磷化氢的毒理及害虫对磷化氢的抗性机制研究进展

近60年来,熏蒸剂磷化氢被广泛用于储藏物害虫的防治。但是,长期、不合理地使用磷化氢,导致储藏物害虫抗药性的广泛产生。了解磷化氢的毒理机制可以为磷化氢抗性机制研究提供思路。早期的研究发现,磷化氢通过干扰神经传导、抑制能量代谢和破坏氧化还原系统,引起害虫死亡;但近年的研究表明,磷化氢致死害虫的主要机制是抑制能量生成和通过干扰氧化还原系统来增加氧化损伤。早期的研究发现,害虫对磷化氢的抗性机制主要包括主动排斥磷化氢、保护性昏迷和增强解毒酶活性。近年来,随着基因组学、蛋白组学和代谢组学的应用,相继出现一些新的磷化氢抗性机制,如穿透抗性、磷化氢作用靶标敏感性降低、能量代谢模式调整。越来越多的研究表明,靶标二氢硫辛酰胺脱氢酶突变以及抗氧化酶和解毒酶活性增强是主要的抗性机制,而能量代谢模式调整可能是抗性形成初期抵抗磷化氢不良影响的重要机制。采用基因渐渗的方法研究害虫磷化氢抗性突变的适合度代价可以更精准地预测抗性突变的进化方向。研究害虫的磷化氢抗性机制和抗性突变的进化潜力不仅有助于理解害虫抗药性的形成和生物的进化,同时对害虫的磷化氢抗性监测和治理有重要的意义。

储粮害虫对磷化氢的抗性现状及其综合管理策略

熏蒸剂被世界卫生组织批准用于储存粮食,对储存或运输粮食的区域进行消杀,减少虫霉活动以减少储存损失。磷化氢具有经济性、易施用、扩散快、无残留综合性优势,对各种仓储有害生物都具有很高的消杀作用,成为世界上主要熏蒸剂之一。由于一些熏蒸剂淘汰,加大了对磷化氢依赖性,且由于缺乏规范性指导和磷化氢的不合理应用导致储粮害虫对磷化氢产生了严重的抗药性,抗性发展危及到磷化氢的防治效果和可持续性。本文综述了国内外储粮害虫对磷化氢抗性现状和趋势,解析了呼吸及表皮相关表达基因和解毒代谢酶的抗性遗传基础,比较了联合国粮食及农业组织(FAO)测试、剂量生物测定法、快速击倒检测和分子鉴定四种抗性检测方法优缺点,探索了熏蒸方案优化、实验室+实仓验证及应用建议的抗性管理关键策略,以期为今后磷化氢的科学合理使用和其他防治方法的开发提供参考信息。

大黑粉盗与赤拟谷盗和锈赤扁谷盗对磷化氢的耐受力比较研究

潜在危害的储粮害虫大黑粉盗Cynaeus angustus研究缺乏,掌握其磷化氢耐受力有助于科学治理。采用快速击倒和FAO推荐方法测定了磷化氢对大黑粉盗的KT_(50)值和毒力方程,并与赤拟谷盗Tribolium castaneum和锈赤扁谷盗Cryptolestes ferrugineus进行了比较,测定了100、200、300、400、500 mL/m^(3)磷化氢体积分数下3种害虫卵、幼虫、蛹和成虫不同时间的死亡率。磷化氢对大黑粉盗、赤拟谷盗和锈赤扁谷盗的KT 50值分别为7、127、3736 min,相应毒力方程斜率值(b)为3.67、8.28和9.94,相应LC 50值为0.008、1.34和5.88 mg/L。不同害虫虫态在100~500 mL/m^(3)下的半数致死时间LT 50值于大黑粉盗卵为4~2 h、幼虫4~1 h、蛹4~1 h、成虫3~1 h,于赤拟谷盗为卵12~5 d、幼虫11~5 d、蛹13~7 d、成虫10~4 d,于锈赤扁谷盗为卵28~13 d、幼虫为18~9 d,蛹26~11 d,成虫17~9 d。相应的完全致死时间(LT_(100))于大黑粉盗卵为21~6 h、幼虫8~3 h、蛹9~6 h、成虫5~3 h,于赤拟谷盗卵为21~18 d、幼虫21~15 d、蛹27~18 d、成虫21~12 d,于锈赤扁谷盗卵为54~30 d、幼虫42~30 d、蛹48~30 d、成虫36~25 d。所测大黑粉盗为磷化氢敏感品系,其各虫态对磷化氢的耐受力为卵>蛹>幼虫>成虫,其耐受力远小于赤拟谷盗和锈赤扁谷盗磷化氢抗性品系。

中药材经磷化铝熏蒸后残留磷化氢的降解规律研究

目的:研究经磷化铝熏蒸后中药材中磷化氢残留水平的变化规律。方法:选取党参、黄芪、当归等易生虫的十种中药材经过模拟实验建立阳性样本,通过建立磷化铝残留的测定方法,对制备样本进行磷化铝残留水平监测。结果:不同品种的中药材样品经磷化铝熏蒸后残留水平有明显差异,对于含有色素的款冬花药材,外观颜色发生明显变化。同时发现,阳性样品在自然通风条件下,磷化氢残留降解速度较快,在48h内降幅可达约50%以上,8天后残留量明显减少,12天后部分样品残留量低于检出限。结论:不同基质的中药材样品经磷化铝熏蒸后,残留水平有明显差异,且磷化氢残留随贮存时间延长降解速度加快。

基于CiteSpace的磷化氢研究热点可视化分析(2004—2023年)

磷化氢在化学、材料科学、物理学及农业等研究领域都发挥着重要的作用,广泛应用于半导体、塑料工业及储藏物熏蒸等方面。为系统梳理磷化氢各研究领域,深入了解在农业领域的研究动态,基于Web of Science核心合集数据库,从年度发文量、关键词、作者及机构等维度,利用CiteSpace完成文献计量分析。结果表明:磷化氢研究的发文量总体呈现上升趋势,研究主要分布在化学、材料科学等领域。在农业领域研究中,美国、澳大利亚、中国、希腊和巴西占据主导地位。此外,应重点关注《Journal of Stored Products Research》《Journal of Economic Entomology》和《Pest Management Science》期刊,紧跟该领域的最新研究动态。在研究热点方面,当前主要集中在磷化氢熏蒸手段的优化及磷化氢抗性机制的研究。RNA干扰(RNAi)技术在磷化氢研究中的应用可能成为未来受关注的前沿热点之一。本次文献计量研究侧重于阐明磷化氢在农业领域的科研动态,对当前的研究进行系统分析,可供对该领域感兴趣的行业专业人士和研究人员使用。

钢瓶装纯磷化氢与制氮机系统联合应用于高大粮堆熏蒸

磷化氢已成为控制储藏物害虫的主要熏蒸剂。然而,现行以磷化铝实仓吸湿自然反应产生磷化氢的熏蒸方式存在工人作业强度高、熏蒸自动化程度低、药剂残渣须处理等一些因素限制了磷化氢的使用。为了改进磷化氢的使用,利用钢瓶装纯磷化氢结合膜分离制氮机设备,将磷化氢和氮气按预定比例混合,以控制释放装置直接将混合气体通过管道送入密闭高大粮仓内,通过环流方式使该熏蒸剂在高大粮堆内分布均匀,并保持磷化氢气体在仓内有效浓度。暴露时间为13d,对磷化氢浓度进行监测,并记录粮堆内受测昆虫成虫总死亡率。处理开始9h后,气体浓度达到736mL/m^(3),最高为1160mL/m^(3),并且能维持200 mL/m^(3)以上的有效平均浓度10 d。气体通过循环并在处理过的空间内均匀分布,从而在较短的暴露时间内控制主要的储藏物昆虫。

线粒体编码基因Nad5、Nad6和Atp6参与锈赤扁谷盗磷化氢抗性形成

【背景】锈赤扁谷盗(Cryptolestes ferrugineus)是重要储粮害虫,其对磷化氢(phosphine)抗性问题尤为突出。线粒体是生物体的重要细胞器,是昆虫进行呼吸代谢反应的核心场所,其中线粒体编码基因参与调节昆虫呼吸速率、能量代谢以及细胞信号转导等生理过程。【目的】明确线粒体编码基因在锈赤扁谷盗磷化氢抗性形成过程中的作用。【方法】通过CO_(2)检测仪测定锈赤扁谷盗不同磷化氢抗性种群试虫的呼吸速率;利用RT-qPCR技术解析线粒体编码基因在磷化氢抗性水平和呼吸速率均差异最大的锈赤扁谷盗太仓和上海种群试虫中的表达模式,并进行线粒体复合体I和V的活性测定;通过RT-qPCR技术研究关键线粒体编码基因Nad5、Nad6和Atp6对磷化氢胁迫响应的表达模式以及胁迫后线粒体复合体I和V的活性变化。利用RNA干扰(RNA interference,RNAi)技术沉默锈赤扁谷盗线粒体编码基因Nad5、Nad6和Atp6,同时分析上述基因被有效沉默后试虫呼吸速率和磷化氢敏感性变化情况。【结果】锈赤扁谷盗呼吸速率与磷化氢抗性水平呈负相关关系,即害虫呼吸速率均随磷化氢抗性倍数增加而显著下降。RT-qPCR结果表明线粒体编码基因在锈赤扁谷盗磷化氢极高抗种群(太仓种群,RR=1 906.8)表达量显著低于相对敏感种群(上海种群,RR=1.4),且线粒体复合体I和V的酶活性与线粒体基因表达模式相一致。锈赤扁谷盗经磷化氢熏蒸胁迫后,关键线粒体编码基因Nad5、Nad6和Atp6被显著抑制,线粒体复合体I和V的酶活性均显著降低。注射dsRNA有效沉默关键线粒体编码基因Nad5、Nad6和Atp6后,锈赤扁谷盗呼吸速率显著降低,磷化氢敏感性显著下降。【结论】线粒体编码基因参与锈赤扁谷盗磷化氢抗性形成。

富氮气调--磷化氢的可供替换技术

在粮食储藏上利用氮气的方法已经有30多年的历史,但直到最近经济有效的变压吸附(PSA)和膜分离(MS)制氮设备的出现,才使得该技术在储粮上使用成为可能。本研究首先在25、30和35℃、99%、98%和97%氮气的环境下,对小麦、大麦、燕麦、羽扇豆和油菜籽中的花斑皮蠹、赤拟谷盗、谷蠹和米象成虫和非成虫虫态进行了为期4、3和2周的实验室生物测定。然后在终端用户LakeGrace和CBH(Cooperative BulkHandling)谷物进出口公司Albany出口港码头开展实仓验证,测定小麦、大麦和油菜籽中不同储粮害虫虫种和油菜籽瓢虫和肖叶甲类两种田间害虫的防治效果。同时对处理后的粮食品质进行了测定。实验结果表明,害虫死亡率随着氧气浓度降低、暴露时间和温度的增加而增加,富氮低氧在低温条件下不能100%致死花斑皮蠹幼虫。氮气处理对磷化氢抗性和敏感品系储粮害虫防治效果没有差异。与其他粮种相比,在油菜籽中的防治效果更好。各种粮种的水分含量、蛋白质、含油量、淀粉和籽粒颜色品质指标均未受到影响。成功开发了富氮低氧商业规模应用模式,为磷化氢高抗性害虫治理提供了解决方案,满足市场日益增长对无害虫和无化学残留粮食的需求。

低浓度磷化氢气体检测管的研制

通过实验,优化指示剂配方,制备磷化氢检测管,结果表明当使用氯化汞和氯化钠体系,控制水分在20%,通气量在100 m L,制备的检测管变色界面清晰,重复性好,磷化氢质量浓度在20~200 mg/L范围内,检测管变色长度与气体浓度拟合度较好,线性相关系数在0.999以上。

氢载气GC-MS测定乙烯中磷化氢、砷化氢

以氢气为载气,采用渗透管定量系统,建立了乙烯原料中微量磷化氢、砷化氢的GC-MS分析方法,考察了方法的精密度、准确性和最低检出限,并采用所建立的方法对实际试样进行分析。实验结果表明,当磷化氢、砷化氢含量在0.006~1.211mL/m3时,外标校正曲线相关系数大于0.999,加标回收率在95.1%~106.0%之间,相对标准偏差小于4.0%,最低检出限为0.006~0.007 mL/m3。所建立的方法可满足乙烯原料中微量磷化氢、砷化氢的监测和分析需求。

磷化氢和溴甲烷复合熏蒸红心火龙果携带番石榴实蝇技术研究

本文研究了磷化氢(PH3)和溴甲烷(MB)复合熏蒸对番石榴实蝇的毒力以及对红心火龙果采后品质的影响。结果表明,复合熏蒸方式下,各个浓度的磷化氢和溴甲烷均存在增效,当溴甲烷浓度为4 g/m^(3)时,复合熏蒸发挥最佳增效效果的磷化氢浓度为1.42 g/m^(3)。复合熏蒸番石榴实蝇仅需13.19 g/m^(3)的溴甲烷即可在95%置信区间下达到致死率99.996 8%。与对照相比,复合熏蒸对火龙果的外观和内部品质无显著影响,而与溴甲烷单独熏蒸相比,复合处理会显著降低呼吸强度并减少药害。因此,溴甲烷和磷化氢复合处理对番石榴实蝇具有协同效应,表明磷化氢和溴甲烷复合熏蒸有可能成为水果采后处理的一种新策略。

平房仓磷化氢气体空间扩散分布及杀虫效果评价

本文结合防治不同粮温条件下不同储粮害虫的最低磷化氢浓度和熏蒸时间,确定磷化氢熏蒸方案,并在熏蒸过程中监测磷化氢气体浓度,研究熏蒸过程中磷化氢浓度空间扩散分布的规律。将杀虫期间磷化氢气体浓度变化情况与杀虫效果进行关联评价,为磷化铝熏蒸剂在储粮熏蒸中的高效应用提供技术支撑。

表皮蛋白基因参与锈赤扁谷盗磷化氢抗性形成

【目的】作为昆虫表皮重要的结构物质,表皮蛋白(cuticle protein,CP)在昆虫对农药表皮穿透抗性形成过程中承担重要作用。锈赤扁谷盗(Cryptolestes ferrugineus)磷化氢抗性问题日益突出,论文旨在揭示表皮蛋白基因在该害虫磷化氢抗性形成过程中的作用。【方法】基于联合国粮农组织(FAO)推荐的生物测定方法解析5个地理种群(张家港、湘阴、淮安、怀化和太仓种群)锈赤扁谷盗磷化氢敏感性差异。首先通过锈赤扁谷盗转录组数据鉴定获得4个表皮蛋白基因,进而构建系统发育树,并对相应氨基酸序列进行分析。利用基因定量技术(RT-qPCR)解析上述4个锈赤扁谷盗表皮蛋白基因时空(不同发育阶段和成虫不同组织)和不同磷化氢抗性水平下的表达模式,以及表皮蛋白基因对磷化氢胁迫响应的表达模式。使用RNAi(RNA interference)技术对特定的表皮蛋白基因(CfRR2-1)进行沉默,并研究CfRR2-1被有效沉默后锈赤扁谷盗磷化氢敏感性变化情况。【结果】磷化氢敏感性测定结果显示,不同地理种群锈赤扁谷盗磷化氢敏感性水平差异显著,药剂抗性倍数(RR)范围为7.2—1 906.8。系统发育分析显示锈赤扁谷盗4个表皮蛋白均隶属于CPR家族RR2亚家族,且它们氨基酸序列都拥有RR2型几丁质结合域,将其分别命名为CfRR2-1、CfRR2-2、CfRR2-3和CfRR2-4。基因表达模式分析显示4个表皮蛋白基因均在锈赤扁谷盗蛹期特异性高表达,且在成虫外周组织中表达水平较高;此外,表皮蛋白基因均在磷化氢极高抗种群中(太仓种群,RR=1 906.8)显著高表达,且锈赤扁谷盗经磷化氢熏蒸胁迫后,表皮蛋白基因可被显著诱导表达。最后,选择CfRR2-1进行功能验证,注射dsRNA干扰极高抗种群(TC)CfRR2-1的表达后,导致锈赤扁谷盗对磷化氢抗性水平显著降低。【结论】表皮蛋白基因过表达参与锈赤扁谷盗磷化氢抗性形成。

磷化氢中毒症状、急救及毒理学研究进展

磷化氢是一种剧毒气体,近年来磷化氢中毒死亡人数不断上升,对人类安全造成了重大威胁。但迄今为止,磷化氢中毒尚无特效的解毒剂或急救、诊疗方法。本综述通过分析磷化氢的理化性质、中毒背景及中毒症状、急救治疗措施,结合法医毒理学机制与检测方法,以期为临床医师对疑似磷化氢中毒患者及时进行诊断治疗提供理论依据。

乙炔气中硫化氢和磷化氢的定量检测方法

采用气相色谱法测定乙炔气中磷化氢、硫化氢的含量,介绍了仪器参数的选择和确定方法,并针对检测时遇到的问题提出了解决办法。该方法具有操作简单、快速,试剂用量少等特点。

高大平房仓磷化氢减量增效熏蒸防治技术

磷化氢减量增效熏蒸是减缓磷化氢抗性发展,保护生态环境,延缓磷化氢因高毒和杀虫效果不理想而遭淘汰命运的重要举措。在广东地区高大平房仓内,采用机械通风、小型谷物冷却机冷却、空调控温等控温技术以及粮堆表面施用惰性粉、磷化氢膜下环流熏蒸等害虫防治技术,开展磷化氢减量增效熏蒸防治试验。试验期间,试验仓和对照仓熏蒸次数分别为2、3次,熏蒸药剂总量分别为80、180 kg。试验结果表明,试验仓不论在熏蒸次数还是在药剂使用总量方面,均少于对照仓房,实现了试验“减量增效”的目的。

仓储害虫对磷化氢的抗性

磷化氢是用于储存产品保护的最常见的熏蒸剂,随着甲基溴因消耗臭氧的特性在全球逐步被淘汰,它的使用日益增加。这导致了害虫对磷化氢抗药性问题的出现,曾在20世纪70年代进行过一次全球调查,但之后没有更新报道。巴西学者近期对1975年首次调查以来至2021年发表的关于磷化氢抗药性的文献进行了全面审查,并采用Meta分析综合和量化了在储藏产品的主要害虫种类中观察到的抗药性。共计46篇论文调查了13种仓储害虫,涵盖全球980个种群,其中72.96%的种群表现出磷化氢抗性,13种仓储害虫中的10种有60%以上的测试种群表现出抗性。

磷化氢熏蒸尾气净化通风系统设计

从理论出发,结合工程实例,对磷化氢熏蒸尾气净化通风系统设计进行分析。着重对系统选择、风量计算、气流组织、材料设备选择、监测与控制及三废的处理等内容进行阐述,提出了磷化氢熏蒸尾气净化通风系统的设计方法和相关注意问题,以供广大设计工作者进行参考和借鉴。

10种中药材中磷化氢残留量随贮存时间变化规律的研究

研究磷化铝熏蒸10种中药材后磷化氢残留量随贮存时间变化的降解规律,为中药材养护和用药安全提供科学参考依据。实验选择党参、黄芪、当归、土鳖虫、苦杏仁、白芷、款冬花、肉苁蓉、瓜蒌、酸枣仁等药材作为研究对象,将样品经磷化铝熏蒸建立阳性样本,在自然通风条件下,在不同的时间分别取样测定其中的磷化氢残留量。检测数据显示,通风3 h后10种中药材中均有较高浓度的磷化氢残留,且不同基质的中药材残留水平有明显差异,其中苦杏仁中残留量最高,款冬花熏蒸后性状颜色会发生改变,且不可逆。随着通风时间延长,药材中磷化氢降解速度较快,48 h内降解幅度均达50%以上。8 d后残留量明显降低,除当归、土鳖虫外,其他药材残留量均小于0.1 mg/kg。12 d后,除当归外,其他品种残留均较低,党参、白芷、瓜蒌未检出,方法检出限为0.066 5 ug/kg。

磷化氢熏蒸杀虫存在的问题及改进措施

分析了磷化氢熏蒸杀虫过程中容易出现的问题,并结合储粮经验提出改进的办法,特别就熏蒸气密性、熏蒸时机、熏蒸操作方法等做了进一步阐述,大量的生产应用事例证明改进后的方法具有操作安全、简便、实用的特点,是值得推广的磷化氢熏蒸改进方法。