直鏈鱗翅目信息素的特點及歐盟登記管理政策概況

王詩雨，段麗芳，劉豐茂，吳進龍*

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，北京 100193；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)藥檢定所，北京 100125)

鱗翅目(Lepidoptera)作為昆蟲綱的第二大目，包含了超過16萬個物種。隨著近年來信息素農(nóng)藥的快速發(fā)展和產(chǎn)品登記數(shù)量的迅速增長，鱗翅目昆蟲性信息素的研究和應(yīng)用被廣泛關(guān)注，家蠶Bombyxmori性信息素于1959年被首次發(fā)現(xiàn)，目前已有超過700種鱗翅目昆蟲性信息素被相繼鑒定[1]。鱗翅目昆蟲性信息素的田間作用模式主要有兩種，一是有效地誘捕雄蛾，許多信息素被用作誘餌來監(jiān)測農(nóng)田和森林中的昆蟲數(shù)量；另一種是通過在田間使用信息素來干擾交配從而控制害蟲。

在鱗翅目性信息素組分中，大部分屬于直鏈鱗翅目信息素，占比75%。目前國內(nèi)外信息素類農(nóng)藥產(chǎn)品登記最多的活性成分也是直鏈鱗翅目信息素。這類產(chǎn)品毒性低、暴露風(fēng)險小，被認(rèn)為對人類和環(huán)境危害也較低。美國環(huán)保署指出，在直鏈鱗翅目信息素作為農(nóng)藥使用的10多年來，沒有報告表明其會對人類和環(huán)境產(chǎn)生不良影響[2]。一些經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(OECD)國家，也大大降低了直鏈鱗翅目信息素登記的數(shù)據(jù)要求。相比而言，歐盟對信息素農(nóng)藥的研究更為成熟，且登記產(chǎn)品也較多，對于直鏈鱗翅目信息素的監(jiān)管也比較詳細。本文梳理并概述了直鏈鱗翅目信息素的結(jié)構(gòu)特點，進而介紹了歐盟在直鏈鱗翅目信息素活性成分登記管理政策，以期為其進一步研究與應(yīng)用提供參考。

1 信息素的分類

化學(xué)信息素(semiochemical)分為化感物質(zhì)(allelochemicals)和信息素(phenomones)。化感物質(zhì)是由生物個體產(chǎn)生的、可改變其他生物行為的物質(zhì)，包括利己素(allomones，釋放種群受益)、利它素(kairomones，接收種群受益)和互利素(synomones，雙方受益)。信息素是指同一物種不同個體間傳遞物種特異性信號的物質(zhì)[3]，根據(jù)行為的種類來劃分，信息素被分為幾個亞類：性信息素、聚集信息素、警告信息素、跟蹤信息素等。化感物質(zhì)與信息素的區(qū)別在于前者是調(diào)控種間關(guān)系，而后者是調(diào)控種內(nèi)個體間關(guān)系[4]。

鱗翅目是昆蟲信息素研究最為詳盡的一個目，在鱗翅目昆蟲化學(xué)通信系統(tǒng)中，大多數(shù)雄蛾通過雌蛾釋放的性信息素來尋找交配的對象。在鱗翅目昆蟲性信息素中，根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同又可分為4類：Type I、Type II、Type III及Type 0。其中，Type I類信息素即為直鏈鱗翅目信息素，結(jié)構(gòu)上通常為C9～C18非支鏈脂肪族化合物，最多包含三個雙鍵，以醇、乙酸酯或醛等官能團結(jié)尾[3]。此類結(jié)構(gòu)約占已知鱗翅目性信息素的75%，例如草地貪夜蛾性信息素、斜紋夜蛾性信息素、梨小迷向素均屬于直鏈鱗翅目信息素。Type II類信息素化學(xué)結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，多見于進化程度相對高級的尺蛾科、夜蛾科、毒蛾科和燈蛾科，其結(jié)構(gòu)為C17～C25多不飽和烴及其環(huán)氧衍生物，這些化合物約占已知鱗翅目性信息素的15%。Type III類結(jié)構(gòu)僅存在于少數(shù)鱗翅目昆蟲中，為1個或多個甲基支鏈的C17～C25化合物。而Type 0類信息素結(jié)構(gòu)同植物揮發(fā)物的結(jié)構(gòu)類似，通常為短鏈仲醇或酮類化合物，僅在鱗翅目比較古老的家系中，例如毛頂蛾總科、微蛾總科中存在。Type III和Type 0約占已知鱗翅目性信息素的10%[5]。

2 直鏈鱗翅目信息素的特點

直鏈鱗翅目信息素(Straight-chained lepidopteran pheromones，SCLPs)產(chǎn)品的作用機制為改變靶標(biāo)害蟲行為，而不是直接殺死害蟲；SCLPs活性成分通常包含在緩釋裝置或惰性基質(zhì)中，以受控的方式進行緩慢釋放，一般不會對人體和環(huán)境及非靶標(biāo)生物造成影響；并且產(chǎn)品的釋放量極低，與自然界中昆蟲釋放信息素的濃度基本一致[3]。美國、加拿大、新西蘭等國家以及OECD等國際組織，已經(jīng)豁免了SCLPs產(chǎn)品的毒理學(xué)和環(huán)境數(shù)據(jù)要求[6]，主要原因也是由于其環(huán)境中的迅速消散以及低毒性特點。

SCLPs通過揮發(fā)和降解兩種途徑在環(huán)境中迅速消散，這一特性使得SCLPs最大限度地減少了在作物中的殘留和非靶標(biāo)生物的暴露。SCLPs很容易通過碳鏈上的雙鍵氧化或其他類型的氧化發(fā)生降解而轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水，不存在殘留的風(fēng)險[6-7]。SCLPs在紫外線和氧氣的作用下會迅速降解，不會發(fā)生生物積累[6]。

SCLPs具有低毒性。在OECD發(fā)布的關(guān)于《用于節(jié)肢動物害蟲防治的信息素和其他化學(xué)信息素的登記要求指南》中，提到歐盟監(jiān)管機構(gòu)、美國環(huán)保署以及加拿大有害生物管理局還未收到有關(guān)用于節(jié)肢動物交配干擾和其他應(yīng)用的信息素對人類健康或環(huán)境產(chǎn)生不利影響的報告，其中大多數(shù)登記的產(chǎn)品是SCLPs。美國關(guān)于SCLPs的毒理學(xué)數(shù)據(jù)表明[6-7]，其急性經(jīng)口毒性、急性經(jīng)皮毒性、急性吸入毒性均屬低毒級，對眼睛和皮膚刺激極小，無致突變性。即使當(dāng)哺乳動物暴露在高劑量下，SCLPs對哺乳動物的毒性也很低，對人類也沒有顯著的毒性。SCLPs可以被大多數(shù)生物體中存在的酶降解。在一項研究中發(fā)現(xiàn)，SCLPs可通過β氧化產(chǎn)生一系列碳損失，或通過與葡萄糖苷酸絡(luò)合并由腎臟排泄而代謝[7]。美國在對SCLPs產(chǎn)品進行安全評估的相關(guān)試驗中，研究結(jié)果表明沒有顯著的健康影響。例如，Daughtrey等人對碳鏈長度在1～14之間的混合乙酸酯類SCLPs進行了90 d的小鼠喂養(yǎng)試驗，劑量高達1 g/kg，試驗結(jié)果表明沒有明顯的中毒跡象[8]。

3 歐盟批準(zhǔn)登記的直鏈鱗翅目信息素種類

SCLPs均為偶數(shù)碳長直鏈的化合物，在諸多的長直鏈化合物中，由于存在不同飽和程度、不同雙鍵位置及不同立體異構(gòu)的雙鍵，進而導(dǎo)致性信息素多樣性的產(chǎn)生，在單烯化合物中，存在多種位置異構(gòu)的性信息素組分，且雙鍵位置在奇數(shù)碳上的結(jié)構(gòu)最多[5]。目前，歐盟批準(zhǔn)登記的SCLPs活性成分共計有29個[9]，分為乙酸酯類、醛類、醇類(表1-3)。

表1 乙酸酯類SCLP

表2 醛類SCLP

表3 醇類SCLP

4 歐盟關(guān)于直鏈鱗翅目信息素的登記管理政策

歐盟針對信息素農(nóng)藥登記，提出了以下減免政策：(1)用于誘捕和監(jiān)測節(jié)肢動物的信息素豁免登記[3]。(2)如果能提供合理的理由，可以減免定性和理化性質(zhì)資料。(3)當(dāng)評價信息素產(chǎn)品是否為相同產(chǎn)品時，異構(gòu)體比例不要求與對照產(chǎn)品相同。(4)如果僅通過揮發(fā)產(chǎn)生暴露及產(chǎn)品暴露(相同途徑)與昆蟲自然釋放的信息素(或一組信息素)接近，除了定性、特征和分析方法外，不需要進一步的信息。若產(chǎn)品暴露量不低于自然暴露量或兩種暴露量不同類、不能比較，則毒理、殘留、環(huán)境風(fēng)險可以根據(jù)建立數(shù)學(xué)模型預(yù)測使用的信息素農(nóng)藥釋放的最終濃度的方法進行推斷。一般認(rèn)為，當(dāng)SCLPs產(chǎn)品暴露量達到375 g/hm2/年時，與自然暴露量相當(dāng)，對非靶標(biāo)生物來說是安全的。(5)如果能證明，殘留量不超過自然界中蟲害爆發(fā)時的量，則無需提交殘留數(shù)據(jù)[3，10]。由于SCLP屬于信息素農(nóng)藥，因而這些減免政策同樣適用于SCLPs。

歐盟將SCLPs歸類為低風(fēng)險活性物質(zhì)，并制定了一些針對性的管理政策：(1)在關(guān)于雜質(zhì)的資料要求中，當(dāng)SCLPs中雜質(zhì)本身也是SCLPs時，應(yīng)匯總這些SCLPs雜質(zhì)并指定它們?yōu)閱我浑s質(zhì)。(2)對于SCLPs這樣高揮發(fā)性化合物，在進行環(huán)境風(fēng)險評估時，要考慮化合物的性質(zhì)及其行為。根據(jù)該物質(zhì)揮發(fā)性計算可用來代替某些要求的需要，如通過重新沉積估算土壤和地表水系統(tǒng)中揮發(fā)損失與收益的速度和可能程度[3，11]。(3)在對信息素農(nóng)藥進行毒性的危害鑒定時，如果確定兩種SCLPs性質(zhì)相似且具有可比性，可通過其中一種SCLP推斷另一種SCLP的毒性[3]。

5 我國信息素產(chǎn)品登記現(xiàn)狀及管理政策

截止目前，我國共登記信息素農(nóng)藥產(chǎn)品19個，產(chǎn)品類別屬于昆蟲性信息素，包括六類產(chǎn)品。直鏈鱗翅目信息素是我國登記信息素產(chǎn)品的主要活性成分(表4)。

表4 我國登記信息素農(nóng)藥產(chǎn)品有效成分

在我國，信息素也稱為化學(xué)信息物質(zhì)，屬于生物化學(xué)農(nóng)藥。我國對于信息素農(nóng)藥也提出了相關(guān)減免政策，針對在誘捕中使用的引誘類昆蟲性信息素以及僅通過載體使用的迷向類昆蟲性信息素：減免原藥(母藥)的致突變和亞慢性經(jīng)口毒性、環(huán)境影響試驗資料；減免制劑的殘留和環(huán)境影響試驗資料；減免風(fēng)險評估報告。