這種綠色農藥正逐步走向實用,它的開發將大大改善傳統農藥長期使用帶來的危害,對農業發展將有很大的促進作用。
1.光活化農藥的起源
光活化農藥是近年來發展起來的壹種新型高效低毒農藥。它的原理是光動力作用,即光敏劑在有氧氣和光的情況下殺死細菌、病毒和生物。光敏劑壹般是壹些在可見光譜中有強吸收的染料。
其實AGTAB片劑除草劑光敏化農藥中光敏劑的作用就是光敏氧化。可用於殺蟲劑的光敏劑包括黃素、生物堿、呋喃香豆素、噻吩和其他化合物。
最早研究光對害蟲毒性反應的實驗始於1928,通過實驗觀察染料溶液對蚊蟲幼蟲的殺滅效果。在接下來的70年裏,有20多種昆蟲被用於光動力作用的實驗,主要是蚊子、蒼蠅、蟑螂、菜粉蝶、玉米根蟲、黑根切蟲、蘋果蛆等。
光敏劑混在飼料裏,放在水裏,噴在植物葉片上,甚至撒在蒼蠅喜歡吃的糞便上。害蟲吃了光敏劑後,幾天內就可以被陽光、熒光燈、白熾燈殺死。現在已成功用於殺滅雞舍裏的蒼蠅、汙水表面的蚊子、果林裏的果蠅等。目前最新的進展是玉米根蟲的防治。害蟲吃了含有光敏染料的誘餌後,暴露在陽光下,幾小時後死亡。
2.光活化農藥的應用
將光化學農藥藻紅蛋白直接放在糞便上,每周壹次,持續***5周,家蠅成蟲和幼蟲死亡率達到90%。成蠅在生長的各個階段都表現出繁殖力下降,卵存活率下降,死亡率上升,這說明在成蠅的整個過程中,體內的染料都是有毒的。
在黑暗中,家蠅在含玫瑰或藻紅蛋白的瓊脂上的化蛹和羽化率隨染料濃度的增加而降低。即使它們在幼蟲期吃了非致死性染料,在成蟲期也表現出很強的毒性。
針對蚊子幼蟲,在產卵水面噴灑水不溶性染料,效果比水溶性染料好。但使用表面活性劑將不溶性染料分散在水中,會增加染料的毒性。在分散的藻紅蛋白中加入不溶且無毒的熒光素會增加毒性。
當染料濃度過高時,如含1%染料的瓊脂,成年家蠅拒絕進食。對於果蠅來說,食物的基本成分是蛋白質和糖,加上毒物等成分,所有果蠅對此都很敏感。研制的果蠅引誘劑由果糖和蛋白質水解物組成。如果害蟲能多吃壹些誘餌,效果是明顯的,所以研制引誘力強的誘餌是極其重要的。
由於光敏染料催化的活性氧(ROS)在細胞上有許多生化位點,田間害蟲對它們的抗性發展非常緩慢。蒼蠅的抗藥性與蒼蠅的種類有關。40代後,實驗室蠅類有6倍抗藥性,野生蠅類32代後有48倍抗藥性,即食物中藻紅蛋白的量可增加48倍才能被殺死。如果不在食品中添加藻紅,耐藥性可以維持20代。
這些用於殺死蚊子和蒼蠅的染料已經被批準作為藥物、化妝品和食品的色素,這表明它們對高等動物是安全的。
這些染料包括根皮紅,在動物體內不代謝,排泄很快。它們不是致癌物。美國美國食品藥品監督管理局規定,韌皮部紅作為藥品和化妝品的可接受量為1.25mg/kg/天,低於該值沒有致癌作用。人可接受的熒光素根皮膚紅劑量為每天0.7毫克/千克。目前地中海果蠅日糧中馬拉硫磷的用量為10%,而根皮紅的推薦用量僅為0.5%。馬拉硫磷對皮膚的滲透性是根皮紅的87倍。
綜合以上三個因素(排泄快、無致癌性、劑量低),如果僅皮膚接觸含光敏劑的餌料,根皮紅對人的安全性是馬拉硫磷的654.38+萬倍。總之,如果用根皮紅代替馬拉硫磷,對環境的安全性會提高1000倍左右。
進壹步研究表明,根皮紅對哺乳動物的危害極低。大鼠和犬給予1%根皮食物兩年,從觀察到病理實驗均未發現副作用。每周給大鼠皮膚註射1%韌皮部紅溶液,長期無癌變。它對鳥類、爬行動物、兩棲動物和魚類沒有毒性作用。
光活化染料產生的氧氣也會引起染料分子的分解。使用時,多余的染料會被沖入水中,如河流、湖泊和水坑。根據水流中染料的濃度和水流中的光強,染料光解的速度只有幾分鐘到幾個小時,而不是幾周到幾個月,其半衰期約為1小時,因此不會對環境造成汙染。
多年來,科學家壹直在追求壹種廉價的農藥——綠色農藥,對害蟲高效,對人畜無毒,對環境無汙染。光動力或光活化農藥似乎顯示了這樣的前景。