十六元大环内酯类化合物是作物害虫、家畜寄生虫防治的重要药剂，阿维菌素 (abamectin) 是其典型代表^[1]。阿维菌素是链霉菌 Streptomyces avermitilis MA-4680 的发酵产物，已广泛用于双翅目、同翅目、鞘翅目和鳞翅目害虫及多种害螨的防治，具有高效、广谱特点。但由于长期、单一使用，许多害虫和叶螨对阿维菌素已产生不同程度的抗药性。为开发活性更好、安全性更高的农药新品种，对阿维菌素进行结构改造，研发新一代大环内酯化合物一直是国内外研究热点。目前已商品化的阿维菌素衍生物有埃玛菌素 (emamectin)^[2]、伊维菌素 (ivermectin)^[3]、米尔贝霉素 (milbemycin)^[4]和多拉菌素 (doramectin)^[5] 等。改造后的新化合物在防治范围、杀虫活性以及对人、畜及环境的毒性等方面均有所改善。

本课题组与浙江海正药业有限公司合作，通过对阿维菌素产生菌 (ATCC No:31267) 和米尔贝霉素产生菌 (CGMCC No.7677) 的基因进行改造，构建出了新的工程菌，并从该工程菌产生的代谢物中分离出了新的大环内酯化合物——天维菌素，分子结构如图式1所示。当 R=CH₃ 时，命名为天维菌素 A (TVMs A)，当 R=C₂H₅ 时，命名为天维菌素 B (TVMs B)，A 和 B 的质量比为 3:1^[6]。

为明确天维菌素的杀虫杀螨活性，笔者分别采用药膜法、小叶碟添加法、饲料混药法、浸渍法和叶片浸渍法、玻片浸渍法、叶碟喷雾法测定了其对小菜蛾、粘虫、棉铃虫、松材线虫和朱砂叶螨的室内毒力，并采用温室盆栽试验测试了其对朱砂叶螨的防效。

图式 1

Scheme 1

图式 1 天维菌素、阿维菌素和米尔贝霉素结构式 Scheme 1 Structure of tenvermectin, avermectin and milbemycin

朱砂叶螨 Tetranychus cinnabarinus、粘虫 Mythimna separate Walker、小菜蛾 Plutella xylostella 和棉铃虫 Helicoverpa armigera Hübner (由浙江省化工研究院提供)，在生物农药高效制备技术国家地方联合工程实验室人工气候室中，分别于蚕豆苗、萝卜苗^{[7, 8]}和玉米苗上采用人工饲料^[9]培养，培养条件为 26 ℃ ± 1 ℃、相对湿度 65%～75%，光周期14 h/d。松材线虫 Bursaphe-lenchus xylophilus (由生物农药高效制备技术国家地方联合工程实验室提供)，采用番茄灰葡萄孢 Botrytis cinerca 培养^[10]后于人工气候培养箱 (26 ℃ ± 1 ℃、相对湿度 50%～75%) 中进行扩大培养。

90.9% 天维菌素 (tenvermectin)[m(TVMs A)：m(TVMs B)=3:1]、96% 阿维菌素 (abamectin)、95% 米尔贝霉素 (milbemycin)[m(A3): m(A4)=3:7]，91.9% 伊维菌素 (ivermectin) 原药和 90%多拉菌素 (doramectin) 原药，均由浙江海正药业有限公司提供；95% 埃玛菌素 (emamectin) 原药，由石家庄伊宏化工有限公司提供。其他试剂均为分析纯。

制剂配制：分别准确称取天维菌素、阿维菌素、多拉菌素和米尔贝霉素原药，以甲醇为溶剂，烷基酚聚氧乙烯醚 (OP10) 为乳化剂，配制成质量分数为 0.5% 的乳油制剂 (原药0.5 g，甲醇 95.5 g，OP10 4.0 g)，备用。

仪器设备：Potter喷雾塔 (英国Burkard仪器公司)；SZ2-LGB奥林巴斯解剖镜 (中国上海赖氏科技有限公司) 等。

参考文献^[11]方法。将叶面生长健康的蚕豆苗制作成直径 2 cm 的叶碟，每叶碟上接种约 40 头生理状态一致的雌成螨，并在培养皿内放入少许清水保湿。2 h 后镜检，定殖后保证每片叶面至少有 30 头试虫。将 0.5% 的各供试药剂乳油用蒸馏水稀释成含有效成分分别为 0.002 5、0.005、0.02、0.05 和 0.1 mg/L 的药液，将已经制做好的叶碟在每个浓度的药液中浸渍 10 s，每浓度设 3 个重复。以清水为对照。待药液晾干后置于人工气候室 (26 ℃ ± 1 ℃，相对湿度 65%～75%，光周期14 h/d) 培养。24 h 后镜检，用毛笔尖轻触虫体，完全不动者判定为死亡，计算校正死亡率。

参考FAO的方法^[12]并加以改进。将龄期一致、活动好及体色鲜明的雌成螨粘在载玻片上，每个载玻片粘 40 头左右，2 h 后镜检，除去不活泼虫体。将粘有虫体的载玻片于各浓度药液中浸渍 10 s，每处理设 3 个重复。以清水处理为对照。24 h 后镜检，计算死亡率。

参照叶碟喷雾法^[13]进行。用毛笔将雌成螨接种到长势一致的盆栽蚕豆苗上，每片接种 45 头，待叶螨定殖后 (2 h)，使用 Potter 喷雾塔，分别用 0.012 5、0.025、0.05、0.1 和 0.2 mg/L 的天维菌素和阿维菌素药液进行喷雾处理。每浓度约喷施 4 mL，每浓度为 1 个处理，每处理设 3 次重复。将处理后的蚕豆苗置于人工气候室内 (条件同 1.2.1.1 节) 培养，分别于 1、3、5 和 7 d 检查叶螨存活数，计算校正死亡率和 LC₅₀ 值。

采用 Wright 和 Ismail 的药膜法^{[14, 15]}。将 0.5% 的各乳油用蒸馏水稀释成含有效成分分别为 25、50、100、200 和 250 mg/L 的药液，洗净的小白菜叶片晾干后剪成直径为 5 cm 的圆片，在各供试药液中浸渍 20 s 后取出，凉干后置于底部铺有保湿滤纸的培养皿 (d=9 cm) 中，随即接入饥饿 2 h、健康、均匀的小菜蛾 3 龄幼虫。每处理设 3 个重复，每重复 20 头试虫。以清水处理为对照。48 h 后检查虫体死亡情况，计算校正死亡率和 LC₅₀ 值。

采用张兴等^[16]的小叶碟添加法。玉米叶片分别在 15、25、50、100和200 mg/L 的天维菌素、阿维菌素和米尔贝霉素稀释药液中浸渍 20 s，置于滤纸上，待药液晾干后置于培养皿中饲养粘虫，以清水处理为空白对照。将培养皿置于 (25±1) ℃ 的培养箱中，48 h 后检查粘虫的死亡数，计算校正死亡率和 LC₅₀ 值。

采用浸渍法^{[18, 19]}。以蒸馏水分别将 0.5% 的天维菌素、阿维菌素和米尔贝霉素乳油稀释成有效成分分别为 0.5、1.0、2.0、5.0和10.0 mg/L 的药液。将松材线虫悬浮液用水稀释至每 90 μL 含 100 条左右。移取不同质量浓度药液 10 μL，加入到 96 孔板内，再加入 90 μL 线虫悬浮液。每浓度为 1 个处理，重复 3 次。以蒸馏水为对照。将 96 孔板置于 25 ℃ 的恒温箱中培养。24 h 后镜检统计线虫的死亡，计算校正死亡率和 LC₅₀ 值。线虫死活判定方法：凡运动者或虫体呈“S”形、卷曲形、波浪形者均判为活虫；凡不运动且虫体呈“J”形或“C”形、体壁无折光性者均判定为死虫^[20]。

所有试验结果均采用 SPSS 18.0 软件分析模块中方差分析邓肯氏新复极差检验法 (DMRT) 进行统计分析。

测定结果(表 1)表明：由叶片浸渍法和玻片浸渍法测得的天维菌素对朱砂叶螨雌成螨 24 h 的 LC₅₀ 值分别为 0.005 1 和 0.008 9 mg/L，均低于其他 3 种对照药剂，助剂对照无杀虫活性；4 种药剂的 LC₅₀ 值由大到小依次为多拉菌素＞米尔贝霉素＞阿维菌素＞天维菌素。表明天维菌素对朱砂叶螨雌成螨具有很好的杀螨活性。

表 1 (Table 1)

表 1 天维菌素对朱砂叶螨雌成螨的毒力(24 h) Table 1 Toxicity of tenvermectin against adult mite of T. cinnatarinus (24 h) 药剂 Compounds 叶片浸渍法 Leaf-dipping method 玻片浸渍法 Slide-dip method LC50/(mg/L) 毒力回归方程Toxicity equations LC50/ (mg/L) 毒力回归方程Regression equation 天维菌素 tenvermectin 0.005 1 c (0.002 3~0.078) y=8.967 5+1.782 7x 0.008 9 c (0.005 1~0.010 2) y=6.483 3+0.660 3x 阿维菌素 abamectin 0.005 8 c (0.003 6~0.085) y=8.537 7+1.581 0x 0.009 2 c (0.008 7~0.012 4) y =6.189 7+0.584 1x  米尔贝霉素 milbemycin 0.008 3 b (0.004 9~0.096) y =10.483+2.423 8x 0.012 7 b (0.009 9~0.013 7) y =6.027 4+0.565 8x 多拉菌素 doramectin 0.009 3 a (0.005 3~0.012) y =6.584 8+0.779 7x 0.014 1 a (0.010 3~0.015 6) y =6.352 5+0.730 8x  注：同列数据后小写字母表示在 P=0.05 水平上处理间的差异显著性。  Note: Small letters behind number in the same list show significant difference at 5% levels.

表 1 天维菌素对朱砂叶螨雌成螨的毒力(24 h) Table 1 Toxicity of tenvermectin against adult mite of T. cinnatarinus (24 h)

温室盆栽试验表明，0.5% 的天维菌素乳油对朱砂叶螨有良好的防治效果(表 2)。药后 1 d 天维菌素在有效成分 0.2 mg/L 时的防效达 95.17%，同剂量阿维菌素的防效为 84.35 mg/L；药后 5 d，天维菌素防效为 97.42%，达到最高；药后 7 d，尽管两种药剂的防效均有所下降，但天维菌素在 0.012 5～1.2 mg/L 下的防效仍保持在 80.23%～ 91.96% 之间，阿维菌素的防效则降低至 47.85%～85.64% 之间。

表 2 (Table 2)

表 2 温室盆栽条件下天维菌素和阿维菌素对朱砂叶螨的杀螨活性 Table 2 Seeding outdoor spot activity of tenvermectin and avermectin on T. cinnabarinu 药剂Compounds 有效成分质量浓度Concentration, a.i./ (mg/L) 防治效果 Control efficacy/% 1 d 3 d 5 d 7 d 天维菌素tenvermectin 0.012 5 75.23±0.89 e 78.95±2.32 f 81.38±1.87 e 80.23±4.71 e   0.025 79.52±1.74 d 81.27±4.81 de 83.5±2.43d e 79.35±3.18 e   0.05 83.64±0.02 c 84.12±2.17 d 87.87±1.76 c 81.23±2.12 d   0.1 88.28±1.85 b 90.25±3.82 b 93.25±2.68 b 86.57±1.33 b   0.2 95.17±2.69 a 96.63±1.47 a 97.42±4.63 a 91.96±2.36 a 阿维菌素abamectin 0.012 5 45.63±1.03 h 51.24±1.58 i 67.23±1.20 g 47.85±1.23 g   0.025 57.29±2.14 g 59.37±2.13 h 68.48±2.13 g 67.34±2.02 f   0.05 65.13±3.75 f 68.15±1.22, g 71.29±0.77 f 68.02±2.42 f   0.1 78.49±4.81 d 80.18±1.05 e 85.24±2.02 d 79.37±1.75 e   0.2 84.35±3.22 c 86.27±3.51 c 87.36±1.36 c 85.64±1.86 c  注：同列数据后小写字母表示在 P=0.05 水平上各处理间的差异显著性。  Note: Small letters behind number in the same list show significant difference at 5% levels.

表 2 温室盆栽条件下天维菌素和阿维菌素对朱砂叶螨的杀螨活性 Table 2 Seeding outdoor spot activity of tenvermectin and avermectin on T. cinnabarinu

测定结果 (表 3) 表明：天维菌素对小菜蛾幼虫表现出很好的杀虫活性，其 48 h 的 LC₅₀ 值为 22.21 mg/L，毒力分别是阿维菌素和米尔贝霉素的 5.02 和 2.38 倍；天维菌素对粘虫的 LC₅₀ 值为 19.66 mg/L，与阿维菌素无显著差异 (P > 0.05)，明显低于米尔贝霉素的 LC₅₀ 值；天维菌素对棉铃虫的 LC₅₀ 值 (22.09 mg/L) 也明显低于其他两种药剂。前期研究表明，配制乳油时所用的助剂对各试虫均无杀虫活性。研究表明：对于小菜蛾和棉铃虫 2 种鳞翅目幼虫，天维菌素的杀虫活性高于阿维菌素和米尔贝霉素；对于粘虫，天维菌素的活性与阿维菌素相当，明显优于米尔贝霉素。

表 3 (Table 3)

表 3 天维菌素对3种鳞翅目幼虫的毒力(48 h) Table 3 Toxicity of tenvermectin to the larvae of Lepidoptera (48 h) 药剂Compounds 试虫Insects 毒力回归方程Toxicity equations 相关系数Correlation coefficient, r LC50/(mg/L) 95% 置信限95% CL /(mg/L) 天维菌素tenvermectin 粘虫Mythimna separate  y =2.326 0+2.067 0x 0.951 9 19.66 d 16.26~31.39   棉铃虫Helicoverpa armigera  y =2.053 6+2.191 9x 0.923 0 22.09 d 18.52~34.14   小菜蛾Plutella xylostella  y =2.143 7+2.114 9x 0.959 1 22.21 d 17.25~33.97 阿维菌素abamectin 粘虫Mythimna separate  y =2.305 1+2.094 9x 0.936 7 19.33 d 12.58~22.76   棉铃虫Helicoverpa armigera  y =1.468 9+2.240 0x 0.988 9 37.70 c 25.96~50.92   小菜蛾Plutella xylostella  y =3.467 8+0.748 5x 0.975 2 111.43 b 89.31~287.51 米尔贝霉素milbemycin 粘虫Mythimna separate  y =1.851 3+1.533 6x 0.959 8 106.33 b 88.34 ~177.75   棉铃虫Helicoverpa armigera  y =0.700 4+1.881 8x 0.976 6 192.65 a 175.24~275.79   小菜蛾Plutella xylostella  y =2.608 2+1.431 7x 0.962 1 46.84 c 34.26~71.21  注：同列数据后小写字母表示在 P=0.05 水平上各处理间的差异显著性。  Note: Small letters behind number in the same list show significant difference at 5% levels.

表 3 天维菌素对3种鳞翅目幼虫的毒力(48 h) Table 3 Toxicity of tenvermectin to the larvae of Lepidoptera (48 h)

前期试验表明，乳油中所有助剂均无杀虫活性。几种药剂对松材线虫的测定结果见表 4。天维菌素对松材线虫的 LC₅₀ 值为 1.94 mg/L，几种药剂的杀虫活性由高到低次序为天维菌素＞米尔贝霉素＞阿维菌素。

表 4 (Table 4)

表 4 天维菌素对松材线虫毒力(24 h) Table 4 Toxicity of tenvermectin to Bursaphelenchus xylophilus (24 h) 药剂Compounds 毒力回归方程Toxicity equations 相关系数Correlation coefficient, r LC50/(mg/L) 95% 置信限95% CL /(mg/L) 天维菌素tenvermectin y =4.594 0+1.409 3 x 0.899 7 1.94 b 1.79~4.23 阿维菌素abamectin y =4.409 0+0.787 1 x 0.998 4 5.63 a 3.91~11.13 米尔贝霉素milbemycin y =4.407 6+0.842 2 x 0.962 4 5.05 a 4.28~9.96  注：同列数据后小写字母表示在 P=0.05 水平上各处理间的差异显著性。  Note: Small letters behind number in the same list show significant difference at 5% levels.

表 4 天维菌素对松材线虫毒力(24 h) Table 4 Toxicity of tenvermectin to Bursaphelenchus xylophilus (24 h)

室内毒力测定结果表明，天维菌素对朱砂叶螨、小菜蛾、松材线虫和棉铃虫的毒力均高于阿维菌素，显著高于米尔贝霉素和多拉菌素。盆栽试验结果表明：天维菌素在药后 1 d 即对朱砂叶螨显示出高活性，具有良好的速效性；药后 3～5 d 防效持续上升，并在药后 5 d 达到最高；药后 7 d 防效有所降低，但在 0.012 5～0.2 mg/L 时防效仍保持在 80.23%～91.96%。

毒理学数据表明，天维菌素和阿维菌素对小鼠的 LD₅₀ 值分别为 74.41 和 13.00 mg/kg bw，对大鼠的 LD₅₀ 值分别为 164.22 和 27.00 mg/kg bw (数据来自浙江海正药业有限公司农药毒理测定部，未公开发表)。可见，天维菌素属中等毒性，且具有良好的杀虫、杀螨活性，具有很好的开发潜力。

与米尔贝霉素相比，天维菌素在13-C位上多了二糖基；与阿维菌素和多拉菌素相比，天维菌素在22-C和23-C位是饱和键，25-C位为甲基或乙基取代。根据本研究结果可以推测：对于该类化合物，当13-C位为二糖基、22-C和23-C位为单键、25-C为分子质量小的基团取代时，具有很好的杀虫、杀螨活性。

天维菌素与阿维菌素及其衍生物皆为十六元大环内酯类化合物，对有害生物的作用机理基本相同，但随着取代基团的不同，作用靶标也许会有所差异。近年来越来越多的研究证实，谷氨酸门控的氯离子通道是阿维菌素类化合物更为重要的作用靶标，GABA受体则是次要靶标^[21]，但从该类化合物的生物活性以及对高等动物的毒性不同说明可能还存在其他作用靶标^{[22, 23]}。GABA受体上含有不同药剂的特异性结合位点，确定天维菌素作用靶标与阿维菌素的差异，阐明两者之间是否存在交互抗性，是进一步研究工作的重点。