农药学农药学 杀虫剂篇杀虫剂篇 昆虫学系 梁沛 植保楼241 Tel 62731306 liangcau 什么是杀虫剂 insecticide 第一节 杀虫剂发展历史与现状 YearYearPesticidePesticide 1000 BC1000 BC希腊希腊人燃烧人燃烧硫磺以除室内跳蚤硫磺以除室内跳蚤 100 BC100 BC罗马人用黎芦控制田鼠罗马人用黎芦控制田鼠 900900中国人用砷化物中国人用砷化物防治防治园林园林害虫害虫 16691669西方人开始用硫磺和蜂蜜的混合物诱杀蚂蚁西方人开始用硫磺和蜂蜜的混合物诱杀蚂蚁 17251725在在南美南美鱼藤酮鱼藤酮rotenonerotenone被用作鱼毒剂被用作鱼毒剂 17631763从烟草中粗提的烟碱从烟草中粗提的烟碱nicotinenicotine被用于防治害虫被用于防治害虫 1800 s1800 s除虫菊素除虫菊素pyrethrinpyrethrin首先在亚洲应用首先在亚洲应用 18481848鱼藤酮开始鱼藤酮开始作为杀虫剂作为杀虫剂使用使用 18581858除虫菊在美国被首次用来防治害虫除虫菊在美国被首次用来防治害虫 1 1 早期的天然杀虫剂早期的天然杀虫剂 第一节 杀虫剂发展历史与现状 YearYearPesticidePesticide 18671867巴黎绿 一种不纯的亚砷酸铜 在美国用于马铃薯甲虫的防巴黎绿 一种不纯的亚砷酸铜 在美国用于马铃薯甲虫的防 治 治 19001900年成为第一个立法的杀虫剂年成为第一个立法的杀虫剂 18871887氢氰酸被用于昆虫标本馆熏蒸除害氢氰酸被用于昆虫标本馆熏蒸除害 19391939Paul Paul M ller M ller 发现了发现了DDTDDT的杀虫活性的杀虫活性 1874 1874年由年由ZeidlerZeidler合成合成 1940 501940 50有机氯杀虫药剂快速发展和应用 如艾氏剂 狄氏剂等有机氯杀虫药剂快速发展和应用 如艾氏剂 狄氏剂等 19441944Schrader Schrader G G 合成合成了对硫磷了对硫磷 1950 s1950 s出现氨基甲酸酯类杀虫剂出现氨基甲酸酯类杀虫剂 19631963第一个甲脒类杀虫剂杀虫脒 第一个甲脒类杀虫剂杀虫脒 dichlormeformdichlormeform 由 由Schering Schering A GA G合成 合成 1970 s1970 s拟除虫菊酯类拟除虫菊酯类杀虫杀虫剂剂迅速发展 迅速发展 2 2 杀虫剂系统科学的研究杀虫剂系统科学的研究 3 高毒杀虫剂的低毒化改造 不对称型 磷酸酯及杂环有机磷的开发 丙硫磷 丙溴磷 毒死蜱 嘧啶氧磷等 克百威 丁硫克百威 丙硫克百威 灭多威 硫双灭多威 4 结构新颖 高效低毒杀虫剂的开发 氯化烟碱类杀虫剂 吡虫啉 啶虫脒等 吡啶类杀虫剂 吡蚜酮 吡咯类杀虫剂 溴虫腈 苯甲酰基脲类 除虫脲 氟啶脲 多元大环内脂类 阿维菌素 多杀菌素等 如双酰肼类 虫酰肼 甲氧虫酰肼 呋喃虫酰肼等 双酰胺类 氯虫苯甲酰胺 氟虫双酰胺 氰虫酰胺 第一节 杀虫剂发展历史与现状 1970 s 今 5 基因工程杀虫剂的开发 杀虫蛋白 Bt毒素 杀虫基因 小分子RNA 第一节 杀虫剂发展历史与现状 转基因杀虫植物 杀虫药剂的发展方向杀虫药剂的发展方向 杀生 控制杀生 控制 高毒 低高毒 低毒毒 无毒无毒 广谱 广谱 高选择性高选择性 第二节 杀虫剂的分类 进入虫体的方式 作用机制 化学结构 依据依据 杀虫药剂的分类 依据进入虫体的方式 胃毒剂 Stomach poisons 触杀剂 Contact poisons 熏蒸剂 Fumigant poisons 一 作用于神经系统的药剂 神经毒剂 胆碱酯酶抑制剂 有机磷酸酯 氨基甲酸酯 乙酰胆碱受体抑制剂 烟草碱 巴丹类 轴突部位传导抑制剂 有机氯 除虫菊及拟除虫菊酯 章鱼胺等突触传导抑制剂 甲脒类 杀虫脒 二 作用于呼吸系统的药剂 SH基酶的抑制剂 无机砷 线粒体电子传递抑制剂 鱼藤酮 氢氰酸 硫磺 杀螨 三羧酸循环抑制剂 氟乙酰胺 杀虫药剂的分类杀虫药剂的分类 按作用机制分 按作用机制分 三 调控昆虫生长发育的药剂 保幼激素类似物 蜕皮激素类似物 几丁质合成抑制剂 四 行为控制剂 性外激素 报警外激素 引诱剂 驱避剂 五 核酸合成抑制剂 化学不育剂 杀虫药剂的分类杀虫药剂的分类 按作用机制分 按作用机制分 杀虫药剂的分类 按结构分 1 有机氯类杀虫剂 2 有机磷类杀虫剂 3 氨基甲酸酯类杀虫剂 4 拟除虫菊酯类杀虫剂 5 沙蚕毒素类杀虫剂 6 新烟碱类杀虫剂 7 吡咯 吡唑和吡啶类杀虫剂 8 苯甲酰基脲类和嗪类杀虫剂 9 双酰胺类杀虫剂 10 激素类杀虫剂 11 生物源杀虫剂 12 基因工程杀虫剂 13 第三节 杀虫药剂进入虫体的 途径及其穿透性 3 1 3 1 杀虫药剂侵入虫体的途径杀虫药剂侵入虫体的途径 3 2 3 2 杀虫药剂对昆虫表皮的穿透杀虫药剂对昆虫表皮的穿透 3 3 3 3 杀虫药剂对卵壳的穿透杀虫药剂对卵壳的穿透 3 4 3 4 杀虫药剂对消化道的穿透杀虫药剂对消化道的穿透 3 5 3 5 杀虫药剂在虫体中的分布杀虫药剂在虫体中的分布 14 3 1 杀虫药剂侵入虫体的途径 1 由口进入 通过消化道 胃毒剂 内吸 剂 2 由体壁进入 触杀剂 3 由气门经气管进入 液体触杀剂 油剂 熏蒸剂 15 3 2 杀虫药剂对昆虫表皮的穿透 1 影响杀虫药剂到达靶标的因素 2 昆虫表皮的构造 3 表皮构造对药剂穿透的影响 4 杀虫药剂的性质药剂对穿透性的影响 5 溶剂和助剂对药剂穿透的影响 1 1 影响杀虫药剂达到靶标的因素 影响杀虫药剂达到靶标的因素 杀虫药剂 体壁 靶标 脂肪不活化储藏 解毒代谢 活化 初级代谢 次级代谢 内部阻隔层 酶底物竞争作用 排泄 17 2 表皮构造对药剂穿透的影响 l l 昆虫表皮的附属物 昆虫表皮的附属物 刺 毛多 可减少药剂刺 毛多 可减少药剂 与表皮的接触机会 如灯蛾 毒蛾等的幼虫与表皮的接触机会 如灯蛾 毒蛾等的幼虫 18 2 表皮构造对药剂穿透的影响 l l 昆虫昆虫上表皮分泌的蜡上表皮分泌的蜡层层 19 2 表皮构造对药剂穿透的影响 l l 昆虫上表皮的性质 昆虫上表皮的性质 耐水 强酸 不耐强碱 l l 昆虫外表皮的骨化程度昆虫外表皮的骨化程度 l l 昆虫表皮的昆虫表皮的厚度厚度 昆虫不同部位表皮的厚度不同 昆虫不同部位表皮的厚度不同 药剂的穿透能力就药剂的穿透能力就 不同 不同 气门 胸足 腹足 节间膜 臀足 一般表皮 20 护蜡层 角质精层 蜡层 昆虫表皮的构造昆虫表皮的构造 21 3 杀虫药剂的性质对穿透的影响 1 脂溶性 一定范围内与穿透性成正比 2 药剂的解离度 一般与穿透性成反比 如硫酸 烟碱的触杀毒性不如烟碱 但二 者的注射毒性相似 穿透性 药剂的脂溶性 22 l上表皮为脂溶性 内表皮有一定亲水性 l一般药剂的区分系数大 其穿透力就大 3 药剂的区分系数 区分系数 Partition coefficient 即药剂在正辛醇与水中的分配系数 23 但也有相反的报道 表2 3 点滴处理美洲大蠊后区分系数与药剂穿透力的关系 杀虫药剂区分系数穿透半时 min DDT 3161584 狄氏剂 64320 对硫磷 4 0655 乐果 0 3427 24 4 药剂的表面张力 5 药剂与昆虫表皮的亲和力 3 杀虫药剂的性质对穿透的影响 25 4 溶剂和助剂对药剂穿透的影响 1 溶剂 甲苯 二甲苯 乙苯 丙酮等 2 助剂 乳化剂 非离子乳化剂 阴离子乳化剂 渗透剂 促进药剂进入昆虫内部 润湿剂 降低液 固表面张力 增加药液对固 体表面的接触 矿物油作为杀虫剂的应用 26 溶剂和助剂对穿透的影响 1 增加脂溶性 2 降低表面张力 3 扰乱蜡层分子的排列 4 破坏表皮内蛋白质 27 3 3 杀虫药剂对卵壳的穿透 卵壳卵壳 卵黄膜卵黄膜 几丁质 蜡质层几丁质 蜡质层 内卵壳内卵壳 蛋白质蛋白质 外卵壳外卵壳 蛋白质 脂肪蛋白质 脂肪 卵卵 孔孔 石硫合剂石硫合剂 油剂油剂 不进入不进入 卵内卵内 药剂药剂 28 3 4 杀虫药剂对消化道的穿透 肠的构造 前 中 后肠肠的构造 前 中 后肠 药剂能否穿透消化道进入循环系统 主要取决药剂能否穿透消化道进入循环系统 主要取决 于药剂是否能溶解于消化液中 也就是说 药于药剂是否能溶解于消化液中 也就是说 药 剂与消化液的酸碱性是否一致 剂与消化液的酸碱性是否一致 昆虫中肠的昆虫中肠的pHpH一般为一般为6 6 8 8左右左右 鳞翅目幼虫鳞翅目幼虫中肠中肠一般一般pHpH值为值为9 9 10 5 10 5 29 杀虫药剂穿透运转的三种学说 1 药剂 表皮 血淋巴 靶标 2 药剂 表皮 沿蜡层扩散 气管系统 3 药剂 表皮 几丁质片层横向扩散 神经末梢 神经系统 30 3 5 杀虫药剂在虫体中的分布 杀虫药剂杀虫药剂 表皮表皮 消化道消化道 血淋巴血淋巴药剂药剂 血浆中血浆中 的蛋白质的蛋白质 随血淋巴循环送到虫体随血淋巴循环送到虫体 各个组织器官各个组织器官 到达靶标部位到达靶标部位 与蛋白结合贮存与蛋白结合贮存 31 决定杀虫药剂在虫体各组织分布量的因素 1 穿透率 Rate of penetration 2 生物转化率 Rate of biotransformation 3 排泄率 Rate of excretion 32 杀虫药剂进入昆虫体内后的假想曲线 速率 时间 P D 真正起作用的药 量 且须 对昆 虫的致死剂量 33 杀虫药剂进入昆虫体内后的假想曲线 速率 时间 P A D 真正起作用的药 量 且须 对昆 虫的致死剂量 34 硫代型有机磷药剂的活化硫代型有机磷药剂的活化 P RO RO S X P RO RO X O 硫代型有机磷 氧化型有机磷 35 小 结 一种药剂要获得最好的毒性应该是能 迅速穿透体壁 很容易地从表皮区分布 到淋巴区 然后从血淋巴到神经组织 最好不分布到脂肪 肠 马氏管等组织 或器官 因为这些部位经常具有解毒作 用 第四节 与神经毒剂有关的 昆虫神经生理 现在使用的大多数药剂属神经毒剂 神经生理学的生命过程是神经毒神经生理学的生命过程是神经毒 剂作用的基础剂作用的基础 37 1 1 昆虫的神经系统昆虫的神经系统 中枢神经系统 外周神经系统 交感神经系统 脑 腹神经索 感觉神经纤维 运动神经纤维 38 神经细胞和突触 轴状突 树状突 神经细胞体 突触突触 39 神经冲动的传导方式 1 轴突传导 信号沿轴状突传导 2 突触传导 信号在神经细胞间传导 静息电位 resting potential 定义 指神经膜在静止时 由于膜的选择通透 性和离子分布的不均匀 形成的膜外为正膜内 为负的跨膜电位差 2 轴突传导 41 静息电位的形成 1 1 胞外液中 高胞外液中 高 Na Na 低 低 K K ClCl 等 等 2 2 胞内液中 低胞内液中 低 Na Na 高 高 K K ClCl 和有机阴离子等和有机阴离子等 3 3 NaNa 不能不能自由进出 自由进出 K K 可可自由进出 因而由内向外扩散自由进出 因而由内向外扩散 使膜内相对留下较多阴离子 导致膜内外出现电位差 使膜内相对留下较多阴离子 导致膜内外出现电位差 4 4 当离子浓度与电场强度形成动态平衡时 当离子浓度与电场强度形成动态平衡时 K K 停止扩散停止扩散 此时膜内外的电位差称为 此时膜内外的电位差称为静息电位静息电位 42 动作电位及其在轴突上的传导 n动作电位 action potential n一定强度的刺激可使神经细胞膜对Na 的通透性发 生改变并在瞬间达到最大值 在电位差和离子浓度 的作用下 Na 迅速进入膜内 产生一个向内的电 流 使该区域的神经细胞膜电位上升 即产生一个 动作电位 n动作电位具有明显的阈值 是一个全或无的反应 43 几个概念 n n极化极化 polarizationpo