武福生

（山西省關(guān)帝山國有林管理局， 山西 文水 032104）

光活化殺蟲劑是一類光敏活性化合物，亦稱光活性化合物或光敏化合物，對于許多從事害蟲治理的人來說還是一個新名詞。它們是指在可見光和近紅外光區(qū)有較強吸收能力的一類有色化合物，化學(xué)家稱其為光敏劑。國內(nèi)關(guān)于光敏活性化合物用于害蟲治理的研究剛剛起步，很少有涉及該領(lǐng)域的文章。開展光敏活性化合物用于我國重大致災(zāi)害蟲治理的探索研究很有必要。利用光敏活性化合物殺蟲治害必將成為一種極具潛力的害蟲治理新技術(shù)。

1 光活化殺蟲劑概述及毒殺機理

1.1 類化合物

到目前為止，已經(jīng)報道具有光活化作用的染料主要是類化合物，供試?yán)ハx以衛(wèi)生昆蟲為主。Yoho和Weaver（1971）報道了家蠅經(jīng)幾種光活化毒殺處理后，在自然和人工光源照射下的死亡率以及不同照射時間對死亡率的影響。他們發(fā)現(xiàn)，經(jīng)堿性玫瑰精（0.625%）處理的幼蟲在太陽光下照射l h的死亡率為10%，2 h死亡率為100%，而未經(jīng)太陽光照射的死亡率為零。用玫瑰紅處理家蠅，在太陽光下照射l h、2 h、3 h的死亡率分別為 50%、70%、89%，照射時間增加死亡率也增加。此外，Krinsky 1979年報道，太陽光照射后死亡率略高于人工光源。此類光活化殺蟲劑的作用機理，是可見光能吸收后通過能量轉(zhuǎn)移產(chǎn)生單線態(tài)氧與細胞組成成分，包括代謝中間體、蛋白質(zhì)和膜作用，導(dǎo)致昆蟲的死亡。

1.2 呋喃香豆素類化合物

Berenbanum（1978）首先報道了呋喃香豆素類化合物對亞熱帶粘蟲Spodopterdamia幼蟲的光活化毒性，同時延長幼蟲化蛹的時間。她同時闡明呋喃香豆素的生物活性是由于DNA雙螺旋鏈與之交鏈以共價鍵形式和嘧啶相連。Berenbanum（1981）又報道了另一種呋喃香豆素類化合物Apgelicin能降低黑尾風(fēng)蝶的生長速率，并發(fā)現(xiàn)Xanthotoxin對這種昆蟲無毒，而Angelicin有毒。最近，Ivie（1983）發(fā)現(xiàn)黑尾風(fēng)蝶的申腸組織，未吸收Xanthotoxin之前，通過代謝已經(jīng)變成無毒物質(zhì)，Angelicin毒性高是由于它被水解的速度慢。

1.3 多元醌和金絲桃素類化合物

Yamazaki等 （1975） 報道了用Cercosporin處理的老鼠和細菌被光照后，死亡率增加；同時還發(fā)現(xiàn)了Cercosporin對植物組織也有毒害作用。Daub（1982a，1983a，1983）報道了這類化合物的作用機理，發(fā)現(xiàn)脂肪鏈上的脂類是其作用的靶標(biāo)，結(jié)果使膜的結(jié)構(gòu)和功能破壞，引起生物體死亡。單線態(tài)氧和過氧化物自由基不僅作用于膜，而且影響醇的正常代謝。

1.4 α-T

C-K、Wat等（1977）首先闡明了α-T作用機制和先前研究過的光活化物質(zhì)（呋喃香豆Furancoumarin）不同，α-T不作用于核酸而引起DNA鏈交鏈。α-T在光反應(yīng)中最重要的靶標(biāo)是膜組成部分，并且膜蛋白能被α-T 破壞。Bakker等（1979）探討了α-T光活化作用，結(jié)果證明α-T光活化作用必須有氧氣參與，而且量要足。

α-T作用機制的光化學(xué)原埋：紫外光提供光子，把能量傳遞給α-T，使其從基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)的α-T可能是單線態(tài)，也可能是三線態(tài)。而使基態(tài)三線態(tài)（氧分子非常特殊，它在基態(tài)時是三線態(tài)的，而有機化合物全部是單線態(tài)的）的氧被激發(fā)成單線態(tài)的氧使基質(zhì)即重要生物分子被氧化而遭到破壞甚至死亡。

2 光活化殺蟲劑特點

光活化殺蟲劑最顯著的特點是具有殺蟲的高效性和速效性。一個光敏活性化合物分子從基態(tài)吸收光子躍遷至激發(fā)態(tài)，再釋放能量回到基態(tài)大約需10 ms或更短時間。昆蟲食入光敏活性化合物后，暴露在光照下數(shù)小時便大量死亡。光活性化合物的另一重要特點是不易產(chǎn)生抗藥性。在昆蟲生命活動中，諸多代謝途徑或環(huán)節(jié)都需要氧的參與，因此光敏活性化合物產(chǎn)生的活性氧在昆蟲體內(nèi)生化作用位點很多，而昆蟲卻不易產(chǎn)生抗藥性。

光敏活性化合物還是一類對人畜安全且不污染環(huán)境的化合物。它們在黑暗環(huán)境中一般處于基態(tài)，非常穩(wěn)定，很少對生物體產(chǎn)生傷害。事實上，目前在化妝品、食物和藥物中被批準(zhǔn)使用的許多染料都屬于這類化合物。以常用光敏活性化合物殺蟲劑根皮紅（PhloxineB）為例，美國食品和藥物局規(guī)定每天接受量為1.25 mg/kg。當(dāng)用于殺蟲時，根皮紅的建議使用量只有農(nóng)藥馬拉硫磷的5%，對人畜的安全性超過馬拉硫磷的10萬倍。連續(xù)飼喂哺乳動物含1%根皮紅的食物2年，從觀察到病理測定都未發(fā)現(xiàn)副作用，長期皮內(nèi)注射也無明顯毒性。這些事實足以幫助消除人們對其安全性的疑慮，它自身不會對環(huán)境帶來殘留或污染。光敏活性化合物還有一個顯著特點，毒性可被光照激活和控制。光活性在黑暗環(huán)境中并不表現(xiàn)，但卻可被光照激活，并且隨光照強度增大毒性增強，這一類似毒性調(diào)控開關(guān)的特點是光活性化合物所獨有，對其深入研究和開發(fā)能為害蟲治理提出一種全新的策略。從以上特點可以看出，光敏活性化合物集化學(xué)農(nóng)藥的優(yōu)點于一身。它摒棄了化學(xué)農(nóng)藥的諸多副作用，再加上可被光照激活的特性，是一種比較埋想的治理害蟲的新途徑。它被用于害蟲治理的探索將開創(chuàng)一個全新的跨學(xué)科研究應(yīng)用領(lǐng)域。

3 國內(nèi)外研究歷史和現(xiàn)狀

光活性化合物主要被用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，尤其是人類癌癥的治療，被稱作光動治療。在害蟲防治中研究最多的是它們對衛(wèi)生害蟲的作用，通常被稱為光活化農(nóng)藥，屬于綠色農(nóng)藥一類。最初的主要防治對象是蚊蠅和蟑螂等衛(wèi)生害蟲。光活化殺蟲劑的嘗試性工作是Barbier,Schildmadher利用染料對家蠅進行實驗，Yohoeral用熒光素和幾種染料對家蠅進行實驗。20世紀(jì)90年代國外開始探索光活化殺蟲劑用于重要的農(nóng)林害蟲的治理。近年又有關(guān)于光敏化合物與微生物制劑聯(lián)合應(yīng)用的途徑。

國內(nèi)關(guān)于光活化殺蟲劑的研究比較滯后，1997年中國科學(xué)院化學(xué)研究所馬金石先生和中國農(nóng)科院植保所錢益新先生等合作測定光活化染料對粘蟲的殺傷效果，1999年開始與中國科學(xué)院動物研究所合作研究探索光敏活性化合物用于我國重大致災(zāi)害蟲治理的可行性。光敏活性化合物殺蟲在我國，將是一種很有潛力的害蟲治理新技術(shù)。

4 展望

遺憾的是，至今掌握光活化殺蟲技術(shù)的只是光化學(xué)家和醫(yī)學(xué)家，研究害蟲治理的工作者對其了解還很少，這點從已發(fā)表文獻選定的害蟲也可反映出來。無論蚊蠅、蟑螂等衛(wèi)生害蟲，還是小地老虎、南瓜十二星葉甲等鉆蛀性農(nóng)林害蟲，都不是喜歡生活在光照環(huán)境中的昆蟲種類，依賴光能殺蟲的光活性化合物在這些害蟲中的推廣應(yīng)用難免會受到影響。其實，農(nóng)林害蟲中生活在光照環(huán)境中的種類很多，譬如近年卷土重來的蝗蟲，出口蔬菜蘆筍上的十四點負泥蟲，果樹春天嫩梢上的額桃蚜，農(nóng)田中危害小麥的麥葉蜂等等。光活化殺蟲劑的運用，可在害蟲防治理論上，使傳統(tǒng)的以幼蟲為主的防治策略向以成蟲為主的防治策略傾斜，從而讓防治能起到事半功倍的效果；可使實現(xiàn)無公害、可持續(xù)的集約化農(nóng)業(yè)這一多年夙愿成為可能，從根本上改變害蟲防治中的過分依賴化學(xué)農(nóng)藥的局面，減緩由此導(dǎo)致的日趨嚴(yán)重的害蟲抗藥性和環(huán)境污染等一系列經(jīng)濟生態(tài)學(xué)問題，為未來農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。