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.中國農業大學理學院，北京 100193；2.農業農村部農藥檢定所，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藥的快速發展和產品登記數量的迅速增長，鱗翅目昆蟲性信息素的研究和應用被廣泛關注，家蠶Bombyxmori性信息素于1959年被首次發現，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測農田和森林中的昆蟲數量；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%。目前國內外信息素類農藥產品登記最多的活性成分也是直鏈鱗翅目信息素。這類產品毒性低、暴露風險小，被認為對人類和環境危害也較低。美國環保署指出，在直鏈鱗翅目信息素作為農藥使用的10多年來，沒有報告表明其會對人類和環境產生不良影響[2]。一些經濟合作與發展組織(OECD)國家，也大大降低了直鏈鱗翅目信息素登記的數據要求。相比而言，歐盟對信息素農藥的研究更為成熟，且登記產品也較多，對于直鏈鱗翅目信息素的監管也比較詳細。本文梳理并概述了直鏈鱗翅目信息素的結構特點，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用提供參考。

1 信息素的分類

化學信息素(semiochemical)分為化感物質(allelochemicals)和信息素(phenomones)。化感物質是由生物個體產生的、可改變其他生物行為的物質，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[3]，根據行為的種類來劃分，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。化感物質與信息素的區別在于前者是調控種間關系，而后者是調控種內個體間關系[4]。

鱗翅目是昆蟲信息素研究最為詳盡的一個目，在鱗翅目昆蟲化學通信系統中，大多數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，根據結構的不同又可分為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，結構上通常為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尾[3]。此類結構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類信息素化學結構相對復雜，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，其結構為C17～C25多不飽和烴及其環氧衍生物，這些化合物約占已知鱗翅目性信息素的15%。Type III類結構僅存在于少數鱗翅目昆蟲中，為1個或多個甲基支鏈的C17～C25化合物。而Type 0類信息素結構同植物揮發物的結構類似，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)產品的作用機制為改變靶標害蟲行為，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中，以受控的方式進行緩慢釋放，一般不會對人體和環境及非靶標生物造成影響；并且產品的釋放量極低，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，已經豁免了SCLPs產品的毒理學和環境數據要求[6]，主要原因也是由于其環境中的迅速消散以及低毒性特點。

SCLPs通過揮發和降解兩種途徑在環境中迅速消散，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生降解而轉化成二氧化碳和水，不存在殘留的風險[6-7]。SCLPs在紫外線和氧氣的作用下會迅速降解，不會發生生物積累[6]。

SCLPs具有低毒性。在OECD發布的關于《用于節肢動物害蟲防治的信息素和其他化學信息素的登記要求指南》中，提到歐盟監管機構、美國環保署以及加拿大有害生物管理局還未收到有關用于節肢動物交配干擾和其他應用的信息素對人類健康或環境產生不利影響的報告，其中大多數登記的產品是SCLPs。美國關于SCLPs的毒理學數據表明[6-7]，其急性經口毒性、急性經皮毒性、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可以被大多數生物體中存在的酶降解。在一項研究中發現，SCLPs可通過β氧化產生一系列碳損失，或通過與葡萄糖苷酸絡合并由腎臟排泄而代謝[7]。美國在對SCLPs產品進行安全評估的相關試驗中，研究結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的小鼠喂養試驗，劑量高達1 g/kg，試驗結果表明沒有明顯的中毒跡象[8]。

3 歐盟批準登記的直鏈鱗翅目信息素種類

SCLPs均為偶數碳長直鏈的化合物，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的雙鍵，進而導致性信息素多樣性的產生，在單烯化合物中，存在多種位置異構的性信息素組分，且雙鍵位置在奇數碳上的結構最多[5]。目前，歐盟批準登記的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 歐盟關于直鏈鱗翅目信息素的登記管理政策

歐盟針對信息素農藥登記，提出了以下減免政策：(1)用于誘捕和監測節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資料。(3)當評價信息素產品是否為相同產品時，異構體比例不要求與對照產品相同。(4)如果僅通過揮發產生暴露及產品暴露(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、環境風險可以根據建立數學模型預測使用的信息素農藥釋放的最終濃度的方法進行推斷。一般認為，當SCLPs產品暴露量達到375 g/hm2/年時，與自然暴露量相當，對非靶標生物來說是安全的。(5)如果能證明，殘留量不超過自然界中蟲害爆發時的量，則無需提交殘留數據[3，10]。由于SCLP屬于信息素農藥，因而這些減免政策同樣適用于SCLPs。

歐盟將SCLPs歸類為低風險活性物質，并制定了一些針對性的管理政策：(1)在關于雜質的資料要求中，當SCLPs中雜質本身也是SCLPs時，應匯總這些SCLPs雜質并指定它們為單一雜質。(2)對于SCLPs這樣高揮發性化合物，在進行環境風險評估時，要考慮化合物的性質及其行為。根據該物質揮發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中揮發損失與收益的速度和可能程度[3，11]。(3)在對信息素農藥進行毒性的危害鑒定時，如果確定兩種SCLPs性質相似且具有可比性，可通過其中一種SCLP推斷另一種SCLP的毒性[3]。

5 我國信息素產品登記現狀及管理政策

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

表4 我國登記信息素農藥產品有效成分

在我國，信息素也稱為化學信息物質，屬于生物化學農藥。我國對于信息素農藥也提出了相關減免政策，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口毒性、環境影響試驗資料；減免制劑的殘留和環境影響試驗資料；減免風險評估報告。