2022年除草剂的作用机理及商品 .pdf
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1、除草剂的作用机理及商品中药 61 王昕1446103 除草剂是指可使杂草彻底地或选择地发生枯死的药剂。除草剂被植物根、芽吸收后,作用于特定位点,干扰植物的生理、生化代谢反应,导致植物生长受抑制或死亡。 除草剂对植物的影响分初生作用和次生作用。初生作用是指除草剂对植物生理生化反应的最早影响,即在除草剂处理初期对靶标酶或蛋白质的直接作用。由于初生作用而导致的连锁反应,进一步影响到植物的其它生理生化代谢,被称着次生作用。(一)抑制光合作用光合作用包括光反应和暗反应。 在光反应中, 通过电子传递链将光能转化成化学能储藏在ATP;在暗反应中,利用光反应获得的能量,通过Calvin-Benson途径( C
2、3 植物)或Hatch-Slack-KortschaK 途径( C4 植物)将 CO2 还原成碳水化合物。除草剂主要通过以下途径来抑制光合作用:抑制光合电子传递链、 分流光合电子传递链的电子、抑制光合磷酸化、抑制色素的合成和抑制水光解。1.抑制光合电子传递链约有 30%的除草剂是光合电子传递抑制剂,如三氮苯类、 取代脲类、 尿嘧啶类、双氨基甲酸酯类、酰胺类、二苯醚类、二硝基苯胺类。作用位点在光合系统II 和光合系统 I 之间,即 QA 和 PQ 之间的电子传递体 B 蛋白,除草剂与该蛋白结合后,改变它的结构,抑制电子从QA 传递到 PQ,使得光合系统处于过度的激发态,能量溢出到氧或其它邻近的分
3、子,发生光氧化作用,最终导致毒害。2.分流光合电子传递链的电子联吡啶类除草剂百草枯和敌草快等是光合电子传递链分流剂。它们作用于光合系统 I,截获电子传递链中的电子,而被还原,阻止铁氧化还原蛋白的还原即其后的反应。这类除草剂杀死植物并不是直接由于截获光合系统I的电子造成的,而是由于还原态的百草枯和敌草快自动氧化过程中产生过氧根阴离子导致生物膜中未饱和脂肪酸产生过氧化作用,破坏生物膜的半透性,造成细胞的死亡。3.抑制光合磷酸化到目前为止,还没有商品化的除草剂的初生作用是直接抑制光合磷酸化的。但有些电子传递抑制剂如二苯醚类、联吡啶类和敌稗等, 在高浓度下也能抑制光合磷酸化,使得 ATP 合成停止。光
4、合磷酸化抑制剂,也叫解偶联剂。4.抑制色素生物合成在类囊体膜上, 有大量的叶绿素和类胡萝卜素。这两类色素紧密相连, 前者收集光能,后者则保护前者免受氧化作用的破坏。抑制这两类色素中任何一种的合成,将导致植物出现白化现象。有多种除草剂如吡氟酰草胺、氟啶草酮、苯草酮、苄胺灵、广灭灵抑制类胡萝卜素生物合成,但不同的除草剂的作用靶标酶则不尽相同。大多数类胡萝卜素抑制剂是抑制去饱和酶(八氢番茄红素去饱和酶和名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 8 页 - - - - -
5、- - - - 5-胡萝卜素去饱和酶)。广灭灵不抑制去饱和酶,其作用位点在异戊烯焦磷酸与牻牛儿基焦磷酸之间。 类胡萝卜素合成受阻导致叶绿素遭到破坏,植物出现白化现象。最新的研究证明了一些除草剂如二苯醚类除草剂和恶草灵,直接抑制叶绿素的生物合成,其作用靶标酶是原卟啉原氧化酶,导致原卟啉IX 合成受阻,从而抑制叶绿素的合成。此外,苯达松则是通过抑制水光解(Hill 反应)杀灭杂草的。(二) 抑制脂肪酸合成脂类是植物细胞膜的重要组成成份。 现已发现有多种除草剂抑制脂肪酸的合成和链的伸长。 如芳氧苯氧丙酸类、 环已烯酮类,硫代胺基甲酸酯类、 哒嗪酮类。它们的作用位点见图5-4-1。芳氧苯氧丙酸类和环已
6、烯酮类除草剂的靶标酶均是乙酰辅酶 A 羧化酶。常称作乙酰辅酶A 羧化酶抑制剂。(三) 抑制氨基酸的合成1.抑制芳香氨基酸合成三种芳香氨基酸苯基丙氨酸、 酪氨酸和色氨酸是通过莽草酸途径合成的,很多次生芳香物也是通过该途径合成的。在动物中,没有莽草酸途径,但在植物、真菌和细菌中很重要。 在目前商品化的除草剂中只有草甘瞵影响莽草酸途径,其作用靶标酶是 5-烯醇式丙酮酸莽草酸 -3-磷酸合成酶(EPSPS )。该酶是缩合莽草酸-3-磷酸和磷酸烯醇式丙酮酸产生5-烯醇式丙酮酸莽草酸 -3-磷酸和无机磷酸。2.抑制支链氨基酸合成缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸是通过支链氨基酸途径合成的。新开发的超高效除草剂磺酰脲
7、类、咪唑啉酮类和磺酰胺类除草剂抑制这三种支链氨基酸的合成,其作用靶标酶是支链氨基酸合成途径中第一个酶-乙酰乳酸合成酶( ALS)。乙酰乳酸合成酶也叫乙酰羟酸合成酶(AHAS ),缩合两个丙酮酸分子产生亮氨酸和缬氨酸的前体2-乙酰乳酸,同时也缩合一个丙酮酸和2-酮丁酸产生异亮氨酸的前体 2-乙酰羟基丁酸。3.抑制谷氨酰胺合成谷氨酰胺合成酶是氮代谢中重要的酶,它催化无机氨同化到有机物上, 同时也催化有机物间的氨基转移和脱氨基作用。草丁膦除草剂的作用靶标是谷氨酰胺合成酶,阻止氨的同化,干扰氮的正常代谢,导致氨的积累,光合作用停止,叶绿体结构破坏。 双丙氨膦本身是无除草活性的,被植物吸收后, 分解成草
8、丁膦和丙氨酸而起杀草作用。(四) 干扰激素平衡最早合成的有机除草剂苯氧乙酸类(如2.4-D、2 甲 4 氯)以及苯甲酸类除草剂具有植物生长素的作用。使它隆和二氯喹啉酸也属激素型除草剂。植物通过调节生长素合成和降解、输入和输出速度以及共轭作用 (包括可逆和不可逆共轭)来维持不同组织中的生长素正常的水平。其中可逆共轭作用最为重要。激素型除草剂处理植物后, 由于缺乏调控它在细胞间浓度,所以,植物组织中的名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 8 页 - - - - -
9、- - - - 激素(激素型除草剂)浓度极高,而干扰植物体内激素的平衡,影响植物的形态发生,最终导致植物死亡。(五) 抑制微管与组织发育植物细胞的骨架主要是由微管和微丝组成。它们保持细胞形态,在细胞分裂、生长和形态发生中起着重要的作用。目前,还没有商品化的除草剂干扰微丝。大量研究明确了很多除草剂直接干扰有丝分裂纺锤体,使微管的机能发生障碍或抑制微管的形成。 如二硝基苯胺类除草剂与微管蛋白结合,抑制微管蛋白的聚合作用,导致纺锤体微管不能形成,使得细胞有丝分裂停留在前、中期,而影响正常的细胞分裂,导致形成多核细胞,肿根。除草剂原药系列1、乙草胺英文通用名:Acetochlor 中文通用名:乙草胺其
10、他英文名:Hsrness 其他中文名:乙基乙草安,禾耐斯,消草安化学名称:2,-乙基 -6,-甲基 -N-( 乙氧甲基 )-2-氯代乙酰替苯胺分子式:C14H20ClNO2 农药类别:除草剂理化性质:蓝紫色油,熔点0,蒸气压4.53nPa (25 ),沸点 162/7mmHg ,比重 1.1358(20 ),水中溶解度223mg/L(25 ),溶解在多种有机溶剂中。20时期年内不分解。CA 登记号: 34256-82-1 2、甲草胺英文通用名:alachlor 中文通用名:甲草胺其他英文名:Lasso, Otraxal, CP50144 其他中文名:拉索,澳特拉索,草不绿,杂草锁化学名称: -
11、氯代 -2,6,- 二乙基 -N-甲氧基甲基乙酰替苯胺分子式:C14H20ClNO2 农药类别:除草剂理 化 性 质 : 原 药 为 乳 白 色 晶 体 , 熔 点39.5-41.5 , 沸 点100(0.02mmHg) ,蒸气压 2.9mPa(25) ,比重 1.133(25 ),水中溶解度242mg/L(25 ),能溶于乙醇、乙醚、丙酮、氯仿等有机溶剂,分解温度105 ,在强酸强碱条件下分解。CA 登记号:15972-60-8 3、丁草胺名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - -
12、 第 3 页,共 8 页 - - - - - - - - - 英文通用名:Butachlor 中文通用名:丁草胺其他英文名:Machete 其他中文名:马歇特,灭草特,去草胺,丁草锁化学名称:2,6-二乙基 -N-( 丁氧甲基 )-氯乙酰替苯胺分子式:C17H26ClNO2 农药类别:除草剂理化性质:琥珀色液体,熔点-5 ,沸点156/0.5mmHg ,蒸气压 0.6mPa(25 ),比重 1.070(25),对钢腐蚀,溶于大多有机溶剂,包括醋酸乙酯、丙酮、乙醇、苯、已烷等,165时分解,对光稳定。CA 登记号:23184-66-9 4、莠去津英文通用名:atrazine 中文通用名:莠去津其
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