溴虫氟苯双酰胺(broflanilide)是一种全新的双酰胺类杀虫剂，属于γ-氨基丁酸(GABA)门控氯离子通道负变构调节剂，目前主要用于防治鳞翅目和鞘翅目害虫，对白蚁和蚊蝇等也有较好的杀虫活性。本文对溴虫氟苯双酰胺的结构类型、研发历程、作用机制、杀虫活性、安全性及代谢残留等进行了综述，并对该杀虫剂的发展趋势及应用前景进行了展望。
传统的双酰胺类杀虫剂一般以昆虫鱼尼丁受体(ryanodinereceptor，RyR)为主要靶标。杀虫剂通过与昆虫RyR结合，激活害虫钙离子通道，引起细胞内钙离子过度释放，使肌肉细胞丧失收缩功能，进而出现乏力、反胃和肌肉瘫痪等症状，直至死亡。这类杀虫剂作用机制独特，对昆虫RyR选择性高，表现出较高的杀虫活性和长期的控制效果，且与其他类型杀虫剂无交互抗性，加之对哺乳动物低毒，因而被广泛应用。目前，已商品化的作用于RyR的双酰胺类杀虫剂主要有氟苯虫酰胺(flubendiamide)、氯虫苯甲酰胺(chlorantraniliprole)、溴氰虫酰胺(cyantraniliprole)、四氯虫酰胺(tetra-chlorantraniliprole)、环溴虫酰胺(cyclaniliprole)和四唑虫酰胺(tetraniliprole)(图式1)。
从结构上看，这类杀虫剂均含有邻苯二甲酰胺或邻酰胺基苯甲酰胺结构。氟苯虫酰胺是首例被报道作用于RyR的杀虫剂，于1998年由日本农药株式会社发现，后于2001年与德国拜耳公司联合开发，随后美国杜邦公司又相继开发出氯虫苯甲酰胺和溴氰虫酰胺。然而，随着人们对环保的日益重视及害虫出现抗药性等问题，传统的双酰胺类杀虫剂面临的问题也接踵而至。氟苯虫酰胺因对水生生物毒性高，中国已撤销了其在水稻作物上的登记许可，目前已被禁止在水稻作物上使用；氯虫苯甲酰胺和溴氰虫酰胺也因害虫对其产生抗性等问题而被限制使用。因此，寻找高效、低毒、环境友好且作用机制新颖的新型杀虫剂已成为迫切需求。
本文主要从结构类型、研发历程及登记情况、杀虫活性、作用机制、安全性与代谢残留等方面对溴虫氟苯双酰胺的研究现状进行综述。
一、溴虫氟苯双酰胺研发历程及登记情况
1998年，日本农药株式会社发现了氟苯虫酰胺(flubendiamide，研发代号：NNI-0001，图式1)，其结构不同于之前所有的农化产品，包含一个邻苯二甲酰胺结构，对不同鳞翅目害虫具有较高的杀虫活性。从2002年起，三井化学公司Katsuta等以氟苯虫酰胺为先导，发现了一系列对鳞翅目害虫具有高杀虫活性的化合物，与氟苯虫酰胺中含有的邻苯二甲酰胺结构不同，这些化合物均含有间苯二酰胺结构。研究表明，这些化合物使害虫产生的中毒症状也完全不同于氟苯虫酰胺，由此推测其作用机制可能发生了改变。
2018年3月，三井化学公司的溴虫氟苯双酰胺在日本获得登记，用于白蚁防治的土壤处理剂，并于2019年11月在日本上市。2019年12月19日，巴斯夫公司的溴虫氟苯双酰胺原药在澳大利亚农药兽药管理局获得登记，这是巴斯夫公司的溴虫氟苯双酰胺在全球的首个登记。随后溴虫氟苯双酰胺陆续在日本、加拿大、中国和美国获得登记，具体如表1所示。
二、杀虫活性
此外，溴虫氟苯双酰胺还可用作种子处理剂，并对蚂蚁、蟑螂和苍蝇等有很好的杀灭活性，同时对西花蓟马Frankliniellaoccidentalis、菜青虫Pierisrapae、黑刺粉虱Aleurocanthusspiniferus和小贯小绿叶蝉Empoascaonukii等昆虫均具有杀虫活性。
徐赛等采用室内点滴法测定了溴虫氟苯双酰胺对水稻上主要害虫的活性，发现其对二化螟和稻纵卷叶螟均具有良好的杀虫活性，分别比氟苯虫酰胺的活性高1.49和1.61倍，而对褐飞虱Nilaparvatalugens的杀虫活性较低(表2)。
此外，采用叶面喷雾法施药发现，溴虫氟苯双酰胺对二化螟和稻纵卷叶螟具有较好的田间防治效果，其保苗效果、保叶效果和杀虫活性均高于对照组(表3)，而对稻田天敌蜘蛛和黑肩绿盲蝽Cyrtorhinuslividipennis均无显著杀伤作用。
由于氟苯虫酰胺已被禁止在稻田使用，而溴虫氟苯双酰胺对水稻害虫二化螟和稻纵卷叶螟表现出更好的杀虫活性，因而有望替代氟苯虫酰胺用于水稻作物上害虫的防治。
Tang等采用喷雾法证实了100g/L溴虫氟苯双酰胺悬浮剂对棉铃虫Helicoverpaarmigera幼虫和甜菜夜蛾Spodopteraexigua幼虫均具有很好的防治效果。室内杀虫活性测试结果表明，在1.25mg/L的低浓度下，溴虫氟苯双酰胺对小菜蛾、黏虫Mythimnaseparata的致死率仍可达到100%。此外，室内测定表明，溴虫氟苯双酰胺对蚕豆蚜虫Aphisfabae和黏虫均具有较高活性，优于溴氰虫酰胺(表4)。
此外，他们首次评估了溴虫氟苯双酰胺对螨类的亚致死效应(表5)，发现在亚致死浓度下其对二斑叶螨的繁殖能力具有明显的抑制作用。以上研究证明溴虫氟苯双酰胺具有作为农用杀螨剂的潜力。
溴虫氟苯双酰胺对蚊虫的杀灭活性引起了研发人员的兴趣。2020年，Lees等通过实验室试验首次证明了溴虫氟苯双酰胺对病媒蚊子的效力，其可杀灭成年伊蚊Aedes、按蚊Anopheles及已经对目前用于病媒控制的杀虫剂产生抗性的虫种。
表6溴虫氟苯双酰胺的杀虫谱及活性
三、作用机制
作用于昆虫RyR的氟苯虫酰胺包含一个邻二酰胺结构，而对其结构进行优化后发现的溴虫氟苯双酰胺则包含一个间二酰胺结构，酰胺位置的改变导致了该类化合物的构象发生较大变化，导致其作用靶标发生了改变(图2)。研究表明，溴虫氟苯双酰胺是GABA门控氯离子通道(又称为离子型GABA受体)变构调节剂，主要作用于该离子通道上一个独特的结合位点，抑制氯离子向细胞内传递，导致昆虫过度兴奋或痉挛，从而显示出快速的杀虫活性。2017年，溴虫氟苯双酰胺被国际杀虫剂抗性行动委员会(InsecticideResistanceActionCommittee，IRAC)指定为新类别：Group30(作用机制：离子型GABA受体变构调节剂；化学类别：间二酰胺&异噁唑啉)。
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DrosophilamelanogasterRDLGABA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(大环内酯类杀虫剂)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杀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杀虫活性无明显差异。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杀灭活性，有望在害虫抗药性管理中发挥重要作用。
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。
四、安全性与代谢残留研究
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两种代谢物(S(PFHOH)-8007和DM-8007，图式3)的代谢残留进行了研究。
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两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0.1μg/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)进行了检测。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。Noh等以QuEChERS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25mg伯仲胺(PSA)与其他吸附剂(C18、石墨化碳黑)混合，建立了一种能快速高效地测定不同作物(糙米、大豆、苹果、青椒、橘子等)中溴虫氟苯双酰胺及其两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残留的检测。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。
五、总结与展望
杀虫剂在我国农业、林业和公共卫生害虫防治方面均发挥着重要作用。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杀虫剂曾被广泛使用，但由于其本身的毒性、害虫产生抗药性或其对环境的生态毒性等原因，这些杀虫剂相继被限用或淘汰，双酰胺类杀虫剂的发现是杀虫剂研究领域的重要里程碑。自首个作用于RyR双酰胺类杀虫剂被发现以来，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。
新型双酰胺类杀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以及对部分结构进行修饰后导致作用靶标发生了改变，这为未来新型杀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，进一步明确其作用模式可为开发新型、高选择性杀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杀虫剂无交互抗性，可被用于抗药性害虫的防治，这为解决害虫对传统杀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，作为新型农用杀虫剂使用具有较广阔的应用前景。