触效率，防治效率均高于喷雾法。因气体分子在空间有很强的运动能力，可自行扩散到空间的任何一个角落，田间使用熏蒸剂必须选择晴天。高温下用药剂有利于药剂气化，可取得良好的效果，但残效期会相应的缩短。影响熏蒸作用的因素主要有：(1)昆虫对药剂没有忌避作用：如梨园蚧对氰氢酸的抗药性就是关闭气门，蝗虫遇到氰氢酸所产生的自卫反应就是关闭气门。(2)为了提高熏蒸效果，可在药剂中加入促进昆虫气门开放的化学物质。因昆虫气门的开办结构是由化学刺激神经冲动控制气门肌实现的，加入乙酸乙酯促进气门开放，熏蒸效果剧增，增加CO2浓度，可提高昆虫呼吸频率，提高熏蒸效果。因此，一般使用熏蒸剂防粮仓害虫时，常在药剂中混入C02气体。除以上三个主要途径外，杀虫剂还有以下作用方式：4.内吸作用：杀虫剂被植物根、茎、叶吸收后，可在植物体内运转或转化成为毒性更大的物质。昆虫取食带毒的茎叶而发生的中毒作用称为内吸作用。具有内吸作用的药剂称为内吸剂，如氧乐果、久效磷等。这主要指用于防治刺吸式口器所使用的内吸剂，有时把该作用方式归为胃毒作用中。理想的内吸剂主要具备以下过程：植物吸收药剂药剂在植物体内转移（或转化为毒性更大的物质）经过一个作用时期后代谢为无毒化合物。（动画）植物的根、茎、叶均有吸收作用，因而内吸作用发生的途径很多。通过土壤处理、根区施药根根等茎杆包扎、茎杆涂抹茎杆茎杆注射叶片主要通过喷雾法进入植物体内的内吸性药剂，主要是向定性传导，即随蒸腾液流向上传导，故内吸性药剂根施比叶施效果好，另外，叶部处理的药剂向下传导的量较少，内吸剂也要做到均匀喷布。有些杀虫剂在植物叶片上仅能定量渗入到组织内，而不能在体内输导，这种方式不是内吸剂，而是内渗作用。5.药剂的杀卵作用(ovicidal action)药剂与虫卵接触后，进入卵内阻止卵（胚胎）的正常发育，降低卵的卵化率或直接作用于卵壳使幼虫或虫胚中毒死亡，这种作用方式成杀卵作用。有杀卵作用的药剂称杀卵剂。有些害虫如果树食心虫、棉铃虫、梨星毛虫等钻柱型、卷叶型等隐蔽害虫。若在卵期内不及时防治就会给以后的防治带来困难，因此可使用杀卵剂宜在害虫成虫产卵前后使用，阻阻止卵发育或杀死虫卵。昆虫的卵对杀虫剂或外界恶劣环境有较强的抵制力。主要是虫卵外有一层保护层，许多有效的杀虫剂很少有杀卵作用，就是因为不能穿透卵壳。昆虫卵壳的构造与表皮不同，它是由卵母细胞分泌出来的（即卵巢管中的卵母细胞）卵壳分为两层：抗性外卵层：由蛋白质与脂肪组成软内卵壳：由蛋白质组成，这一层有许多小孔，称卵孔。卵壳构造复杂。由S键和H键(-s-H)交叉联结形成的蛋白质构造。杀卵剂应具备如下作用方可起到杀卵作用：使卵壳硬化与钙化，胚胎干死：如石灰硫磺合剂具有该作用。包围卵壳，阻碍胚胎呼吸，积累有毒代谢物质，使卵室息致死，如一些油剂对蚊卵、叶螨卵和苹果小卷蛾卵的作用。通过呼吸孔、授精孔进入卵壳内，有些杀卵剂如苯甲酚、二硝苯酚可通过呼吸孔、授精孔或穿透卵壳保护层进入卵内使卵内蜡质溶化，渗透入卵黄膜，使卵中毒，胚胎发育停止而致死。药剂对初孵幼虫有毒：当卵壳喷布药剂后，初孵化若虫爬过卵壳接触药剂而死亡，如久效磷防棉铃虫卵，主要是杀死初卵幼虫。药剂进入卵内，只要穿透卵黄膜，才能发挥杀卵作用，如将二十八星瓢虫卵、蜚蠊、蝗虫卵浸入石油，油内透入卵壳。但不能穿透卵黄膜，因而杀卵作用不够强。因此在研究杀虫剂的杀卵作用时，首先应考虑如何破坏或进入卵壳的保护层，再穿透卵黄膜，使卵中毒死亡。(略讲或根据情况不讲)一些特异性农药的杀虫作用，主要其有以下作用方式：驱避作用(Repellent action):药剂本身无杀虫能力，但可驱散或使害虫驱避远离施药区，达到不危害作物的目的。