國內(nèi)多菌靈的研究進(jìn)展

魏中華 徐娟 郭明霞 石愛民 孫繼政

摘要 介紹了多菌靈的理化性質(zhì)、在植物體內(nèi)的殘留情況、對微生物和動物的影響以及與其降解有關(guān)的因素，并對今后的研究方向進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞 多菌靈;殺菌劑;研究進(jìn)展

中圖分類號 S482.2 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A ?文章編號 0517-6611（2015）03-125-03

Research Progress of Carbendazim in China

WEI Zhonghua， XU Juan， GUO Mingxia， SHI Aimin* et al

（China West Normal University， Nanchong， Sichuan 637000）

Abstract The physical and chemical properties of carbendazim， residue in plants， effects on microbes and animal were introduced， as well as the factors related to the degradation and the research direction was forecasted.

Key words Carbendazim; Fungicides; Research progress

基金項目 四川省教育廳重點項目（07ZA122）。

作者簡介 魏中華（1989-），男，山東濱州人，碩士研究生，專業(yè)：動物學(xué)。*通訊作者，教授，博士，碩士生導(dǎo)師，從事昆蟲系統(tǒng)學(xué)研究。

收稿日期 20141205

多菌靈又稱棉萎靈、卡菌丹、霉斑敵、苯并咪唑44號，是一種高效低毒內(nèi)吸性光譜殺菌劑，屬苯并咪唑類化合物，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，有內(nèi)吸治療和保護(hù)作用。它是一種被廣泛使用的廣譜殺菌劑，對多種作物由真菌（如半知菌、多子囊菌）引起的病害有防治效果，是苯并咪唑菌靈殺菌劑和代謝物，可用于葉面噴施、拌種和土壤處理。

多菌靈原是1967年由美國杜邦公司開發(fā)的殺菌劑苯菌靈的中間產(chǎn)物。在1970年，我國沈陽化工研究院張少銘等科學(xué)家也獨立發(fā)現(xiàn)了多菌靈的殺菌這一性質(zhì)。到20世紀(jì)70年代中期時，中國、聯(lián)邦德國已先后實現(xiàn)多菌靈的工業(yè)化生產(chǎn)，到20世紀(jì)80年代時，多菌靈在我國已發(fā)展成為工業(yè)化產(chǎn)量最大的內(nèi)吸殺菌劑品種之一。

高濃度多菌靈對植物體內(nèi)的多種酶存在影響，在美國和歐盟國家是禁用農(nóng)藥，在我國和其他一些國家則允許使用。在美化市容的情況下，一些娛樂場所如高爾夫果嶺在一些國家可允許使用。隨著對多菌靈的研究，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)高濃度的多菌靈對動物存在危害，可損傷某些動物的睪丸導(dǎo)致不孕不育，影響動物的內(nèi)分泌發(fā)生紊亂。筆者介紹了多菌靈對微生物、植物、動物的影響及其降解方面的研究進(jìn)展，旨在為多菌靈的安全使用提供借鑒。

1 多菌靈的化學(xué)本質(zhì)及其理化性質(zhì)

1.1 化學(xué)本質(zhì)

英文通用名：Carbendazim。

中文名：多菌靈、棉萎靈、苯并咪唑、貝芬替、2（甲氧基氨基甲酰）苯并咪唑、甲基1H苯并咪唑2基氨基甲酸酯、卡菌丹、霉斑敵、苯并咪唑44號。

英文別名：methyl benzimidazol1Hbenzimidazol2ylcarbamate;carbendazol;bavistin;derosal;delsene;methl2benzimidazolecarbamate;1Hbenzimidazole2carbamic acid methyl ester;2Benzimidazolecarbamic ?acid methyl ester。

化學(xué)分子式：C₉H₉N₃O₂。

結(jié)構(gòu)式見圖1。相對分子質(zhì)量：191.19。

圖1 多菌靈的結(jié)構(gòu)式

1.2 物理和化學(xué)性質(zhì)

該產(chǎn)品為無味的粉末產(chǎn)品，當(dāng)溫度達(dá)到215～217 ℃時開始升華，溫度大于290 ℃時熔融，當(dāng)溫度達(dá)到306 ℃時開始分解，該產(chǎn)品不溶于水，微溶于丙酮、氯仿和其他的有機(jī)溶劑?？扇苡跓o機(jī)酸及醋酸，并形成相應(yīng)的鹽。該產(chǎn)品的純品為白色結(jié)晶固體，原藥為棕色粉末狀。多菌靈的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，其原藥可貯存2～3年并且有效成分不變。低濃度的多菌靈對動物和農(nóng)作物無較大影響。

1.3 防治對象和作用

到目前為止，多菌靈已被用于防治多種植物、瓜果、蔬菜的病癥，例如：豆類的炭疽病、白粉病、疫病，大蔥和韭菜的灰霉病，茄子黃萎病，黃瓜的菌核病，蔬菜苗期的立枯病等^[1]。此外，還用于水果保鮮，在紡織、紙張、皮革、制鞋、涂料工業(yè)中作防霉劑等。在南方主要用于防治水稻、蔬菜類的病害，而在北方主要用于防治小麥、棉花、蔬菜類的由真菌引起的病害。

1.4 作用機(jī)制

多菌靈可用于防治糧、果、蔬菜、棉、油、花卉、樹木的多種真菌病害，其作用機(jī)制是干擾脫氧核糖核酸（DNA）的合成，特別是與核苷的生成過程受阻有關(guān)。在病原物細(xì)胞分裂過程中，多菌靈可與紡錘絲的微管蛋白質(zhì)相結(jié)合從而對有絲分裂進(jìn)行干擾。但是紡錘絲微管蛋白質(zhì)的細(xì)微改變都可降低多菌靈與微管蛋白質(zhì)的結(jié)合力，因而易引起抗藥性。苯菌靈、甲基托布津等在生物體內(nèi)外的降解或代謝也可轉(zhuǎn)化為多菌靈，從而起殺菌作用。

2 對微生物、植物、動物的影響研究

2.1 對微生物的影響

2.1.1 對土壤微生物的影響。

徐瑞福等采用吸收法就多菌靈對土壤微生物的呼吸作用的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，多菌靈加入土壤以后，在較短的時間內(nèi)對土壤中的微生物產(chǎn)生抑制作用，但7 d以后，這種抑制作用逐漸減弱直至消失，因此，一般情況下，生產(chǎn)上用藥將不會對土壤生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。土壤微生物呼吸動態(tài)變化曲線表明，土壤中的微生物生長符合生物增長的邏輯斯諦曲線^[2]。

徐曉鋒等也證實了多菌靈對土壤中不同的酶具有促進(jìn)或抑制作用^[3]。肖麗等采用PCRDGGE方法研究多菌靈對土壤中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，多菌靈影響并改變土壤細(xì)菌群落的種類和結(jié)構(gòu)組成，導(dǎo)致土壤中細(xì)菌多樣性的降低^[4-5]。但這種影響是短暫的，因為多靈菌的重復(fù)使用會使土壤微生物產(chǎn)生抗性。

多菌靈能提高土壤中熒光假單胞桿菌的群體數(shù)量（試驗效果不是很理想）從而提高棉花對黃萎病的防治效果。

2.1.2 對草履蟲的影響。

采集草履蟲對其進(jìn)行富集培養(yǎng)，測定單位體積內(nèi)的數(shù)量之后加入同濃度的多菌靈進(jìn)行培養(yǎng)一段時間，再測定不同多菌靈濃度溶液中草履蟲的數(shù)量。結(jié)果表明多菌靈對草履蟲1 h內(nèi)急性毒性最大無致死濃度為0.075 mg/L，最小全致死的濃度為37.500 mg/L;在一定劑量范圍內(nèi)，多菌靈對草履蟲的生殖作用表現(xiàn)為低濃度時促進(jìn)、高濃度時抑制作用^[6]。這與內(nèi)分泌干擾物量效效應(yīng)相似。

2.1.3 對致病菌的影響。

研究發(fā)現(xiàn)多菌靈的使用可能會增加某種病菌抗藥性的增加，也可能隨著長時間重復(fù)用藥導(dǎo)致某種病菌的抗性降低。2006～2010年匡靜等在油菜菌核病菌對多菌靈抗藥性監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)江蘇省各地均有多菌靈抗性菌株的分布并且抗性率呈下降趨勢^[7]?，F(xiàn)今，已發(fā)現(xiàn)并分離出多種多靈菌抗性菌株。

2.2 對植物的影響

2.2.1 在水稻體內(nèi)殘留。

采用田間試驗方法，研究了多菌靈在水稻體內(nèi)的最終殘留量。試驗分為消解動態(tài)試驗和最終殘留試驗。經(jīng)過樣品處理、提取凈化、測譜，結(jié)果表明，長沙、杭州和長春3地多菌靈在田水和植株中的半衰期較短，均小于4 d，在稻田土壤中的半衰期相對較長，為6.20～7.27 d，但相對旱地中多菌靈半衰期較短，游子涵等報道多菌靈在油菜土壤中的半衰期為3200 d^[8]，張玉婷等研究多菌靈在小麥土壤中的半衰期為26.60～34.50 d^[9]。在收獲的水稻中多菌靈主要集中于稻稈和谷殼，末次施藥21 d 后均還高于0.5 mg/kg，因此，以施用過多菌靈的稻稈和谷殼作為飼料有一定的風(fēng)險;糙米中多菌靈殘留量極少，且遠(yuǎn)低于 MRL，是比較安全的。有研究結(jié)果表明，22%多菌靈懸浮劑在水稻上最高使用濃度為346.5 g/hm²，對水750 L最多施用3次，安全間隔期為2100 d^[10]。

2.2.2 在柑橘、香蕉、芒果儲藏期的降解殘留。

為了使多菌靈在柑橘、香蕉和芒果貯藏期的使用更加安全合理，李海飛等研究了多菌靈在柑橘、香蕉、芒果儲藏期的降解殘留。結(jié)果表明柑橘、香蕉和芒果3種水果的果肉中多菌靈的殘留量隨著時間延長呈現(xiàn)先增加后減少的動態(tài)殘留規(guī)律，但是果肉中多菌靈殘留量卻隨著時間的延長先增加后減少。用最大濃度1 000.000 mg/L處理后柑橘、香蕉和芒果果肉中的多菌靈殘留量達(dá)到最大但是均低于我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最大殘留限量（015 mg/kg）^[11]，說明多菌靈在試驗水平下不會對柑橘、香蕉的安全質(zhì)量造成負(fù)面影響，但芒果在儲藏期的殘留量高于歐盟對芒果的規(guī)定（0.10 mg/kg），所以芒果采摘后使用應(yīng)謹(jǐn)慎。

我國《食品中農(nóng)藥最大殘留限量》（GB27632005）國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定多菌靈在柑橘、香蕉和芒果中殘留最大限量均為015 mg/kg，歐盟對柑橘和香蕉的規(guī)定分別為5.00和1.00 mg/kg，CAC對芒果和香蕉的規(guī)定分別為2.00和1.00 mg/kg^[11]。

2.2.3 在大豆中植株中殘留動態(tài)。

張浩等進(jìn)行了大豆植株及土壤中多菌靈殘留分析方法的研究，并在此基礎(chǔ)上又在黑龍江和吉林進(jìn)行了40%多菌靈在大豆植株及土壤中殘留動態(tài)的研究。

結(jié)果表明，40%多菌靈SC在大豆播種前拌種，在土壤中2年測定的半衰期為55.2～57.1 d;在植株中半衰期為18.3～21.6 d;大豆植株中的消解速度要快于土壤。從吉林和黑龍江2個試驗點的殘留測定結(jié)果看，多菌靈在土壤和大豆鮮植株中的消解較慢，具有相似的消解規(guī)律^[12]。試驗測定多菌靈在大豆籽粒中的最終殘留量小于0.005 mg/kg，參考FAO對多菌靈在大豆（干）中規(guī)定的殘留標(biāo)準(zhǔn)，建議我國制定的多菌靈在大豆籽粒中的MRL值為0.200 mg/kg。

2.2.4 在其他農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)的殘留狀況。

隨著研究范圍的不斷擴(kuò)大，許多學(xué)者對多種農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行了多菌靈殘留的測定，例如芝麻^[13]、食用菌^[14]、濃縮果汁^[15]、草莓^[16]、人參^[17]、蒜苔^[18]、蘋果^[19]以及其他中藥材^[20]等，研究結(jié)果表明使用過多菌靈后會有少量殘留。

2.3 對動物的影響

2.3.1 對蚯蚓體內(nèi)幾種抗氧化酶的影響。

白桂芬等^[21]以多菌靈為試驗污染物，檢測了蚯蚓急性染毒后體內(nèi)抗氧化酶活性的變化，以研究多菌靈質(zhì)量濃度與蚯蚓體內(nèi)抗氧化酶活性之間的劑量效應(yīng)關(guān)系，為探討多菌靈的安全使用及其對相關(guān)動物的毒害程度積累基礎(chǔ)資料。利用紫外分光光度計測量酶的活性，比較不同濃度的多菌靈對同一種酶的活性的影響，試驗結(jié)果如下：

（1）多菌靈對蚯蚓谷胱甘肽過氧化物酶（GSHPX）活性的影響。與對照組相比，低質(zhì)量濃度（0.75 g/L）的多菌靈對GSHPX活性起抑制作用;隨著質(zhì)量濃度的增加，多菌靈對其起誘導(dǎo)促進(jìn)作用，在質(zhì)量濃度為1.00～1.25 g/L時，多菌靈的誘導(dǎo)作用較強(qiáng)，酶活性迅速上升，并于125 g/L時達(dá)到峰值;多菌靈質(zhì)量濃度繼續(xù)增加，其誘導(dǎo)作用降低，酶活性開始下降，但仍高于對照組。

（2）多菌靈對蚯蚓過氧化物酶（POD）活性的影響。與對照組相比，0.75～1.00 g/L的多菌靈處理蚯蚓48 h，POD活性被抑制;但隨著質(zhì)量濃度的增加，酶活性明顯上升，并于125 g/L時出現(xiàn)峰值，說明該質(zhì)量濃度的多菌靈誘導(dǎo)促進(jìn)了蚯蚓體內(nèi)POD活性的升高;當(dāng)多菌靈質(zhì)量濃度達(dá)到1.50 g/L時，POD活性被抑制，且隨著多菌靈質(zhì)量濃度的升高，酶活性繼續(xù)降低。

（3）多菌靈對蚯蚓超氧化物歧化酶（SOD）活性的影響。用質(zhì)量濃度為0.72～1.25 g/L的多菌靈處理蚯蚓48 h，SOD活性均高于對照組，說明多菌靈對SOD活性起誘導(dǎo)促進(jìn)作用，但高質(zhì)量濃度多菌靈對SOD活性的促進(jìn)誘導(dǎo)程度低于低質(zhì)量濃度的多菌靈。

通過比較不同濃度的多菌靈對上述3種不同酶活性的影響，可以得出：多菌靈對蚯蚓體內(nèi)的3種抗氧化酶存在不同程度的影響。從酶活性的變化趨勢來看，對多菌靈的反應(yīng)敏感順序為：SOD>GSHPX>POD。

2.3.2 對大鼠睪丸發(fā)育和生精功能的影響。

為了探討多菌靈對雄性大鼠睪丸發(fā)育和生精功能的影響及其作用機(jī)制，科研人員使用 40只清潔級未成年Wistar雄性大鼠進(jìn)行試驗，結(jié)果表明，中、高劑量組大鼠睪丸和附睪均明顯萎縮、右側(cè)睪丸和附睪重量減輕，左側(cè)附睪尾精子活率和精子數(shù)量均低于對照組（P<0.01）：中、高劑量組睪丸組織病理學(xué)檢查可見明顯異常;隨著多菌靈染毒濃度的增加，各劑量組生精細(xì)胞凋亡率逐漸升高，cl2表達(dá)下降，Bax表達(dá)升高，與對照組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05，P<0.01）。由此得出^[22]，多菌靈可影響雄性大鼠的睪丸發(fā)育和生精功能^[22]，可能與下調(diào)Bcl2和上調(diào)Bax致細(xì)胞凋亡增加有關(guān)^[23]。

2.4 致癌性

經(jīng)國內(nèi)外學(xué)者的研究表明多菌靈無致癌作用。通過對老鼠的研究顯示，有三分之二的研究表明多菌靈有增加腫瘤的副作用，但是植物科學(xué)委員會的研究表明多菌靈沒有改變DNA的效果，得出的結(jié)論是：這些老鼠肝臟腫瘤不能解釋為預(yù)測致癌危害人類^[24-25]。

3 多菌靈的降解

3.1 光解

雖然多菌靈的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，但是在自然界中由于光的存在進(jìn)行著光解。經(jīng)研究表明在太陽光照射下，多菌靈在正己烷、甲醇、重蒸水、池塘水和河塘水中的光穩(wěn)定性特別強(qiáng)，表明其在自然條件下難以直接光解。但在光敏劑丙酮中卻可以光解，光解的半衰期為33.8 d。其在高壓汞燈下，在3種有機(jī)溶劑中的光解速率為：在正己烷溶液中最快，甲醇溶液中次之，丙酮溶液中最低;在不同水質(zhì)中的光解速率為：重蒸水最快，河水次之，池塘水最慢;在不同pH的緩沖液光解速率為：pH4>pH9>pH7^[5]。由此說明，光源的發(fā)射光譜和反應(yīng)物質(zhì)以及反應(yīng)體系吸收光譜的重疊與吻合以及反應(yīng)介質(zhì)對光的吸收干擾是制約光解反應(yīng)發(fā)生的重要因子^[5]。

3.2 多菌靈降解細(xì)菌進(jìn)行降解

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)了能夠?qū)Χ嗑`進(jìn)行降解的細(xì)菌。在我國湖南省紅土壤中已分離出多菌靈的降解菌，以多菌靈作為唯一碳源和能源生長的菌株1_1鑒定為Bproteobacteria中的Ralstonia sp（羅爾斯通氏菌），但目前該菌株尚不能定種，還需要與模式種進(jìn)行DNA雜交，根據(jù)同源性作進(jìn)一步分析，為多菌靈的生物降解提供了新的微生物資源。

西北農(nóng)林大學(xué)對復(fù)合菌（多菌靈降解菌 Alcaligenes sp.和Rhodococcus sp.按1∶4配比）降解多菌靈的速率進(jìn)行了研究，結(jié)果表明該復(fù)合菌群的最優(yōu)降解條件為溫度30 ℃、pH 6.0、接種量7%，該條件下多菌靈的降解率可達(dá)75.76%，添加少量氮源（如尿素和酵母浸粉）可促進(jìn)復(fù)合菌對多菌靈的生物降解^[26]。

3.3 影響多菌靈降解的因素

多菌靈的降解受到多種因素的影響，主要包括土壤中微生物的種類、土壤中的含水量以及Cd的濃度。研究表明，土壤微生物、土壤濕度和土壤中Cd濃度、重復(fù)使用等對多菌靈的降解均有不同程度的影響，在所有處理中，滅菌土壤和未滅菌土壤比較，多菌靈的降解半衰期變化是最大的，所以土壤微生物是影響多菌靈降解的最主要因素，在多菌靈的降解中占有首要地位。試驗選用的多菌靈降解菌-復(fù)合功能菌群也能有效降解土壤中多菌靈，對多菌靈的降解也有顯著的促進(jìn)作用。對土壤微生物生長、繁殖以及代謝活性有影響的環(huán)境因子也是影響多菌靈降解的重要因素之一， 如較高的土壤濕度和低濃度的Cd對土壤微生物生長有促進(jìn)作用并能增強(qiáng)其活性，從而促進(jìn)了土壤中多菌靈的降解，反之則抑制。重復(fù)施藥會增加土壤微生物的抗性的降解^[27]。

4 多菌靈的研究現(xiàn)狀以及展望

世界各國或各組織對多菌靈含量的最低要求不同，例如：歐盟的標(biāo)準(zhǔn)是200 μg/L，澳大利亞的標(biāo)準(zhǔn)則是不超過10 μg/L，美國的標(biāo)準(zhǔn)是不超過80 μg/L，我國標(biāo)準(zhǔn)低于歐美檢測但未出臺具體的規(guī)定，衛(wèi)生部和農(nóng)業(yè)部于2011年1月2日聯(lián)合發(fā)布了《食品中多菌靈最大殘留限量標(biāo)準(zhǔn)》，并已于當(dāng)年4月1日實施。柑橘最大殘留量不超過5.00 mg/kg，西瓜的最大殘留量不超過050 mg/kg，韭菜的最大殘留量不超過200 mg/kg。把柑橘的殘留量標(biāo)準(zhǔn)換算成國際單位后是5 000 μg/L，遠(yuǎn)低于歐美的限量標(biāo)準(zhǔn)。筆者認(rèn)為，我國應(yīng)提升多菌靈的檢測標(biāo)準(zhǔn)，因為在我國鑒定的合格農(nóng)產(chǎn)品出口到國外時就會被鑒定為不合格的或是違反他們法律法規(guī)的違規(guī)產(chǎn)品，阻礙我國的農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易。

已有的研究只是停留在殘留量測定的層面，應(yīng)該更深層次地研究多菌靈在動植物體內(nèi)的代謝過程和最終代謝產(chǎn)物、最終代謝產(chǎn)物是否會產(chǎn)生二次污染、如何減少和分解其在農(nóng)產(chǎn)品中的殘留、長期使用是否會是病菌或其他微生物產(chǎn)生抗性、在動植物體內(nèi)殘留對它們的細(xì)胞或整體的影響機(jī)制等。

43卷3期 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 魏中華等 國內(nèi)多菌靈的研究進(jìn)展

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