新型殺菌劑丙硫菌唑及其在水果上的應(yīng)用

姚周麟 吳韶輝 黃振東 平新亮 王天玉 林 媚

（浙江省柑橘研究所 臺州 318026）

丙硫菌唑（prothioconazole）是一種新型廣譜三唑硫酮類殺菌劑，對白粉病、赤霉病、紋枯病、銹病等有很好的防治效果，不僅具有很好的內(nèi)吸活性，優(yōu)異的保護、治療和鏟除活性，持效期長。其作用機理是抑制真菌中甾醇的前體羊毛甾醇或2，4-亞甲基二氫羊毛甾14位上的脫甲基化作用。2004年以來，其已在多個國家登記注冊，其中在美國、加拿大登記用于小麥、花生、蔬菜等多種作物上病害的防治。丙硫菌唑及其代謝產(chǎn)物硫酮菌唑（prothioconazoledesthio）均屬于手性化合物，其結(jié)構(gòu)式如圖1所示。

圖1 丙硫菌唑及其代謝產(chǎn)物硫酮菌唑的結(jié)構(gòu)式

1 丙硫菌唑及其代謝產(chǎn)物的防效和應(yīng)用

丙硫菌唑作為三唑類殺菌劑，具有較好的抗菌性。丙硫菌唑能抑制病原菌殼二孢疫病病菌種群[1]及孢子子囊萌發(fā)[2]、抑制鐮刀菌枯萎病（FHB）[3]小麥眼斑病菌[4]、小麥褐斑病菌、條銹病菌和葉銹病菌[5]。83%丙硫菌唑原藥對番茄葉霉病菌具有良好的抑制效果，其活性明顯高于95%苯醚甲環(huán)唑原藥；40%丙硫菌唑懸浮劑對番茄葉霉病具有良好的防治效果，且對番茄生長安全、環(huán)境和非靶標生物無不良影響[6]。

丙硫菌唑及其代謝產(chǎn)物硫酮菌唑?qū)Π咨钪榫檀?4-α-脫甲基酶（CaCYP51）均有活性[7]，能抑制CaCYP51的活性。硫酮菌唑比丙硫菌唑具有更高的殺真菌活性，R-丙硫菌唑和R-硫酮菌唑?qū)Σ≡囊种颇芰Ψ謩e是其S-對映異構(gòu)體的6.262和19.954倍[8]，低濃度的R-丙硫菌唑就能有效抑制致癌真菌毒素。丙硫菌唑的手性選擇性還體現(xiàn)在(-)-丙硫菌唑?qū)π←湷嗝咕⒌疚敛【?、大斑病菌、小麥鏈格孢菌和枯萎病菌的抗菌活性?+)-丙硫菌唑的高85～2768倍；(-)-丙硫菌唑?qū)Υ笮驮榈亩拘员?+)-丙硫菌唑高2.2倍；(+)-對映體和(-)-對映體對大型蚤和蛋白核小球藻的毒性具有協(xié)同作用，外消旋體對水生生物的毒性更大[9]。

另外，丙硫菌唑可促進塑料降解，形成微塑料，并能抑制微塑料對Cr，As，Pb和Ba的吸附，促進植株對Cu的吸附[10]。

2 丙硫菌唑的降解和代謝

在稻田環(huán)境中，丙硫菌唑會迅速代謝為硫酮菌唑，在水稻及植株中的半衰期為2.5～10.1 d[11]。噴施到土壤中的丙硫菌唑會迅速轉(zhuǎn)化為硫酮菌唑，且硫酮菌唑的殘留濃度隨時間的延長呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，丙硫菌唑的半衰期為5.3d[12]。孫星等研究表明丙硫菌唑及硫酮菌唑在小麥植株中降解動態(tài)符合一級動力學指數(shù)模型[13]，丙硫菌唑在3個不用地區(qū)的小麥植株中的半衰期分別為4.4d、1.8d和3.3d，而硫酮菌唑分別為6.2d、2.9d和6.0d。

田間自然條件下，Wang等發(fā)現(xiàn)土壤中R-丙硫菌唑優(yōu)先降解[14]，半衰期為6d內(nèi)，蚯蚓的存在能加速其降解，可提高土壤中降解的對映選擇性，S-丙硫菌唑被積累，Zhang等[15]的研究也證實了這一點。隨后在5種不同土壤中的實驗也表明R-丙硫菌唑均被優(yōu)先降解[16]，硫酮菌唑在丙硫菌唑降解過程中迅速形成，隨后硫酮菌唑?qū)τ钞悩?gòu)體緩慢降解，存在輕微的對映體選擇性，且有機物可以促進丙硫菌唑及其代謝產(chǎn)物的降解。

在溫室條件下，R-丙硫菌唑在番茄、黃瓜和辣椒中被優(yōu)先降解，硫酮菌唑?qū)τ丑w的濃度穩(wěn)定地增加到最大值，然后逐漸減少，其中S-硫酮菌唑在番茄和黃瓜中優(yōu)先降解，而R-硫酮菌唑在辣椒中優(yōu)先降解[17]。在大鼠肝微粒體中，丙硫菌唑沒有立體選擇性，而其代謝產(chǎn)物硫酮菌唑有顯著的立體選擇性代謝，酶動力學的結(jié)果表明硫酮菌唑?qū)τ丑w與CYP酶的特異性結(jié)合親和力不同[18]。

3 丙硫菌唑的毒理

丙硫菌唑可能會干擾甲狀腺激素和芳烴受體，并引起內(nèi)分泌干擾[19]。丙硫菌唑及其代謝產(chǎn)物硫酮菌唑具有內(nèi)分泌干擾作用，通過影響多種核激素受體的功能來破壞內(nèi)分泌系統(tǒng)的平衡，可能會影響人類的發(fā)育和生殖系統(tǒng)[20]。丙硫菌唑S-對映體比R-對映體具有更大的激素作用，其立體選擇性內(nèi)分泌干擾作用部分歸因于對映體特異性受體結(jié)合親和力。

丙硫菌唑?qū)Π唏R魚胚胎會產(chǎn)生一系列毒性癥狀，包括孵化抑制、體長縮短、心包囊腫和卵黃囊腫，引起明顯的脂質(zhì)過氧化和氧化損傷，參與脂質(zhì)代謝的代謝物和基因也表現(xiàn)出顯著變化[21]。斑馬魚胚胎暴露于0.85mg/L丙硫菌唑時，死亡率顯顯著加，孵化率顯著下降；濃度高于0.43mg/L時，發(fā)育形態(tài)異常，如心臟和卵黃囊水腫，脊柱彎曲，尾巴畸形，體長縮短和眼面積減少，胚胎的心率在暴露時間內(nèi)呈劑量依賴性降低[22]。硫酮菌唑在斑馬魚體內(nèi)的急性毒性是母體的3.5倍，S型丙硫菌唑和硫酮菌唑的攝取速率比R型高，R-硫酮菌唑優(yōu)先代謝[23]。丙硫菌唑?qū)Π唏R魚的毒性等級為中毒，在斑馬魚體內(nèi)具有中等生物累積效應(yīng)，因此在使用過程中，需要考慮其對水生生物的毒性和水生食物鏈的放大效應(yīng)[24]。

硫酮菌唑在陸生動物中毒性更高、更持久。丙硫菌唑比硫酮菌唑更易被吸收，使其在蜥蜴中的相對生物利用度低于硫酮菌唑。與丙硫菌唑相比，硫酮菌唑的半衰期較長，在蜥蜴中優(yōu)先積累。在所有組織中均觀察到丙硫菌唑和硫酮菌唑的S對映體富集。證明了硫酮菌唑的較高生物利用度和持久性，增加了其生態(tài)風險[25]。另外，長期暴露于常規(guī)/正常劑量的丙硫菌唑下，工蜂和蜂王不受什么影響[26]。

4 丙硫菌唑的健康風險評估

丙硫菌唑和硫酮菌唑的每日允許攝入量分別為每人0.05和0.01mg/kg，對育齡婦女的急性參考劑量分別為每人0.8和0.01mg/kg[12]。根據(jù)飲食風險評估的結(jié)果，7d的采樣間隔內(nèi)，在大米中的殘留水平對于中國不同人群的慢性和急性飲食風險處于可接受范圍內(nèi)[11]。

近年來，丙硫菌唑作為一種新穎的廣譜殺菌劑備受關(guān)注，但由于其代謝產(chǎn)物對操作人員存在健康風險，導致其在中國的使用和登記受到限制。將丙硫菌唑制備為具有緩慢釋放、可提高農(nóng)藥穩(wěn)定性等特點的緩釋制劑可有效改善其帶來的健康風險問題[27]。

5 丙硫菌唑的檢測方法

丙硫菌唑的外消旋檢測方法包括高效液相色譜法、液質(zhì)聯(lián)用法[28-29]、氣質(zhì)聯(lián)用法[30]和快檢法等。采用高效液相色譜法的定量限（LOQ）均為 0.05mg/kg[12，31-33]。

質(zhì)譜法是目前比較常用且檢出限更低的方法，陳倩娟等[31]采用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法，定量限為0.1mg/kg。采用QuEChERS-HPLC-MS/MS法，定量限可達到0.02mg/kg[13]。Dong等[11]利用UPLC-MS/MS法對丙硫菌唑在稻米、稻殼和水稻植株中的殘留進行分析，定量限小于0.01μg/g。Ivrigh等[32]開發(fā)了一種基于未修飾的銀納米聚合顆粒比色探針，在面粉和稻谷水等樣品中最低定量限為1.7ng/mL。Zhou等[33]提出了一種基于一步法金納米顆粒無標記比色法測定稻田水中丙硫菌唑的方法，檢出限為0.38μg/L。

丙硫菌唑及其代謝產(chǎn)物硫酮菌唑均為手性化合物，目前有多種手性柱實現(xiàn)了硫酮菌唑?qū)τ丑w的基線分離[34]。如手性柱Lux Cellulose-3在流動相乙腈/水（40/60）下結(jié)合UPLC-MS/MS同時拆分了食品和環(huán)境樣品中的丙硫菌唑及其代謝產(chǎn)物硫酮菌唑[15]。Zhang 等[16，18]進一步優(yōu)化實驗后，使用Lux-cellulose-1色譜柱手性分離了土壤和大鼠肝微粒體中的丙硫菌唑及其代謝物。Zhao等[35]采用Chiralpak IG柱，用HPLCMS聯(lián)用拆分了水果和蔬菜中的丙硫菌唑。Wang等[14]發(fā)現(xiàn)水相中加入0.1%的甲酸對改善丙硫菌唑的峰形有很大的影響，采用Chiralcel OD-RH柱，流動相為乙腈/水(80/20)能實現(xiàn)很好的拆分效果。正相拆分主要是利用超臨界流體色譜技術(shù)，Jiang等[36]采用EnantioPak OD柱，以CO2/2-丙醇（80/20，v/v）為流動相，測定了土壤和番茄中的丙硫菌唑?qū)τ丑w。Jiang等[17]采用Chiralcel OD-3色譜柱，以CO2-0.2%乙酸/5 mmol/L乙酸銨-2-丙醇（85/15，v/v）為流動相，在超臨界流體色譜-串聯(lián)三重四極桿質(zhì)譜儀上實現(xiàn)了丙硫菌唑及其代謝產(chǎn)物硫酮菌唑在番茄，黃瓜和辣椒中的手性分離。

6 丙硫菌唑在果樹上的應(yīng)用

丙硫菌唑在我國于2018年首次登記獲批，在柑橘及其他果樹上已陸續(xù)開展應(yīng)用。10mg/mL丙硫菌唑?qū)x果細菌性角斑病具有較好的防效，作為一種低毒高效的環(huán)境友好型藥劑在杧果生產(chǎn)中推廣[37]；20%丙硫唑懸浮劑500倍涂抹可以有效防治藍莓潰瘍病[38]；丙硫菌唑800倍液對金柑黑點型樹脂病也有較好的防效[39]。

目前，在我國申請?zhí)镩g試驗的丙硫菌唑產(chǎn)品較多，其中有許多復配產(chǎn)品，肟菌酯、戊唑醇、吡唑醚菌酯、異菌脲、嘧菌酯、氟嘧菌酯、精甲霜靈、多菌靈、咯菌腈+呋蟲胺等都參與到丙硫菌唑的復配中，其在果樹上的應(yīng)用仍有待進一步研究，或許在在今后的市場中引起更大的反響。