除草剂的作用机理及商品

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（C3植物）或Hatch-Slack-KortschaK途径（C4植物）将C02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。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子，发生光氧化作用，最终导致毒害。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。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。光合磷酸化抑制剂，也叫解偶联剂。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。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。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。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°C,蒸气压4.53nPa (25°C),沸点162C/7mmHg，比重1.1358(20C)，水中溶解度223mg/L(25C)，溶解在多种有机溶剂中。20C时期年内不分解。CA登记号：34256-82-12、 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：a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39.5-41.5C，沸点100C(0.02mmHg)，蒸气压2.9mPa(25C)，比重1.133(25C)，水中溶解度242mg/L(25C)，能溶于乙醇、乙醚、丙酮、氯仿等有机溶剂，分解温度105°C,在强酸强碱条件下分解。CA登记号：15972-60-83、 丁草胺英文通用名：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°C,沸点156°C/0.5mmHg，蒸气压0.6mPa(25C)，比重1.070(25C)，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，165C时分解，对光稳定。CA登记号：23184-66-94、莠去津英文通用名：atrazine中文通用名：莠去津其他英文名：Atranex其他中文名：阿特拉津，莠去尽，阿特拉嗪，园保净化学名称： 2-氯-4-乙胺基-6-异丙氨基-1,3,5-三嗪分子式：C8H14ClN5农药类别：除草剂理化性质：纯品为白色粉末，熔点175.8C，蒸气压0.039mPa(25C)，密度1.187(20C)，20C时的溶解度为：水33mg/L、氯仿28g/L、丙酮31g/L、乙酸乙酯24g/L、甲醇15g/L。在中性、弱酸、弱碱介质中稳定。CA登记号：1912-2-95、2,4-D丁酯英文通用名：2,4-D中文通用名：2,4-滴其他英文名：Esteron化学名称：2,4-二氯苯氧基乙酸分子式：C8H6Cl2O3农药类别：除草剂理化性质：纯品为无色油状液体，沸点169C/2mmHg，比重1.2428，原油为褐色液体，20C时比重1.21，沸点146-147C，难溶于水，易溶于多种有机溶剂，挥发性强，遇碱分解。CA登记号：94-80-46、异丙甲草胺英文通用名：Metolachlor中文通用名：异丙甲草胺其他英文名：Dual,Bicep,Milocep其他中文名：都尔，稻乐思化学名称：2-乙基6-甲基-N-(l,-甲基-2,甲氧乙基)氯代乙酰替苯胺分子式：Cl5H22ClNO2农药类别：除草剂理化性质：无色到浅褐色液体，沸点 100°C、O.OOlmmHg、蒸气压4.2mPa(25C)，密度1.12(20C)，溶解度水488mg/L(25C)，与苯、二甲苯、甲苯、辛醇和二氯甲烷、己烷、二甲基甲酰胺、甲醇、二氯乙烷混溶，不溶于乙二醇、丙醇和石油醚，300C以下稳定，强酸、强碱下和强无机酸中水解。CA登记号：51218-45-27、扑草净英文通用名：Prometryn中文通用名：扑草净其他英文名：Gesagard,Caparol,Merkazin,Polisin,Prometrex其他中文名：扑蔓尽，割草佳，扑灭通化学名称： 4,6-双(异丙氨基)-2-甲硫基-1,3,5-三嗪分子式：C10H19N5S农药类别：除草剂理化性质：白色粉末，熔点118-120C，蒸气压0.169mPa(25C)(0E0D-104)，密度1.157(20C)，溶解度水33mg/L(25C)，丙酮300，乙醇140，己烷6.3，甲苯200，正己醇110(g/L,25C)，20C中性介质，微酸和微碱介质中稳定，热酸和碱中水解，紫外光下分解，pKb9.9CA登记号：7287-19-68、二甲戊灵英文通用名：Pendimethalin中文通用名：二甲戊灵其他英文名：Stomp,Penoxalin,Prowl,Herbadox其他中文名：除草通，二甲戊乐灵，施田补，胺硝草化学名称：N-(1-乙基丙基)-2,6-二硝基-3,4二甲基苯胺分子式：C13H19N3O4农药类别：除草剂理化性质：橙色晶状固体，熔点54-58°C,沸点为蒸馏时分解，蒸气压4.0mPa(20C)，密度1.19(25C)，Kowl52000，溶解度水0.3mg/L(20C),丙酮700，二甲苯628，玉米油148，庚烷138，异丙醇77(g/L,26C)，易溶于苯、甲苯、氯仿、二氯甲烷、微溶于石油醚和汽油中，5-130C贮存稳定，对酸碱稳定，光下缓慢分解，DT50水中小于21天。CA登记号：40487-42-19、百草枯英文通用名：Paraquat中文通用名：百草枯其他英文名：Gramoxone其他中文名：克芜踪，对草快化学名称：1,1,-二甲基-4,4,联吡啶阳离子分子式：C12H14N2Cl2农药类别：除草剂理化性质：无色，吸湿性晶体，熔点约300C(分解)，蒸气压＜0.1mPa,密度1.24-1.26(20C)，溶解度700g/L(20C)，几乎不溶于大多数有机溶剂，中性和酸性介质中稳定，在碱性介质中迅速水解，在水溶液中、紫外光照下发生分解。CA登记号：4685-14-710、精喹禾灵英文通用名：Quizalofop-p-ethyl中文通用名：精喹禾灵其他英文名：NC302D(+),Assurell,Pilot,super,Tarqa,super其他中文名：精禾草克化学名称：R-2-[4-(6-氯喹喔啉-2-基氧)苯氧基]分子式：C19H17ClN2O4农药类别：除草剂理化性质：淡褐色结晶，熔点76-77C，沸点220/26.6Pa，密度1.35g/cm2，蒸气压110nPa(20C)，溶解度0.4mg/L(20C)，溶剂中溶解度(20C)，丙酮650，乙醇22，己烷5，甲苯360(g/L，20C),PH9时半衰期20h,酸性、中性介质中稳定，碱中不稳定。CA登记号：100646-51-311、2甲4氯英文通用名：MCPA中文通用名：2甲4氯其他英文名：2,4MCPA化学名称：2-甲基-4-氯苯氧乙酸分子式：C9H8Cl103-Na农药类别：除草剂理化性质：无色结晶，熔点119-120.5°C,蒸气压2.3*10(-5)Pa(25C)，溶解度水734mg/L(25C)、乙醇1530、乙醚770、甲醇26.5、二甲苯49、庚烷5g/L(25C)。CA登记号：94-74-6、咪唑乙烟酸英文通用名：Imazethapyr中文通用名：咪唑乙烟酸其他英文名：Pivot,Pursuit其他中文名：普杀特，咪草烟，豆草唑，普施特，灭草烟化学名称： 5-乙基-2-(4-异丙基-4-甲基-5-氧代-2-咪唑啉-2-基)-2-吡啶羧酸分子式：C15H19N3O3农药类别：除草剂理化性质：无色结晶，无臭味，熔点169-174C，蒸气压<0.013mPa(60C),25C溶解度水1.4g/L，丙酮48.2、二氯甲烷185、二甲亚枫422、庚烷0.9g/L、甲醇105g/L、异丙醇17g/L、甲苯4g/L,日光下迅速降解。CA登记号：81385-77-5、氟磺胺草醚英文通用名：Fomesafen中文通用名：氟磺胺草醚其他英文名：Flex,PP021其他中文名：虎威，北极星，氟磺草，除豆莠化学名称：5-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]-N-(甲基磺酰基)-2-硝基苯酰胺分子式：C15H10ClF3N2O6S农药类别：除草剂理化性质：无色晶体，熔点220-221C,蒸气压<0.1mPa(50C)，密度1.28g/m