近日，中国农业科学院植物保护研究所农药应用风险控制创新团队在美国化学会《ACS Environmental Au》（IF = 9.6）期刊上发表了题为″Photo-induced Back-and-forth Transformation between Z- and E-isomers of Cyetpyrafen: An Overlooked Pathway in Assessing the Associated Risks″的研究论文，系统解析了典型含双键农药乙唑螨腈在植物体内的光诱导Z/E几何异构体可逆转化特征、影响因子及微观机理，揭示了农药应用风险控制中长期被忽视的几何异构体转化途径。
农药Z/E几何（顺反）异构现象广泛存在于各类农用化学品中，目前已有超过150种农药存在Z/E几何异构体。农药Z/E异构体分子式完全一致，但在生物活性及生态毒性等方面往往存在差异。光照辐射是驱动农药在植物体系内发生异构化最普遍的条件，但异构化行为对农药应用后的有效性和安全性的影响尚不明确。
本研究以乙唑螨腈（商业化Z-型构型）为对象，发现其在草莓植株体系中的Z-E异构转化率呈″自上而下″的递减趋势：叶片>茎叶/果实>根，表明Z-E异构转化率与接受的光强密切相关。进一步研究揭示，紫外辐射（<370 nm）催化三重态能量转移是介导乙唑螨腈Z-E异构化的核心驱动力，植物叶片角质层可显著促进其光异构化进程。此外，光照条件下Z-E、E-Z双向异构化可同步发生并达光稳态平衡，构成可逆转化循环。结合密度泛函理论计算，阐明了两种异构体能级差异与光稳态平衡机制。
研究发现，Z-型与E-型乙唑螨腈对靶标生物二斑叶螨的活性相当，对非靶标生物大型溞均为高毒，对意大利蜜蜂均为低毒。因此，开发Z/E异构体混合物相较于单一Z-型乙唑螨腈应用性价比更高。然而，传统膳食风险评估仅关注Z-型母体，忽视了E-型的膳食暴露贡献量。研究进一步验证，分子内含C=C、C=N双键的其他农药（嘧菌酯、醚菌酯、氰氟虫腙）极易在植物介质中发生光异构化反应。研究结果为低成本异构体农药开发、农药高效应用及精准风险管理提供了新思路与科学支撑。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acsenvironau.6c00204
来源: 中国农业科学院植物保护研究所
