【《HPPD类除草剂的应用进展及存在的问题文献综述》2100字】

HPPD类除草剂的应用进展及存在的问题文献综述4-羟基苯丙酮酸双加氧酶（4-hydroxyphenyl-pyruvatedioxygenase，简称HPPD）抑制除草剂是一种环己烯酮类的乙酰辅酶A羧化酶抑制剂除草剂，用于多种阔叶作物上防除单子叶杂草，现在多用于油菜、水果、甜菜、大豆和棉花等，而且除草效果显著。1982年科学家在寻找新的乙酰辅酶A羧化酶抑制剂烯禾啶的功能模拟物时，通过5,5-二甲基环己二酮与氰基甲酸乙酯反应制备的烯胺显示出一定的除草活性，但是采用同样的合成方法合成具有苯基衍生物时，得到的产物并不是预想的化合物。该化合物没有显示出除草活性，然而它对硫代氨基甲酸酯类除草剂引起的大豆损伤显示出一些解毒作用。为优化该结构的解毒效果，科学家进一步制备了一系列带有取代基的苯甲酰基的类似物，其中苯环2-位被氯取代的苯甲酰类似物被发现具有中等至良好的除草活性，继而三酮类除草剂被发现[14]。二十世纪末捷利康（现先正达）公司在研究三酮类除草剂时，首先发现这类除草剂的靶标为HPPD[15]，从此开始了对HPPD抑制除草剂的研究。HPPD本质属于非亚铁血红素类双氧化酶，能够催化HPP氧化脱羧重排将其转变为HGA。HGA是生育酚和质体醌生物合成的重要前体，在植物体内的作用很重要。当HPPD被抑制时，作物将无法正常进行合成代谢，从而受到阳光的严重破坏，发生白化，最终坏死和死亡。因此，HPPD抑制剂被称为漂白除草剂[16]。图1-1常见的HPPD抑制剂结构自1993年捷利康公司首先开发出三酮类除草剂以来，目前为止已有多个品种问世，其中被熟知的有磺草酮（sulcotrione）、双环磺草酮（benzobicylon）和甲基磺草酮（mesotrione，又名硝草酮）等；20世纪80年代初期，吡唑特（pyrazolate）、吡草酮（benzofenap）和苄草唑（pyrazoxyfen）等吡唑类化合物分别由日本三共株式会社（Sankyo）公司、三菱油化公司、石原产业公司研制成功。异噁唑草酮（isoxaflutole，又名百农思）和异噁氯草酮（isoxachlortole）是目前仅有的两个异噁唑类除草剂。HPPD抑制除草剂主要作用为防除玉米田及稻田中的阔叶杂草和一些禾本科杂草，安全性较高[17-19]。至今已经开发的HPPD抑制剂类除草剂主要分为以下5种：三酮类、吡唑类、异噁唑类、二酮腈类和二苯酮类（图1-1）。但已商品化的HPPD抑制剂类除草剂种类却很少，只有三酮类、吡唑类异噁唑类和异噁唑类。经研究得出结论，许多已商品化的HPPD抑制剂在结构上一般具有以下特点：（1）含有一个三羰基甲烷的结构单元，其中一个羰基一定和取代苯环直接相连；（2）该化合物必须具有能够烯醇化的结构，保证它具有较强的与亚铁离子进行络合的能力，能够与HPP竞争HPPD活性中心亚铁离子，阻碍作物正常代谢反应，使其发生白化死亡来达到扼制杂草的目的；（3）化合物分子要求是弱酸性的，即其pKa<6.2，要在活体条件下要对HPPD酶有活性，以利于其在植物体内传导和被植物细胞吸收[20]。环磺酮（tembotrione）是三酮类除草剂，于2007年由拜耳研发成功[21]，其结构如图1-2所示。目前，三酮类除草剂家族的成员还有磺草酮和硝磺草酮和双环磺草酮以及呋喃磺草酮（tefuryltrione）。环磺酮的除草活性与其他HPPD抑制类除草剂相同，都是通过抑制HPPD表现活性，HPPD受到抑制后，杂草分生组织中酪氨酸积累和质体醌缺乏，3-5天后杂草出现黄化症状，然后蔓延至整株，最终白化死亡。图1-2环磺酮环磺酮除草谱广、除草适期长，主要作用于玉米田芽后中晚期各种阔叶杂草与禾本科杂草，对婆婆纳、田旋花、蓟、猪殃殃、鼬瓣花和辣子草等效果较好。此外，在作物整个生长期环磺酮均可以保持良好的除草活性，而且不会对下一茬作物造成危害，环璜酮的抗雨水冲涮能力较强。与硝磺草酮相比，环磺酮不仅活性更高，而且防治杂草范围更广。虽然硝磺草酮在杂草防治方面表现很好，但是用药时间必须早，而环磺酮在用药时间上的限制远小于硝磺草酮[22]。环磺酮药害为阻止植物用于光合作用的色素形成，从而导致作物受害部分变白至半透明[23]。一般情况下环磺酮与安全剂双苯噁唑酸一起使用，不仅具有广谱、作用快速的特点，而且还有保护玉米免收紫外线伤害的作用，且与环境有着高度的相容性。参考文献安家驹.实用精细化工词典[M].轻工业出版社出版,1989.BeaudegniesR,EdmundsAJF,FraserTEM,etal.Herbicidal4-hydroxyphenylpyruvatedioxygenaseinhibitors-areviewofthetriketonechemistrystoryfromaSyngentaperspective[J].Bioorganic&medicinalchemistry,2009,17（12）:4134-4152.王涛,贺红武,薛思佳.新颖除草剂研究进展[J].化学世界,2002,43（11）:608-611.筱禾.新颖HPPD抑制剂类除草剂Bicyclopyrone[J].世界农药,2017,39（04）:64.华乃震.HPPD抑制剂除草剂的研究进展及应用述评[J].农药市场信息,2017,14:004.LeBellecF,VeluA,FournierP,LeSquinS,MichelsT,TenderoA,BockstallerC.Helpingfarmerstoreduceherbicideenvironmentalimpacts[J].EcologicalIndicators,2015,54:207-216.Hollaway,Kookana,McQuinn,etal.Comparisonofsulfonylureaherbicideresiduedetectioninsoilbioassay,enzyme-linkedimmunosorbentassayandHPLC[J].WeedResearch,2010,39（5）:383-397.王广元,关成宏,王险峰.几种除草剂对后茬作物的影响[J].湖北植保,1999（2）:11-12.范志金,钱传范,于维强等.绿磺隆和苯磺隆对玉米乙酰乳酸合成酶抑制作用的研究[J].中国农业科学,2003,36（2）:173-178.孔垂华.作物化感品种对农田杂草的调控[J].植物保护学报,2018,45（5）:40-49.NezuY,MiyazakiM,SugiyamaK,etal.Dimethoxypyrimidinesasnovelherbicides.Part2.Synthesisandherbicidalactivityofo-pyrimidinylsalicylatesandanalogues[J].PestManagementScience,1996,47（2）:10.DaviesJ,CaseleyJC.Herbicidesafeners:Areview[J].PestManagementScience,1999,55（11）:1043-1058.LeeN,ThierfelderC.WeedcontrolunderconservationagricultureindrylandsmallholderfarmingsystemsofsouthernAfrica.areview[J].AgronomyforSustainableDevelopment,2017,37（5）:48.杨娜,孙健,吴翠霞,等.除草剂新作用靶标——HPPD综述[J].农药研究与应用,2009（2）:13-16.赵李霞,叶非.HPPD抑制剂的机理与应用进展[J].植物保护,2008,34（5）:12-16.WangD,LinH,CaoR,etal.Design,synthesisandherbicidalactivityofnovelquinazoline‐2,4‐dionesas4‐hydroxyphenylpyruvatedioxygenaseinhibitors[J].PestManagementScience,2015,71（8）:1122-1132.WalshMJ,StratfordK,StoneK,etal.Synergisticeffectsofatrazineandmesotrioneonsusceptibleandresistantwildradishpoplationsandthepotentialforovercomingresistancetotriazineherbicides[J].WeedTechnology,2012,26:341-347.