陈 晨

（江苏省农药研究所股份有限公司，南京 210046）

植物寄生线虫是重要的植物病原物之一，具有隐蔽性、多寄主性、顽固性和易传播等特点。其种群增长迅速、防治困难，对我国粮食、蔬菜、经济作物等产量和经济效益造成严重影响[1]。其主要寄主作物包括大豆、马铃薯、棉花、玉米、番茄、胡萝卜和甜菜等[2]。

目前线虫危害日趋严重，对农作物生产构成严重威胁。全球每年由线虫危害导致的作物减产可达14%，造成经济损失800亿～1 000亿美元[3]。我国每年因线虫侵害导致的作物减产高达12%，单由线虫引起的大豆年产量损失在5%～80%之间[1]。寄生线虫破坏植物根部，侵染后易引发病原真菌感染，加剧细菌、真菌和病毒的侵害，破坏植物生长，降低农作物产量和品质[4]。

长期以来，生产上植物线虫通常使用化学杀线虫剂进行防治。熏蒸剂溴甲烷禁用后，常用杀线虫剂有氨基甲酸酯和有机磷类杀线虫剂，如涕灭威和噻唑磷，生物杀线虫剂阿维菌素等。其中多种杀线虫剂存在高毒、高残留、抗性和残效期长等问题，被禁用或限用[5-6]。

Tioxazafen（NemaStrikeTM）为孟山都公司最新研发的一种广谱杀线虫剂，其作用机理新颖，对孢囊线虫、根结线虫和肾形线虫等表现出卓越防效。

1 理化性质与毒理学

1.1 理化性质[7-8]

Tioxazafen常用商品名为：MON 102133 SC、NemaStrike、Acceleron N-364、Acceleron NemaStrike ST、Acceleron NemaStrike ST Soybean等。分子式：C12H8N2OS；相对分子质量：228.27；CAS登录号：330459-31-9；化学名称：3-苯基-5-(噻吩-2-基)-1,2,4-二唑。其化学结构式如下：

Tioxazafen纯品为浅灰色固体，有芳香气味，熔点为109℃，沸点为（390.8±34.0）℃，蒸气压7.76×10-5Pa（25℃）。溶解度：Tioxazafen在水中的溶解度为1.24 mg/L，在正己烷中为6.64 g/L，在甲醇中为11.1 g/L，在正辛醇中为13.3 g/L，在丙酮中为100 g/L，在乙酸乙酯中为106 g/L，在甲苯中为121 g/L，在二氯甲烷中为284 g/L（20℃）。

1.2 毒理学[7,9]

Tioxazafen低毒，大鼠急性经口、经皮LD50值均大于5 000 mg/kg，繁殖NOEL值60 mg/kg，急性吸入LC50值≥5.06 mg/mL。山齿鹑急性经口LD50值为4 500 mg/kg。金丝雀急性经口LD50值315 mg/kg。蜜蜂：急性经口LC50值（48 h）＞0.41 μg/蜂，急性接触LC50值（48 h）＞100 μg/蜂。鱼类：虹鳟急性LC50值（96 h）值0.091 1 mg/L；羊头鱼（Cyprinodon variegates）急性LC50值（96 h）＞0.084 mg/L。水生无脊椎动物：大型溞（Daphnia magna）EC50值（48 h，急性）＞1.2 mg/L；NOEC值（21 d，慢性）为0.005 9 mg/L。藻类：月牙藻（Pseudokirchneriella subcapitata）EbC50值0.711 4 mg/L。其他水生生物：膨胀浮萍（Lemna gibba）IC50值（7 d）＞0.954 mg/L。赤子爱蚯蚓（Eisenia andrei）慢性NOEC值为1 000 mg/kg。

1.3 环境归趋[9]

Tioxazafen在土壤中的DT50值为48～303 d（有氧条件）、28～505 d（厌氧条件）。Koc值为2 996～10 318 mL/g。土壤中光解DT50值为26.9～220 d。在水中，DT50值为4.4～5.9 d（有氧环境）、4.4～6.0 d（厌氧环境）。水中水解DT50值为985～2 289 d，水中光解DT50值为0.19 d。

Tioxazafen挥发性较低，在土壤中通过径流作用流入地下水中，还可以通过径流淋溶、吸附方式残留在地表水中。Tioxazafen主要降解物有亚氨基酰胺、苯甲脒和噻吩酸等，其中部分降解产物对水生植物毒性大于tioxazafen。

2 作用机理

Tioxazafen作为新型、广谱、内吸性种子处理非熏蒸性杀线虫剂，拥有全新的作用机理，通过干扰线虫核糖体的活性，引起靶标线虫体内基因突变[7]，进而发挥药效。Tioxazafen只影响为害寄生线虫，对非靶标线虫无影响[10]。

Tioxazafen悬浮剂可长时间滞留在植物根部，能够提供长达75 d的持效作用，有效控制2代线虫[7]。因tioxazafen对地下水存在污染问题，禁止在地下水位高的地区使用[10]。

另外，tioxazafen处理过的种子可能对野生动物有害，因此播种时不能直接将处理过的种子撒播到土壤表面，且处理后的玉米和大豆种子应播种到2.5 cm深的土壤中。Tioxazafen仅登记用于拥有全自动种子处理装备的工厂，使用密封的传送和应用装置，禁止用于现场种子处理。种子处理和播种等相关工作人员需要适当的防护设备[9]。

3 应用

Tioxazafen具有高效、广谱的杀线虫活性，对大豆上的大豆孢囊线虫、根结线虫和肾形线虫等，玉米根腐线虫、根结线虫和针线虫等，棉花肾形线虫和根结线虫等都具有卓越的防效[3]。Tioxazafen为内吸性种子处理杀线虫剂，不仅拥有全新作用机理，能够有效防治线虫侵害，而且能够增强作物根系活力，显著增加作物产量。

M.S.South等[2]2012—2014年研究发现，tioxazafen主要分布在作物根部区域，不会上移到营养组织，tioxazafen的根部保留特性是线虫管理的最佳选择。大量田间试验研究结果表明，tioxazafen对常见大田作物的孢囊线虫、根结线虫和肾形线虫引起的病害具有良好抑制效果，且优于目前商品化产品。在被肾形线虫侵染的大豆田间试验中，tioxazafen悬浮剂有效增强根系活力，作物产量增加468.76～535.72 kg/hm2，增产效果显著优于商品化产品[2]。

L.U.Elvio等[2]研究表明，tioxazafen悬浮剂防治线虫的效果优于常规商品化杀线虫剂（吡虫啉＋硫双威），且每颗种子最佳有效成分用量分别为大豆爪哇根结线虫（M.javanica）和最短尾短体线虫（P.brachyurus）0.250 mg、大豆孢囊线虫（H.glycines）和玉米南方根结线虫（M.incognita）0.500 mg，棉花南方根结线虫（M.incognita）0.750 mg，玉米根结线虫（P.zeae）1.000 mg。Tioxazafen处理对作物无药害，与对照处理相比，并未造成作物减产。上述结果表明，tioxazafen主要作用对象为大豆、玉米和棉花田中的线虫，且没有药害风险。

2015—2017年，孟山都公司3年的田间试验结果表明，tioxazafen在保护作物产量方面表现优异[5]。与对照组相比，tioxazafen处理的作物产量显著增加，其中，玉米平均增产438 kg/hm2（n=100），大豆增产205.5 kg/hm2（n=113），棉花增产90 kg/hm2（n=51）。因各地线虫侵染情况不同，不同试验地点测试结果略有差异[10]。

4 开发进程

2013年，孟山都开发了tioxazafen。Tioxazafen为二取代二唑类化合物，其化学结构简单、新颖，作用机理独特。

2015年，孟山都申请了tioxazafen在北美自由贸易区（NAFTA）的联合评审。

2017年5月1日，美国环保署（EPA）批准登记了82.5%tioxazafen原药[11]和45.9%（或541g/L）tioxazafen悬浮剂[12]。作为新有效成分，其10年期的登记资料保护权将终止于2027年4月30日[3]。

EPA批准登记的tioxazafen悬浮剂（NemaS-trike），用于玉米、大豆和棉花等三大作物，基于EPA登记，NemaStrike现已获得美国45个州登记，将于2018年种植季上市。

NemaStrike配方组成为：tioxazafen 45.88%，表面活性剂≤3%，有机烃溶剂（CAS登录号64742-47-8）≤3%，其它助剂≤3%，水及小分子加工成分≤46%[3]。

2017年5月1日，EPA发布tioxazafen的最大残留限量（MRLs），其在玉米饲料、粮食、干草中MRLs值为0.02 mg/kg，棉花轧棉副产品、毛籽中MRLs值为0.02 mg/kg，大豆饲料、干草、豆粕和种子中MRLs值分别为0.15 mg/kg、0.30 mg/kg、0.05 mg/kg和0.04 mg/kg[13]。

Tioxazafen作为种子处理剂在大豆、玉米、棉花种子上的有效成分用量分别为0.25～0.5 mg、0.5～1.0 mg和0.5～1.0 mg，登记的最大年有效成分使用量分别为0.998 kg/hm2、0.314 kg/hm2和0.213 kg/hm2[3]。

截至2017年12月，tioxazafen未获得欧盟和我国登记。

5 专利

Tioxazafen相关的化合物专利最初由丹麦的一家医药公司于2005年4月26日申请，作为医药用途，已获美国和欧洲专利授权。因此，该专利与杀线虫剂无实质性知识产权关系。

此后，孟山都公司发现了包括tioxazafen在内的一系列唑、二唑和噻二唑类化合物的杀线虫活性，遂于2007年8月13日申请了相关防治线虫的组合物专利；2008年8月13日进一步申请PCT专利，并已获多国专利授权，包括中国、美国、欧洲、加拿大、澳大利亚、日本、韩国等。由于有丹麦公司的化合物专利在先，故孟山都的专利仅为组合物专利。

Tioxazafen组合物专利：控制线虫的组合物和方法（Compositions and methods for controlling nematodes），WO2009023721，PCT申请日2008年8月13日。其同族专利包括：AP2942A、AR068193A1、AU2008286879A1、AU2008266879B1、CA2699980C、BRPI0815407A2、CA2699980A1、CA2884347A1、CA2952986A1、CL2008002382A1等，共53个。中国专利有：CN101820761B、CN104054719B。美国专利为US 8435999B2[14]。

2017年3月31日，巴斯夫股份公司和巴斯夫中国有限公司对tioxazafen混合物提出PCT申请。专利申请号：WO2017178917；专利名称：tioxazafen混合物的杀线虫剂活性（Pesticidally active mixtures of tioxazafen）[15]。

6 合成化学

Tioxazafen的合成以苯腈为起始原料，经与盐酸羟胺反应得N-羟基苯甲脒，再与2-噻吩甲酸甲酯经过酰化、脱水环化后，生成3-苯基-5-(噻吩-2-基)-1,2,4-二唑，即目标产物。其合成路线如下[2,16]。

刘安昌等[17]采用2-噻吩甲酰氯代替上述过程中的2-噻吩甲酸甲酯，与N-羟基苯甲脒反应制备了tioxazafen。其合成路线如右：

7 小结

Tioxazafen作为孟山都公司最新研发的内吸性种子处理杀线虫剂，主要用于大豆、玉米和棉花三大作物，将成为有害生物综合治理和线虫抗性管理的重要工具。Tioxazafen以其全新的化学结构和作用机理，不仅能够广谱防治植物寄生线虫，还可以长时间滞留在作物根部，提供长达75 d的持效作用，防治2代线虫，具有广阔的市场前景。

[1]张楠.我国杀线虫剂登记现状及问题分析 [J].农药科学与管理,2017,38(7)：23-30.

[2]Slomczynska U,South M S,Bunkers G J,et al.Tioxazafen：A New Broad-Spectrum Seed Treatment Nematicide[C]//Bunkers G J.Development of Tioxazafen as a Next-generation Seed treatment Nematicide.Washington：Phytopathology,2015：129-147.

[3]柏亚罗.最新杀线虫剂、全新化学结构——孟山都tioxazafen全球首发 [DB/OL].[2017-12-18].http：//www.agroinfo.com.cn/other_detail_4529.html.

[4]Dong L Q,Zhang K Q.Microbial Control of Plant-parasitic Nematodes：A Five-party Interaction[J].Plant&Soil,2006,288(1/2)：31-45.

[5]PR Newswire.孟山都公司Nemastrike Technology获美环保署批准 [DB/OL].[2017-12-18].http：//www.prnasia.com/story/177107-1.shtml.

[6]江绪文,李贺勤.植物内生菌防治植物寄生线虫的研究进展[J].生物技术通报,2014(9)：7-12.

[7]Royal Society of Chenmistry.Tioxazafen[DB/OL].[2017-12-19].http：//www.chemspider.com/Chemical-Structure.606158.html.

[8]EPADepartmentofAgriculture.NewActiveIngredientReview：Tioxazafen[DB/OL].[2017-12-19].http：//www.mda.state.mn.us/chemicals/pesticides/regs/～/media/Files/chemicals/reviews/nair-tioazafen.pdf.

[9]Health Canada Pest Management Regulatory Agency.Tioxazafen and MON 102133 SC Nematicide Seed Treatment[FB/OL].[2017-07-06].http：//publications.gc.ca/collections/collection_2017/sc-hc/H113-9/H113-9-2017-10-eng.pdf.

[10]Monsanto Company.New Technology to Manage Nematodes[DB/OL].(2017-07-06).[2017-12-19].http：//www.channel.com/agronomics/Pages/New%20Technology%20to%20Manage%20Nematodes-170525070413.aspx.

[11]US EPA.Pesticide Product Label,Tioxazafen Technical(Wetcake)[EB/OL].[2017-12-18].https：//www3.epa.gov/pesticides/chem search/ppls/000524-00623-20170501.pdf.

[12]US EPA.Pesticide Product Label,MON 102133 SC;Nematicide Seed Treatment[EB/OL].[2017-12-18].https：//www3.epa.gov/pesticides/chem_search/ppls/000524-00624-20170501.pdf.

[13]Environmental Protection Agency.Tioxazafen;Pesticide Tolerances[J].Federal Register,2017,82：20279-20284.

[14]Williams D J,Dimmic M W,Haakenson J R,et al,Compositions and Menthods for Controlling Nematodes：US,8435999B2[P].2009-02-19.

[15]Bas E,Edgington T,Wilhelm R,et al.Pesticidally Active Mixtures of Tioxazafen：WO,2017178917A1[P].2017-10-19.

[16]Dahl B H,Peters D,Olsen A M,et al.Novel Oxadizaole Derivatives and Their Medical Use：US,2009312347A1[P].2009-12-17.

[17]刘安昌,冯佳丽,贺晓露,等.新型杀线虫剂Tioxazafen的合成[J].农药,2014,53(8)：561-563.