世界农化网中文网报道:叶菌唑是日本吴羽开发,并于20世纪90年代初上市的一款三唑类杀菌剂。其杀菌谱广、活性高,对锈病和壳针孢属引起的病害高效。叶菌唑现已广泛用于欧洲的谷物和油菜、北美的谷物、拉美的大豆,此外,其还在玉米、水稻、棉花、马铃薯、葡萄、梨果和其他蔬菜上应用。2018年底,叶菌唑获得我国正式登记。
01
理化性质及毒理学
叶菌唑英文通用名:metconazole;化学名称:5-(4-氯苯基)-2,2-二甲基-1-(1H-1,2,4-三唑-1-基甲基)环戊醇;分子式:C17H22ClN3O;CAS登录号:125116-23-6;开发代号:KNF-S-474(日本吴羽)、WL 148271(壳牌)、AC 900,768(美国氰胺)、BAS 555 F(巴斯夫)、CL 354,801(cis-异构体)、CL 354,802(trans-异构体);商品名:Caramba 90、Juventus 90等。其结构式如图1。
叶菌唑通常包含cis-异构体和trans-异构体,两者均具有杀菌活性。其为灰白色、无嗅粉末状固体。熔点:100~108.4℃;相对密度:1.14(20℃);蒸气压:2.1×10-5Pa(20℃);正辛醇-水分配系数logP:3.85(20℃,pH=7);亨利常数:2.21×10-7Pa·m3·mol-1。溶解度(20℃):在水中溶解度为30.4 mg/L,甲醇中为403 g/L,丙酮中363 g/L,甲苯中103 g/L。叶菌唑具有良好的热稳定性和水解稳定性。土壤代谢DT50:142.2 d(典型;实验室,20℃)、134.7 d(大田);DT90:745 d(实验室,20℃)、599 d(大田)。
大鼠急性经口毒性LD50为660 mg/kg;急性经皮LD50>2,000 mg/kg;急性吸入LC50(4 h)>5.6 mg/L。NOEL:大鼠(104 w)为每日4.8 mg/kg b.w、狗(52 w)为每日11.1 mg/kg b.w。叶菌唑对兔眼睛有轻度刺激性,对皮肤无刺激性,无致敏作用。Ames试验为阴性。
山齿鹑(Colinus virginianus)急性经口LD50为787 mg/kg,野鸭LC50>5,200 mg/kg。鱼类LC50(96 h,mg/L):2.2(虹鳟)、3.9(黑头呆鱼)、3.99(鲤鱼)。水蚤LC50(48 h):4.2 mg/L。羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)EC50(72 h):1.7 mg/L。叶菌唑对蜜蜂无毒,经口LD50(24 h)为90 μg/蜂。对蚯蚓无毒。对其他有益生物:60 g/L SL对寄生蜂无害至中等毒;对瓢虫有轻微毒害;对捕食螨有害。
在动物体内的代谢:大鼠14 d连续口服给药,在最后1次给药的4 d内,15%~30%通过尿液排出,65%~82%通过粪便排出;主要代谢产物为单羟基和多羟基代谢产物,邻羟基苯基和羧基代谢产物,以及混合官能团的代谢产物。在植物体内的代谢:主要成分为母体化合物、三唑丙氨酸和三唑乙酸。
02
作用机理及应用
叶菌唑通常为顺反异构体的混合物,两者均有活性,顺式活性高于反式。叶菌唑为麦角甾醇生物合成中C-14脱甲基化作用抑制剂,通过抑制病原菌菌丝的伸长,阻止病菌孢子侵入作物组织。研究表明,叶菌唑具有预防和治疗作用,在病菌潜伏期使用,能阻止病菌发育;在发病后使用,能使下一代孢子变形,失去继续传染能力。叶菌唑具有渗透和内吸活性,在作物体内向基、向顶传输。
叶菌唑杀菌谱广,活性高,用量少。其主要用于小麦、大麦、燕麦、黑麦、小黑麦等谷类作物,还可用于油菜、香蕉、柑橘、大豆、芒果等;可防治小麦壳针孢、穗镰刀菌、叶锈病、黄锈病、白粉病、颖枯病,大麦矮形锈病、白粉病、喙孢属,黑麦喙孢属、叶锈病,燕麦冠锈病,小黑麦叶锈病、壳针孢等。叶菌唑既可茎叶喷雾又可种子处理使用。茎叶喷雾有效成分用量为30~90 g/hm2,持效期5~6周;种子处理有效成分用量为2.5~7.5 g/100 kg种子。此外,叶菌唑具有生长调节作用,同时也可以起到增产效果。
辉丰开展的登记试验结果显示:在用药剂量范围内对作物安全,未见药害发生。8%叶菌唑悬浮剂对小麦赤霉病具有较好的防治效果,在有效成分用量45~90 g/hm2时,防效为63.67%~88.82%;50%叶菌唑水分散粒剂对小麦白粉病、锈病具有较好的防治效果,在有效成分用量为45~90 g/hm2时,对小麦白粉病防效为71.35%~84.21%,对小麦锈病防效为70.89%~91.35%。
有研究表明,6%叶菌唑水剂对小麦赤霉病有很好的保护和治疗作用,与多菌灵相比,用量较少,防效高,同时兼治小麦条锈病与其他叶部病害,是防治小麦病害的高效药剂。另有研究表明,60%叶菌唑·福美双可湿性粉剂900 g/hm2分别在小麦初花期和灌浆初期喷药,对小麦赤霉病的防效达到94.33%,效果非常显著,并且对小麦生长安全、无药害。
叶菌唑适配性良好,其配伍品种包括吡唑醚菌酯、噻唑菌胺、mandestrobin、丙硫菌唑、氟唑菌酰胺、啶酰菌胺、甲哌鎓、甲霜灵、噻虫胺、氟嘧菌酯、啶氧菌酯、苯氧菌胺、肟菌酯、克菌丹、福美双、咪鲜胺、喹啉铜、氯啶菌酯、氟吡菌胺、烯酰吗啉等。
03
开发与登记
叶菌唑由日本吴羽化学工业株式会社在1986年发现,1992年在英国布赖顿植保会议公开的三唑类杀菌剂。由日本吴羽与壳牌公司(后来的美国氰胺公司,现在的巴斯夫)共同开发,1994年由氰胺公司引入法国市场。日本吴羽化学工业株式会社在日本和印度(Rallis)均有生产叶菌唑工厂。巴斯夫在北美拥有叶菌唑在小粒谷物、大豆、甜菜、棉花叶面使用的独家销售权。
叶菌唑上市初期,受到甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂、其他三唑类杀菌剂的阻碍,市场占有率低。但从2009年起,其市场使用逐步上升,全球销售额也逐年递增,并于2014年达到销售峰值1.85亿美元,2009—2014年复合年增长率达到9%。2014年后,叶菌唑市场波动下行,2019年的全球销售额为1.71亿美元,2014—2019年复合年增长率为-2.5%。
叶菌唑在欧洲、北美和南美等多个地区作为麦类、玉米、油菜籽和大豆等作物杀菌剂被广泛使用。2019年,叶菌唑在全球谷物用杀菌剂市场排在第7位,位于丙硫菌唑、戊唑醇、氟环唑、嘧菌酯、氟唑菌酰胺、丙环唑之后。在玉米用杀菌剂市场,叶菌唑排在第10位,位于吡唑醚菌酯、咯菌腈、嘧菌酯、啶氧菌酯、精甲霜灵、肟菌酯、环丙唑醇、丙环唑、苯丙烯氟菌唑之后。在油菜用杀菌剂市场,叶菌唑排在第4位,排在丙硫菌唑、戊唑醇、啶酰菌胺之后。
3.1 在中国的登记
目前,共有4个叶菌唑产品获得我国登记,包括2个原药产品和2个单剂产品。原药登记证持有人分别为安道麦辉丰(江苏)有限公司和上海赫腾精细化工有限公司。登记信息见表2。
登记的2个单剂产品均用于小麦,施用方法为喷雾。其中,50%叶菌唑水分散粒剂登记用于防治锈病和白粉病,制剂用量9~12 克/亩;8%叶菌唑悬浮剂登用于防治赤霉病,制剂用量56~75毫升/亩。国内尚未见复配产品登记。
3.2 在欧盟的登记
叶菌唑多用于谷物,其市场主要位于欧洲、中美和南美等。叶菌唑1993年在法国登记,1994年以Caramba商品名进入法国市场。2007年6月1日,叶菌唑获得欧盟登记,目前已在欧盟23个国家登记,包括奥地利、比利时、保加利亚、捷克、德国、丹麦、爱沙尼亚、西班牙、芬兰、法国、克罗地亚、匈牙利、爱尔兰、立陶宛、卢森堡、拉脱维亚、荷兰、波兰、葡萄牙、罗马尼亚、瑞典、斯洛文尼亚、斯洛伐克等。
2015年,叶菌唑与啶酰菌胺的复配剂Efilor在德国上市,用于油菜。
2017年底,巴斯夫在法国上市Jubilee(硫磺)与Juventus(叶菌唑)的组合包,用于防治谷物锈病、白粉病,以及壳针孢属引起的病害。
拜耳公司在意大利上市叶菌唑与吡唑醚菌酯复配产品Headline AMP,用于玉米。
欧盟登记及再评审认为:叶菌唑为PBT物质(对环境有持久性、生物累积性、毒性物质);叶菌唑可能存在潜在的内分泌毒性,对胎儿存在潜在危害,主评议国比利时建议将叶菌唑的发育毒性级别定为Repr.Cat.2(H361d,可能危害胎儿)。因此,叶菌唑被列入″候选替代物质清单″。
3.3 在美国的登记
2007年,叶菌唑获得美国登记,此后,多个产品进入美国市场。截至目前,在美国登记的叶菌唑产品有16个,单剂和复配制剂各占一半;登记申请企业主要有巴斯夫和美国Valent公司。
3.4 在英国的登记
英国也是叶菌唑重要的市场,多家公司在英国布局,产品多用于大麦、豌豆、硬质小麦、大豆、油菜、黑麦、小黑麦、青豆、小麦等。叶菌唑在英国的登记情况如表4。
3.5 在加拿大的登记
加拿大是继法国、德国之后重要的谷物市场,2019年,加拿大谷物用杀菌剂销售额为2.40亿美元。加拿大谷物用杀菌剂市场以三唑类杀菌剂为主,包括戊唑醇、叶菌唑、丙硫菌唑、丙环唑等,嘧菌酯、吡唑醚菌酯等次之。
2012年,吡唑醚菌酯与叶菌唑的复配产品Twinline在加拿大登记,用于防治谷类作物的叶部病害,如褐斑病、叶斑病、叶锈病、条锈病、斑枯病和网斑病等。该产品上市第一年就销售到脱销的程度,巴斯夫公司因此还扩大了Twinline的产能。
2015年,加拿大对叶菌唑进行评估,报告指出,叶菌唑经口毒性和眼睛刺激性为中等;家兔长期染毒实验结果显示,叶菌唑具有生殖毒性,能造成家兔胎儿面部和四肢畸形,需要额外的防护措施以保护人类处于较低的暴露水平。评估认为,叶菌唑无基因毒性和致癌性,对人类健康无风险,严格按照标签使用叶菌唑时,叶菌唑对环境风险可接受。
截至2022年底,已有多个叶菌唑产品在加拿大登记,申请企业有日本吴羽、巴斯夫、Valent公司等3家公司。登记的原药产品有1个,含量为97%,申请登记企业为日本吴羽。具体登记情况见表5。
3.6 在其他国家的登记
此外,叶菌唑还在巴西大豆、日本小麦和柑橘上市。
04
专利概况
叶菌唑化合物专利由日本吴羽化学工业株式会社申请。其欧洲专利EP0267778,申请于1987年11月10日,终止于2007年11月9日;美国专利US4938792,申请于1987年10月30日,终止于2007年10月30日。
叶菌唑化合物专利已到期,但巴斯夫和日本吴羽在后续的产品开发中申请了大量的派生专利,且申请时间大多出现在2010年之后。其合成相关专利情况见表6。
在中国,叶菌唑多个杀菌组合物获得专利保护,包括叶菌唑与氟嘧菌酯、啶氧菌酯、苯氧菌胺复配,叶菌唑与肟菌酯复配,叶菌唑与克菌丹、福美双、咪鲜胺的复配,叶菌唑和喹啉铜的复配,叶菌唑和氯啶菌酯的复配,叶菌唑和氟吡菌胺的复配,叶菌唑与烯酰吗啉的复配等。
05
市场预测
叶菌唑为广谱内吸性杀菌剂,自上市以来,已广泛应用于小麦、大麦、燕麦、黑麦、小黑麦等谷类作物,以及油菜、香蕉、柑橘、大豆、芒果等,防治叶锈病、黄锈病、白粉病、颖枯病等多种病害。叶菌唑茎叶喷雾、种子处理皆可。
在国外,叶菌唑多个复配产品取得较好的市场业绩,包括叶菌唑与吡唑醚菌酯,与(精)甲霜灵,与氟唑菌酰胺,与甲哌鎓,与噻虫胺、甲霜灵,与噻虫胺、噻唑菌胺、甲霜灵,与丙硫菌唑,与噻唑菌胺、mandestrobin、甲霜灵,与啶酰菌胺等。国内开展的复配研究也较多,但总体而言,叶菌唑复配空间还很大。
目前,我国只有2家企业的4个叶菌唑产品获准登记,其中包括2个原药、2个单剂产品。登记的叶菌唑单剂产品仅用于小麦,防治锈病、白粉病和赤霉病。叶菌唑在我国的应用目前仅限于叶面喷雾施用,尚无种子处理产品登记。小麦病害市场空间较大,加之在其他作物上的应用,总体而言,叶菌唑国内市场前景较好,值得企业重点关注和开发。
叶菌唑与环丙唑醇、苯醚甲环唑、氟喹唑、腈菌唑等三唑类杀菌剂类似,现已被列入欧盟候选替代名单中,这或将影响未来市场。
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