图4 溴虫氟苯双酰胺的发现过程及作用模式转变
研究表明，溴虫氟苯双酰胺的体内代谢产物DMBF的作用位点位于黑腹果蝇Drosophila melanogaster RDL GABA受体（RDLR）M3区的G336处或其附近，抑制氯离子的渗透和GABA诱导的神经活动，导致昆虫过度兴奋和死亡。DMBF与谷氨酸门控氯离子通道变构调节剂（大环内酯类*虫剂）作用位点有所重叠，但作用模式有很大差别。此外，DMBF的作用模式也不同于其他离子型GABA受体的非竞争性拮抗剂，如狄氏剂、氟虫腈、林丹和α-硫丹等。作用模式的差异可能是导致溴虫氟苯双酰胺对抗性害虫仍然具有高活性的重要原因，从作用模式的研究入手可为后续新型*虫剂的研发提供一定的理论基础。
RDL亚基TM2结构域中的A2′N、A2′S、R0′Q突变是害虫抗氟虫腈的主要原因。DMBF的结合位点与第1代和第2代非竞争性拮抗剂（结合在RDLR中5个TM2s形成的离子通道孔内）不同，被认为是结合在相邻亚基的TM1-TM3口袋中，其结合位点的明显差异使得溴虫氟苯双酰胺对携带A2′突变的抗环戊二烯和抗氟虫腈害虫有效。此外，溴虫氟苯双酰胺对离子型GABA受体中携带A2′S、A2′G、A2′N突变的敏感型和耐药型生物的*虫活性无明显差异。溴虫氟苯双酰胺的作用位点为已知靶标的新位点，使其对抗药性害虫具有较好的*灭活性，有望在害虫抗药性管理中发挥重要的作用。研究表明，DMBF对斜纹夜蛾RDLR的IC50值为1.3 nM，与人GABA-A型受体（GABAAR）α1β2γ2、大鼠GABAARα1β3γ2和人甘氨酸受体（GlyR）α1β相比（表7），DMBF对昆虫RDLR表现出更高的选择性。因此，溴虫氟苯双酰胺对人类和其他哺乳动物相对安全无毒，这种特性使其在使用上具有更高的安全性。
表7 DMBF和氟虫腈对哺乳动物GABAAR和GlyR的拮抗活性
溴虫氟苯双酰胺*虫活性高，选择性良好，对抗性害虫有效，可广泛用于对现有*虫剂具有抗性的害虫，是一种极具市场前景的*虫剂。Nakao等曾报道，黑腹果蝇RDLR中G227M的突变使DMBF的抑制活性消失，I218F和L222C突变也将DMBF的抑制活性减弱了6倍，表明这些突变附近可能是DMBF的结合位点。为了探究DMBF对昆虫RDLR更详细的作用模式，Gao等通过分子模拟研究预测了RDLR的G277与DMBF之间形成的氢键可能是维持DMBF拮抗活性的关键相互作用之一。在作用于G277突变体时，结合位点的改变和亲和力的降低均可能导致DMBF活性降低。DMBF对昆虫RDLR的相互作用模式尚不十分明确，这一发现可为继续研究DMBF的详细作用模式提供新的参考。
04 安全性与代谢残留研究
溴虫氟苯双酰胺结构中含有12个卤素原子，具有较高的油水分配系数，容易在动植物体内的脂质中积累，而其代谢物与其具有相似化学结构，因此溴虫氟苯双酰胺对各种生物的毒性研究也不容忽视。研究表明，99.68%溴虫氟苯双酰胺原药对大鼠急性经口（LD50＞2,000 mg/kg），急性经皮（LD50＞5,000 mg/kg），毒性均较低，对兔皮肤、眼睛无刺激性，未观察到其对哺乳动物免疫毒性、遗传毒性和神经毒性，无致畸性，对繁殖无影响。此外，溴虫氟苯双酰胺对某些水生生物的毒性较低（表8）。但已有研究表明，溴虫氟苯双酰胺对斑马鱼Danio rerio具有一定的威胁。Jia等研究发现，溴虫氟苯双酰胺对斑马鱼的急性毒性较低（LC50(96 h)＞10 mg/L），但表现出中等生物富集能力，即使在环境浓度较低的情况下，长期接触溴虫氟苯双酰胺也可能影响斑马鱼代谢从而引起慢性毒性。此外，Duan等研究发现，溴虫氟苯双酰胺对斑马鱼胚胎的生长发育尤其是心脏发育有着不利的影响，且能诱导胚胎凋亡。目前，关于溴虫氟苯双酰胺对鱼类的毒性以及作用机制的研究是相对较少的，其对鱼类等水生生物的毒性研究应该引起足够的重视，进一步研究溴虫氟苯双酰胺对水生生物的毒理学作用，有助于为其合理使用、减少不良毒理作用等方面提供一定的参考。
表8 溴虫氟苯双酰胺对水生生物的毒性
作为农药，溴虫氟苯双酰胺在土壤、水和作物中的代谢残留分析也尤为重要。近年来，研究人员对溴虫氟苯双酰胺及其2种代谢物（S(PFH-OH)-8007和DM-8007，图5）的代谢残留进行了研究。
图5 S(PFH-OH)-8007和DM-8007结构
2018年，An等首次报道了中国5种不同类型典型土壤（红壤、黑土、潮土、褐土和水稻土）中溴虫氟苯双酰胺及其2种代谢物的农药残留分析方法。结果表明，在5种土壤中3种化合物的平均回收率为85.3%～111.8%，相对标准偏差小于13.6%，3种化合物的定量限均为0.1 μg/kg，该方法的建立为后续溴虫氟苯双酰胺及其代谢物的残留研究奠定了基础。Xie等验证了一种可对土壤样品中溴虫氟苯双酰胺进行检测的方法，通过该方法对4个土壤样品（采集于中国不同区域农田表层）进行检测，结果表明，除富含有机质的黑土外，溴虫氟苯双酰胺在农业系统土壤中均具有中等或高的流动性，对地下水和地表水构成一定的威胁。因此，进一步研究溴虫氟苯双酰胺在水稻环境中的毒理学效应是非常必要的。Xie等开发了一种有效检测溴虫氟苯双酰胺残留量的方法，并对稻田水、水稻土和水稻秸秆中的溴虫氟苯双酰胺残留消解动态进行了研究。结果表明，收获时稻田土壤、稻秆及稻壳样品中均未检测到溴虫氟苯双酰胺残留量或检测结果低于定量限。此外，对于溴虫氟苯双酰胺在农作物和食品中的残留分析方法的研究也不容忽视。QuEChERS方法是目前广泛应用的农药残留分析样品前处理方法，Noh等以该方法为基础，采用柠檬酸缓冲液提取样品，改变分散固相萃取（d-SPE）技术中吸附剂的组成，使用25 mg伯仲胺（PSA）和其它吸附剂（C18、石墨化炭黑）混合，建立了一种快速高效测定不同作物（糙米、大豆、苹果、青椒、桔子等）中溴虫氟苯双酰胺及其2种代谢物残留量的方法。结果表明，该方法基质效应低（-18.3%～18.8%），农药残留回收率均在70%～120%之间，可用于不同作物中溴虫氟苯双酰胺及其代谢物的残留检测。目前，对于溴虫氟苯双酰胺及其代谢物在农作物食品中的残留还处于研究阶段，不同的农作物和食品可能需要不同的残留分析方法，有必要继续开发多种分析方法。已有的研究结果表明，溴虫氟苯双酰胺在水稻环境以及部分农作物食品中残留量较低，有望在农业中广泛使用。
05 总结与展望
*虫剂在我国农业、林业和公共卫生害虫防治方面都发挥着重要的作用。有机磷类、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类、烟碱类和大环内酯类等*虫剂曾被广泛使用，由于其本身的毒性、害虫产生抗药性或对环境的生态毒性等原因，这些*虫剂相继被限用或淘汰。双酰胺类*虫剂的发现是*虫剂研究领域的重要里程碑。自首个作用于RyR双酰胺类*虫剂被发现以来，国内外学者对其开展了广泛的研究，并取得了很好的进展，发现了很多高活性先导化合物。
新型双酰胺类*虫剂溴虫氟苯双酰胺是以氟苯虫酰胺为先导，通过结构优化而成功研发的，两者在结构上具有一定相似性，但双酰胺结构从邻位到间位的改变及对部分结构进行修饰后，导致作用靶标发生了改变，这为未来新型*虫剂的研发提供了很好的思路。此外，溴虫氟苯双酰胺的作用位点独特，进一步明确其详细的作用模式可为开发新型、高选择性*虫剂提供更多的理论依据。因其独特的作用机制，溴虫氟苯双酰胺与现有*虫剂无交互抗性，可被用于抗药性害虫种群的防治，为解决害虫对传统*虫剂的抗性问题提供了新的选择。此外，溴虫氟苯双酰胺对哺乳动物和水生生物低毒，作为新型农用*虫剂使用具有较广阔的应用市场。
