除草剂的作用和使用诀窍.doc
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1、除草剂除草的作用和使用诀窍除草剂是通过干扰和抑制植物的生理代谢而造成杂草死亡,其中包括光合作用、细胞分裂、蛋白质及脂类合成等,这些生理过程往往由不同的酶系统所引导;除草剂通过对靶标酶的抑制,而干扰杂草的生理作用。不同类型除草剂会抑制不同的靶标位点(靶标酶)的代谢反应,只有在对这些除草机制充分把握的基础上,才能做到除草剂的合理应用,它是除草剂应用的理论基础。(一)抑制光合作用光合作用是高等绿色植物特有的、赖以生存的重要生命过程,通过对光合作用的抑制,使其无法完成正常的能量代谢,从而饥饿致死。通过体外试验研究,除草剂主要通过以下5个途径抑制杂草的光合作用:电子传递抑制剂;能量传递抑制剂;电子受体抑
2、制剂;解偶联剂;解偶联抑制剂。1、抑制电子传递主要转移或钝化一个或多个电子传递载体。其作用部位在质体醌还原之前的光合系统和光合系统之间,即QA和PQ之间的电子传递体B蛋白,它是由3234KD多肽组成。除草剂与B蛋白结合后改变了蛋白质的氨基酸结构,抑制了电子从束缚性质体醌QA向第2个质体醌QB传递,从而影响光电子传递,改变Q/B复合物的氧化还原特性。属于此类作用机制的除草剂有脲类、均三氮苯类、大秦酮类、三氮苯酮类和嘧啶类等。2、逆转电子传递此类除草剂主要作用于光合系统,联吡啶类是典型代表,它们具有300500mV氧化还原电势,能够拦截X-Fd的电子,使电子流脱离电子传递链,从而阻止铁氧化还原蛋白
3、的还有及其后的反应。(二)抑制呼吸作用呼吸作用是能量释放过程。它是对底物的生物氧化作用,即从对底物的生物氧化作用,即从底物的糖酵解开始,分解为三碳丙酮酸,进而通过一系列氧化阶段(三羧酸循环)释放出二氧化碳与电子以及与氧结合形成水的H+,电子则沿着还原电位化合物至高还原电位的电子传递系统进行传递等。除草剂对杂草呼吸作用的影响主要表现在以下几个方面。1、破坏偶联作用在呼吸作用的过程中,把氧化作用与氧化磷酸化作用这两个相互联系且同时进行的不同过程称为偶联反应,并把破坏偶联反应的物质称之为解偶联剂。五氯酚钠、地乐酚、溴苯腈、碘苯腈等是解偶联剂的代表。2、抑制能量传递抑制磷酸化电子传递,与能量-偶联链中
4、的中间产物结合,从而抑制ATP合成中的磷酸化作用。这类除草剂如磺草灵、燕麦灵、氯苯胺灵等。3、抑制电子传递抑制电子传递链上的电子流,与电子载体结合,阻止氧化还原偶联形成,表现为对呼吸阶段3和偶联磷酸化反应的抑制。二硝基苯胺类、二苯醚类等除草剂具有此种作用。此外,敌稗、氯苯胺灵等,在较低的浓度下抑制呼吸阶段3,但也促进呼吸阶段4,因此,它们不是纯粹的电子传递抑制剂,而是抑制性解偶联剂。4、破坏偶联反应与抑制电子传递在低浓度下是解偶联剂,高浓度时是典型的电子传递抑制剂,它促进呼吸阶段4和抑制呼吸阶段3,乙酰替苯胺,氨基甲酸酯类等除草剂属于此类。(三)抑制核酸与蛋白质合成1、抑制氨基酸合成氨基酸用于
5、合成蛋白质及其他含氮有机物如叶绿素、维生素、激素及生物碱等。对氨基酸合成的抑制将造成蛋白质及其含氮物质的合成受阻。抑制氨基酸合成的除草剂,如广谱性除草剂草甘磷抑制芳氨酸、特别是莽草酸的合成;草丁磷与双丙氨磷则抑制谷氨酰胺的生物合成;超高效除草剂磺酰脲类、咪唑啉酮类抑制氨基酸缬氨酸、异亮氨酸与亮氨酸的合成。2、干扰核酸与蛋白质合成一些除草剂通过对DNA与RNA 酶活性的抑制,从而干扰DNA与蛋白质的合成,影响植物体内的正常生理代谢。野燕枯是直接影响DNA合成的典型除草剂;毒草胺抑制氨基酸的活化,从而抑制包括酶复合物在内的蛋白质化合物的形成;茵达灭主要抑制18SrRNA的合成;2,4-D促进RNA
6、酶活性与线粒体RNA形成,造成核酸与蛋白质的过量产生,使组织快速生长而导致生长紊乱。(四)抑制脂类的生物合成和膜的完整性植物体内脂类是膜的完整性与机能以及一些酶活性所必需的物质,其中包括线粒体、质体与胞质脂类,每种脂类都是通过不同途径进行合成。通过大量的研究,目前已知影响脂类合成的除草剂有五类:硫代氨基甲酸酯类;氯乙酰胺类;哒嗪酮类;环己烯酮类;芳氧基苯氧基丙酸类。其中芳氧基苯氧基丙酸类、环己烯酮类除草剂则是通过乙酰辅酶A羧化酶抑制脂肪酸合成而导致脂类合成受抑制的。膜在细胞机能中起着重要作用,它能防止溶质、代谢产物与酶从细胞质向外渗漏。百草枯、二硝基苯胺类、脲类除草剂影响膜的透性,促进氨基酸与
7、电解质的渗漏;二苯醚类除草剂可使杂草叶片表皮及下表皮细胞内外的渗透压发生改变,造成细胞萎蔫,受害植物产生坏死褐斑;杂草焚在光活化后,可与细胞膜上磷脂的某些成分发生反应,破坏膜的选择透性,最终导致细胞死亡;联吡啶类除草剂的典型的破坏生物膜的除草剂,如百草枯能迅速破坏植物细胞内的各种膜结构,导致细胞解体、细胞内含物渗漏、膨压丧失;氯代乙酰胺类的异丙甲草胺等、芳氧基苯氧基丙酸类的禾草灵等除草剂也能破坏细胞的各种膜结构,造成各种超微结构受损、细胞内含物丧失,造成细胞的正常生理功能紊乱。(五)抑制植物体内酶的活性植物体内一系列生理生化反应均受各种酶的诱导与控制,一旦某种酶的活性受阻,将导致其所催化的生化
8、反应停止,造成与此相关连的许多生理和生化过程异常,代谢作用紊乱。1、抑制ATP合成酶质体ATP合成酶催化ATP形成的末期阶段,即无机磷酸盐与ADP结合,此种酶的抑制剂系能量传递抑制剂,如二苯胺类。2、抑制脂肪酸合成酶抑制脂类合成的除草剂往往的通过对酶活性的抑制而发挥作用。具体情况如下:除草剂靶标酶抑制途径芳氧基苯氧基丙酸类乙酰辅酶A羧化酶脂肪酸合成环己烯二酮类乙酰辅酶A羧化酶脂肪酸合成哒嗪酮类叶绿体脂肪酸合成酶磷脂与硫苷酯合成苄醚类单加氧酶脂肪酸合成硫代氨基甲酸酯类单加氧酶脂肪酸合成3、抑制氨基酸合成酶不同除草剂对植物体内氨基酸合成酶的抑制存在着差异。具体情况如下:杀草强咪唑甘油磷酸脱水酶组氨
9、酸合成草甘磷5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合成酶芳香族氨酸合成草丁酸谷胺酰胺合成酶谷胺酰胺合成氯代乙酰胺类谷胺酰胺合成酶谷胺酰胺合成双丙氨磷谷胺酰胺合成酶谷胺酰胺合成磺酰脲类乙酰乳酸合成酶支链氨基酸的合成磺酰胺类乙酰乳酸合成酶支链氨基酸的合成咪唑啉酮类乙酰乳酸合成酶支链氨基酸的合成4、干扰内源激素的作用激素调节着植物的生长、分化、开花和成熟等,有些除草剂可以作用于植物的内源激素,抑制植物体内广泛的生理生化过程。苯氧羧酸类和苯甲酸类是典型的激素类除草剂。苯氧羧酸类除草剂的作用途径类似于吲哚乙酸,微量的2,4-滴可以促进植物的伸长,而高剂量时则使分生组织的分化被抑制,伸长生长停止,植株产生横向生长,
10、导致根、茎膨胀,堵塞输导种子,从而导致植物死亡。苯甲酸类除草剂也有类似吲哚乙酸的作用,可以导致植物的顶端生长和叶片形成停止,组织增生、植株生长畸形。5、抑制细胞分裂细胞自身具有增殖能力,是生物结构体结构功能的基本单位。细胞在不断地世代交替,即有一定的细胞发生周期,不断地进行DNA合成,染色体的复制,从而不断地进行细胞分裂,繁殖。很多除草剂对细胞分裂产生抑制作用,包括一些直接和间接的抑制过程。二硝基苯胺类和磷酰胺类除草剂是直接抑制细胞分裂的化合物。二硝基苯胺类除草剂的氟乐灵和磷酰胺的胺草磷是抑制微管的典型代表,它们与微管蛋白结合并抑制微管蛋白的聚合作用,造成纺锤体微管丧失,使细胞有丝分裂停留于前
11、期或中期,产生异常多型核。氨基甲酸酯类除草剂作用于微管形成中心,阻碍微管的正常排列;同时它还抑制RNA的合成从而抑制细胞分裂。吡啶类、环己烯酮类、酰胺类、磺酰脲类、芳氧基苯氧基丙酸类除草剂也有抑制细胞分裂的作用,但它们均是间接的抑制作用,如抑制细胞分裂的某一过程,或是通过抑制细胞分裂所需物质,所需能量而影响细胞分裂。6、抑制色素合成高等植物叶绿体内的色素合成主要是叶绿素和类胡萝卜素。干扰类胡萝卜素生物合成的除草剂及其作用部位。根据目前最常见的除草剂分类情况,现归纳如下:除草剂类型作用靶标主要品种酰胺类脂类合成乙草胺、异丙甲草胺、甲草胺、丙草胺、克草胺、萘丙酰草胺、毒草胺、丁草胺、苯噻草胺、异丙
12、草胺光合系统敌稗均三氮苯类光合系统莠去津、西玛津、扑草净、氰草净、西草净、扑草净、异丙净、氟草净磺酰脲类乙酰乳酸合成酶噻磺隆、绿磺隆、甲磺隆、苯磺隆、醚苯磺隆、苄嘧磺隆、醚磺隆、氯嘧磺隆、嘧磺隆、吡嘧磺隆、烟嘧磺隆、胺苯磺隆、氟嘧磺隆二苯醚类原卟啉原氧化酶乙氧氟草醚、三氟羧草醚、乳氟禾草灵、甲羧除草醚、氟磺胺草醚脲类光合系统绿麦隆、异丙隆、利谷隆、灭草隆、伏草隆、环己隆氨基甲酸酯类(1)细胞分裂抑制剂(2)光合系统灭草灵、甜菜灵、甜菜宁、磺草灵、燕麦灵、氯苯胺灵硫代氨基甲酸酯类脂类合成异丁草丹、杀草丹、灭草猛、环草丹、灭草特、燕麦畏、丙草丹、安磺灵苯氧羧酸类合成激素2,4-滴丁酯、2,4-滴、
13、2甲4氯钠盐、2甲4氯苯甲酸类合成激素麦草畏、豆科畏、敌草索芳氧基苯氧基丙酸类乙酰辅酶A羧化酶禾草灵、吡氟禾草灵、精吡氟禾草灵、吡氟氯禾灵、喹禾灵、恶唑禾草灵、高恶唑禾草灵联吡啶类光合系统电子转移抑制剂百草枯、敌草快二硝基苯胺类作用于微管系统抑制细胞分裂二甲戊乐灵、双苯酰草胺、地乐胺、氟乐灵有机磷类5-烯醇丙酮酰-莽草酸-3-磷酸合成酶草甘磷谷氨酰胺合成酶草胺磷作用于微管系统抑制细胞分裂哌草磷、胺草磷、莎稗磷咪唑啉酮类乙酰乳酸合成酶灭草喹、灭草烟、咪草烟、咪草酯哒嗪酮类光合系统辟哒酮、杀莠敏、抑芽丹、哒草特类胡萝卜素生物合成哒草灭三氮苯酮类光合系统嗪草酮、环嗪酮、苯嗪草酮脲嘧啶类光合系统特草定
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