多殺霉素具有觸殺及胃毒毒性。其作用方式新穎,害蟲在攝入或接觸多殺霉素后,該成分會作用于害蟲的神經系統,持續激活靶標昆蟲煙堿型乙酰膽堿受體,但其結合位點不同于煙堿和吡蟲啉,國際殺蟲劑抗性行動委員會(IRAC)將多殺霉素分為第五組。多殺霉素可使害蟲迅速麻痹、癱瘓,常在1-2天后造成害蟲死亡,起效速度快。

多殺霉素可殺滅的害蟲種類繁多,而其最大特點體現在有效防控薊馬上。薊馬被列為國內一類農作物病蟲害,國內市場尚無有效對抗此類害蟲的農藥,而多殺霉素系列(還包括乙基多殺菌素)是目前市場上對薊馬唯一有效的殺蟲劑品類。另據悉,在防治鱗翅目害蟲方面,多殺霉素的功效能夠和氯氰菊酯相媲美。

此外,多殺霉素的另一個優點是安全性良好。目前尚未見多殺霉素出現藥害的報道。得益于其獨特的作用機制,此類產品對哺乳動物、水生動物、鳥類也較為安全。該成分也可生物降解。多殺霉素在中國可用于綠色食品生產中,在美國、歐盟等地允許用于有機種植中。2023年,歐盟更新發布了由科迪華作為主要申請人的多殺霉素再評審初步結果,認為這一熱點殺蟲劑無內分泌干擾效應,多殺霉素的安全性再獲認可。

但多殺霉素也存在限制其市場擴張的缺陷。多殺霉素的生產成本較高,通過刺糖多孢菌發酵生產多殺霉素的產量較低,副產物多,提取工藝復雜等因素導致產品價格較高,制約了多殺霉素的推廣。此外,多殺霉素光穩定性不佳,在陽光下會快速降解。因此多殺霉素產品容易出現持效性不理想的問題。

針對持效性問題,陶氏對多殺霉素經過化學結構改造,制成了乙基多殺菌素。該成分同樣作用于昆蟲神經系統,具有胃毒和觸殺作用(IRAC列為第五組),但比多殺霉素具有更廣的殺蟲譜和更強的功效。其中有兩個組分--乙基多殺菌素-J和乙基多殺菌素-L,均獲得了美國″總統綠色化學挑戰獎″。在國內,乙基多殺菌素已經進入″綠色食品農藥使用準則″目錄,為綠色食品生產資料。

此外,不少多殺霉素與其他活性成分聯合使用以彌補持效性缺陷。

多殺霉素產品登記和應用

中國農藥信息網顯示,目前(截至2023年12 月16日)國內含多殺霉素的產品共計115個,有81家企業擁有登記證。這其中,多殺霉素原藥有8個,懸浮劑81個,水乳劑7個,水分散粒劑6個,餌劑3個,粉劑2個,微乳劑2個,可分散油懸浮劑2個。制劑中,多殺霉素單劑共計70個。與其復配的活性成分及對應產品數量分別為甲維鹽9個,茚蟲威4個,蟲螨腈4個,阿維菌素3個,吡蟲啉2個,唑蟲酰胺2個,虱螨脲2個,氟蟻腙2個,氯蟲苯1,呋蟲胺1個,噻蟲嗪1個,殺蟲環1個。而國內獲得乙基多殺菌素(原藥、單劑和復配)產品登記的企業僅有科迪華一家(專利期未過)。

表1. 國內獲得多殺霉素和乙基多殺菌素原藥登記的企業

甲維鹽是國內多殺霉素復配產品選用最多的活性成分。該成分是通過阿維菌素半合成的殺蟲劑,防治薊馬的速效性好,殺蟲譜廣,是一種具備高效、低毒、低殘留、無公害等特性的殺蟲劑。甲維鹽與多殺霉素聯用依靠雙重作用機理,可以延緩抗性發展。此類復配制劑近年來在蔬菜上的應用較多。

在海外,由于種植結構不同,多殺霉素系列在不同地區的常見應用不盡相同。例如,在日本只有顆粒劑和水合劑,產品最主要應用在果蔬和水稻上；在韓國主要用于果蔬；在越南主要用于水稻,其次是應用在果蔬上。而在澳大利亞,此類產品多用于果蔬,防治果蠅(來源：BioEx 2023中王彭的報告)。

鑒于此類產品具備的特點,在實際應用中有以下幾點建議：

1)多殺霉素系列產品在害蟲低蟲齡階段的防治效果優于高蟲齡,因此建議提前使用。

2)與甲維鹽、蟲螨腈等成分聯合使用,能夠改善抗蟲的速效性和持效性。

3)此類產品沒有內吸性,因此液體制劑在使用時應做到噴勻噴細,也可搭配具備內吸性的殺蟲劑使用。

4)多殺霉素和乙基多殺菌素已出現交互抗性,在抗性治理中需避免二者輪用。

5)研究顯示多殺霉素系列對蜜蜂的毒性較高,使用時應注意遠離授粉蜜蜂。

領先企業布局市場

作為最早布局多殺霉素系列產品的企業,科迪華(原陶氏)目前依舊是此類產品重要的供應商。據公司介紹,其在澳大利亞銷售的Naturalure^®(含多殺霉素、引誘劑和保濕劑)已成為該國各地果樹和葡萄作物中防治果蠅的首選產品之一,得到了廣泛的使用,產品在炎熱條件下也能保持活性,還獲得了有機認證。在中國,科迪華已不再銷售多殺霉素產品,取而代之的是乙基多殺菌素制劑,如愛多樂^®,可用于防治水稻二化螟、稻縱卷葉螟、豇豆豆莢螟和黃瓜美洲斑潛蠅。

2022年,科迪華慶祝其斥資2.42億美元的乙基多殺菌素和多殺霉素擴產項目完工。這一位于美國密歇根州Midland I-Park的項目旨在滿足市場對其多殺霉素系列產品不斷增長的需求。加上此前在Harbour Beach建設的此類產品擴產項目,科迪華多殺霉素系列的產能將提高50%。此次擴產解決了100多個國家/地區客戶對于250多種作物的植保解決方案的需求。

在國內,齊魯制藥集團在研發多殺霉素上也取得了技術突破。公司經過十多年的研究和摸索,攻克了工藝難關,于2017年成功開發并商業化供應多殺霉素,在此類產品技術創新和生產供貨等方面國內領先。據齊魯制藥集團介紹,其呼倫貝爾基地建設項目投產后,公司多殺霉素產能將有極大提升,據多殺霉素產能將超過1500噸。

齊魯制藥集團已推出多款多殺霉素制劑,如10%多殺霉素懸浮劑(華星^®老殺^®、齊星捍清速^®、齊星薊統領^®)、480克/升多殺霉素懸浮劑(齊星班治^®,齊星薊無名^®)、0.5%多殺霉素粉劑(華星功臣^®)、20%多殺･甲維鹽懸浮劑(齊星蛙盾^®),為種植者提供了防治小菜蛾、細斜紋夜蛾、果蠅、薊馬等害蟲的新的選擇。

布局全球多殺霉素業務的三浦百草多年前將多殺霉素設定為戰略研發產品。公司于2018年在國內取得了多殺霉素原藥登記,目前已在全球60多個國家和地區進行了登記布局,同時擁有國內的制劑登記4個,正在登記中的復配產品2個。三浦百草多殺霉素產品通過在技術方面不斷創新,提高了多殺霉素的適用性和經濟性,擴大了應用范圍。據悉,三浦百草也在擴大多殺霉素的產能。其二期項目即將投產,屆時公司的多殺霉素產能將會翻倍。

三浦百草多殺霉素(2.5%、5%、480克/升)目前在國內黃瓜、豆角、花卉、茄子、辣椒、石榴等作物防治薊馬上得到了廣泛的推廣和應用,效果表現優異；同時在蔬菜青蟲、花生小菜蛾、大蔥蔥管蟲、水稻稻縱卷葉螟等作物害蟲上試驗推廣。

2023年7月20日觀察到豆角薊馬數量多,基本爬滿在作物上,當日施用三浦百草的利凈(含多殺霉素),24小時跟蹤薊馬情況,死蟲基本都落在了葉片上,死蟲率約70%。

2023年6月10日記錄黃瓜花中薊馬藏在花蕊里,粗略統計蟲口有8頭,當日使用三浦百草多殺霉素+甲維鹽,次日觀察到花中薊馬活蟲0個。

未來前景

近年來有害生物綜合治理方式的應用逐年擴大,尤其是在農業領域,對綠色農藥、生物農藥的需求逐年增加,多殺霉素系列產品的市場未來仍將持續增長。此外,隨著更多新產能的建成并投放,多殺霉素系列在我國的應用將持續上升。

盡管前景被人看好,但多殺霉素系列市場的快速擴大仍被一些因素限制。陶氏益農開發的多殺霉素和乙基多殺菌素,以及先正達開發的阿維菌素和甲維鹽,被稱為是發酵產品類殺蟲劑中的″四大天王″,共占全球發酵產品類殺蟲劑銷售額的約90%。阿維菌素和甲維鹽與多殺霉素的市場重合度高,對多殺霉素市場顯著擴大造成一定限制。不過環保部在2017年將阿維菌素列入″高污染、高風險″行列后,其銷量正在下降。阿維菌素經歐盟再評審之后,由于對鳥類、野生哺乳動物、水生無脊椎動物、蜜蜂、非靶標節肢動物等均具有較高的風險,于2023年被限制為僅能在溫室大棚中使用。來自阿維菌素的競爭正在下降。

此外,多殺霉素系列的生產成本較高,農民會對高價產品的效果有較高的期望。不過對此已有企業在攻克生產難題上取得了進展,除了實現多殺霉素的大規模生產,還提高了多殺霉素中活性更強的spinosyn A的占比。一些企業還在劑型上突破創新,例如三浦百草的多殺霉素除了擁有最常見的懸浮劑外,還具備片劑、引誘劑、粉劑等,其中片劑由速釋層和緩釋層組成,速釋層能夠在投入水中后快速崩解釋放多殺霉素,在短時間內殺滅水域中的害蟲,緩釋層則能夠保護多殺霉素在水中的活性和穩定性,緩慢并長期釋放多殺霉素,大幅減少用藥。因此,未來多殺霉素價格和功效有望進一步改善。

企業也可通過更多技術研究,開拓與其他產品的差異化之路。多殺霉素化學合成困難,因此利用微生物發酵的生物合成受到青睞,但刺糖多孢菌較難培養,且遺傳操作困難,克隆多殺霉素生物合成途徑,并在易于遺傳操縱的細菌中進行異源表達,是高效生產多殺霉素的重要研究方向。在此基礎上,通過對基因族進行改造,實現高活性多殺霉素衍生物(如丁烯基多殺菌素)的表達[1],也是提高多殺霉素類產品活性的研究方向--不過新活性成分登記難度大。多殺霉素系列產品在生產效率、成本、產能和功效方面陸續改善后,未來將贏得更大的市場份額。

另一方面,隨著行業產量擴大,企業之間的競爭也將加劇。國內企業在擴大多殺霉素市場方面,可通過擴作登記,開發更多與農藥的聯用方案,開拓西北、西南這些多殺霉素應用尚且較少地區的作物市場,此外也可發展花卉、獸藥、儲糧害蟲防治等細分市場。做好市場定位對發展多殺霉素業務至關重要。