1、第五章第五章 除草劑除草劑( ( herbicide)herbicide)一、一、What is the weeds?第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 主要指田間雜草對農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)方面所造成的損失。 有些雜草，全株或一部分有毒，混入糧食或飼料中，能引起人畜中毒； 有特殊氣味的雜草，混入飼草中飼養(yǎng)乳畜，能使乳品變質(zhì)改味，降低使用價值。 由刺芒的雜草，往往影響家畜的健康和皮毛質(zhì)量。雜草的危害性：1. 直接：（1） 生長在田間的雜草生長在田間的雜草：奪取水分、養(yǎng)料、日光的能力作物，強烈抑制作物的生長發(fā)育；（2） 寄生雜草寄生雜草：直接吸收作物體內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)，嚴重影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。 FAO統(tǒng)計統(tǒng)計：全

2、世界因草害，作物減產(chǎn)達：全世界因草害，作物減產(chǎn)達200億美元。億美元。 美國美國：病、蟲、草害的損失減產(chǎn)達：病、蟲、草害的損失減產(chǎn)達120億美元，其中蟲害億美元，其中蟲害28%、病害、病害27%、線蟲、線蟲3%、草害、草害42%。 中國中國：15億畝耕地中，草害面積達億畝耕地中，草害面積達3億億畝以上，僅陜西野燕麥危害導致減產(chǎn)畝以上，僅陜西野燕麥危害導致減產(chǎn)1億多億多畝以上，減產(chǎn)糧食畝以上，減產(chǎn)糧食150億斤。億斤。 主要指助長病、蟲的發(fā)生與蔓延等方面主要指助長病、蟲的發(fā)生與蔓延等方面所造成的損失。田間、地邊、路旁等處的雜所造成的損失。田間、地邊、路旁等處的雜草，是病、蟲棲息的場所，可誘發(fā)某些

3、病、草，是病、蟲棲息的場所，可誘發(fā)某些病、蟲害的發(fā)生與蔓延。蟲害的發(fā)生與蔓延。 野燕麥：赤霉?。?芥菜：甘藍菌核病和棉蚜、蘿卜蚜寄主； 紫花地?。好扪恋慕惶婕闹?。2. 間接： 在小麥的機械收獲作業(yè)中，常因雜草量大而影響機械收獲的速度和質(zhì)量，加大作業(yè)成本，減少經(jīng)濟效益。 3. 其他影響 如何控制和消滅草害，是當前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中亟待解決的一個問題。1919世紀末期：世紀末期： M.L.BonnetM.L.Bonnet發(fā)現(xiàn)硫酸銅發(fā)現(xiàn)硫酸銅能防治麥田十字花科一些雜草，開始了人們能防治麥田十字花科一些雜草，開始了人們對化學除草的探索。對化學除草的探索。直到直到2020世紀世紀3030年代初，使用的除草劑都年

4、代初，使用的除草劑都是無機金屬鹽和酸（硫酸亞鐵、氯酸鈉、硫是無機金屬鹽和酸（硫酸亞鐵、氯酸鈉、硫酸及砷化物），它們的除草作用主要是依靠酸及砷化物），它們的除草作用主要是依靠其腐蝕性，因此，用量大、選擇性差、殺草其腐蝕性，因此，用量大、選擇性差、殺草譜窄、成本高、使用不便。譜窄、成本高、使用不便。 二、二、Development of weeds chemical control 除草劑發(fā)展史上的重要事件：OHNO2CHCH2CH3NO2CH3二硝基-鄰仲丁基-苯酚OHCH3NO2NO2二硝基鄰甲酚19321932年，選擇性除草劑二硝酚與地樂酚年，選擇性除草劑二硝酚與地樂酚的出現(xiàn)，開始進入了有機

5、合成化合物領(lǐng)域；的出現(xiàn)，開始進入了有機合成化合物領(lǐng)域；地樂消Dinoseb DNOC 1932年，法國 1942年，2,4-D問世，開創(chuàng)了除草劑發(fā)展的新紀元。OCH2COOHClCl2,4-D19511951年年發(fā)現(xiàn)滅草隆發(fā)現(xiàn)滅草隆( (monuronmonuron) )后，促使迅速合成后，促使迅速合成與試驗了許多個脲類化合物，因為脲分子易被多與試驗了許多個脲類化合物，因為脲分子易被多種取代基取代。種取代基取代。19521952年年發(fā)現(xiàn)了均三氮苯的活性，發(fā)現(xiàn)了均三氮苯的活性，19581958年開發(fā)的莠年開發(fā)的莠去津（去津（atrazineatrazine）在除草劑的殺草譜上得到突破，）在除草劑

6、的殺草譜上得到突破，其殺草譜明顯擴大，使均三氮苯類得到了很大的其殺草譜明顯擴大，使均三氮苯類得到了很大的發(fā)展，所有均三氮苯類都是在三氮苯環(huán)發(fā)展，所有均三氮苯類都是在三氮苯環(huán)2 2，4 4位有位有取代基，導致迅速開發(fā)出一系列新品種取代基，導致迅速開發(fā)出一系列新品種19601960年年發(fā)現(xiàn)敵稗（發(fā)現(xiàn)敵稗（propanilpropanil）是除草劑選擇性的）是除草劑選擇性的重要突破，從植物不同科間選擇性發(fā)展到屬間選重要突破，從植物不同科間選擇性發(fā)展到屬間選擇性，促進了一系列防除單一雜草的除草劑燕麥擇性，促進了一系列防除單一雜草的除草劑燕麥靈（靈（barbanbarban），新燕靈（），新燕靈（car

7、bynecarbyne）等品種的開發(fā)。）等品種的開發(fā)。19651965年年ICIICI公司發(fā)現(xiàn)了聯(lián)吡啶類除草劑百草枯公司發(fā)現(xiàn)了聯(lián)吡啶類除草劑百草枯（paraquatparaquat）和敵草快（）和敵草快（biquatbiquat）的除草活性，）的除草活性，促進了吡啶酮類除草劑發(fā)展。促進了吡啶酮類除草劑發(fā)展。2020世紀世紀7070年代年代中期發(fā)現(xiàn)禾草靈中期發(fā)現(xiàn)禾草靈( (disclofopdisclofop- -methyl)methyl)的除草活性后，通過結(jié)構(gòu)改造及衍生合成，的除草活性后，通過結(jié)構(gòu)改造及衍生合成，很快開發(fā)出芳氧苯氧丙酸及環(huán)己烯二酮類除草劑。很快開發(fā)出芳氧苯氧丙酸及環(huán)己烯二酮類

8、除草劑。19741974年年發(fā)現(xiàn)草甘膦（發(fā)現(xiàn)草甘膦（glyphosateglyphosate，rounduproundup），），促進了有機磷除草劑的發(fā)展，為除草劑新品種的促進了有機磷除草劑的發(fā)展，為除草劑新品種的篩選和合成開創(chuàng)了新的途徑。通過對微生物制劑篩選和合成開創(chuàng)了新的途徑。通過對微生物制劑的 研 究 ， 開 發(fā) 出 了 有 機 磷 除 草 劑 雙 丙 氨 膦的 研 究 ， 開 發(fā) 出 了 有 機 磷 除 草 劑 雙 丙 氨 膦( (bialaphosbialaphos) )。19791979年年磺酰脲類除草劑氯磺隆磺酰脲類除草劑氯磺隆( (chlorsulfuronchlorsulfu

9、ron) )發(fā)現(xiàn)后，使除草劑進入到超高效階段，因其具有發(fā)現(xiàn)后，使除草劑進入到超高效階段，因其具有高效，低毒，選擇性強和應用量低等特點，在農(nóng)高效，低毒，選擇性強和應用量低等特點，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上得到廣泛應用；同時此類除草劑作用靶業(yè)生產(chǎn)上得到廣泛應用；同時此類除草劑作用靶標為乙酰乳酸合成酶（標為乙酰乳酸合成酶（ALSALS），因此同一靶標的），因此同一靶標的乙酰乳酸合成酶抑制劑如咪唑啉酮類，三唑并嘧乙酰乳酸合成酶抑制劑如咪唑啉酮類，三唑并嘧啶，嘧啶醚類等也相繼得到開發(fā)并在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上啶，嘧啶醚類等也相繼得到開發(fā)并在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上廣泛應用。廣泛應用。2020世紀世紀9090年代后年代后，除草劑品種開發(fā)逐步進入

10、低，除草劑品種開發(fā)逐步進入低谷，目前商品化品種年增長約谷，目前商品化品種年增長約0.10.1，新的活性，新的活性化合物的發(fā)現(xiàn)難度大大增加?；衔锏陌l(fā)現(xiàn)難度大大增加。 美國以除草劑為主，占美國以除草劑為主，占45%45%； 歐洲占歐洲占26.3%26.3%； 遠東遠東14.9%;14.9%; 中國占中國占8.9%8.9%。 目前狀況:高效高效省工省工增產(chǎn)增產(chǎn)機械化作業(yè)。機械化作業(yè)?；瘜W除草劑的優(yōu)點： 分類方式很多，主要以作用方分類方式很多，主要以作用方式、作物體內(nèi)的傳導性、使用方法式、作物體內(nèi)的傳導性、使用方法和化學結(jié)構(gòu)等進行分類。和化學結(jié)構(gòu)等進行分類。第二節(jié)第二節(jié) 除草劑的分類和使用方法除草劑

11、的分類和使用方法 該類除草劑對植物缺乏選擇性或選擇性小，因此使用時不能將它們直接噴到生育期的作物田內(nèi)，否則草、苗均受到傷害或死亡。如百草枯、草甘磷、五氯酚鈉。 可用于休閑地、田邊與路邊、機場等，也可利用“時差”或“位差”來選擇性除草。一、一、 根據(jù)作用方式根據(jù)作用方式1. 非選擇性除草劑：非選擇性除草劑： 在一定的劑量范圍內(nèi)，有些除草劑能殺死某些雜草，而對另一些雜草無效；對一些作物安全，但對另一種作物有害。 可以簡單點來說，就是只殺雜草而不傷作物，甚至只殺某一類雜草，如2,4-D、苯磺隆2. 選擇性除草劑：選擇性除草劑： 如典型的選擇性除草劑如典型的選擇性除草劑2,4-D2,4-D，當其，當其

12、用量過大或過早時，就可能成為滅生性用量過大或過早時，就可能成為滅生性除草劑。除草劑。 相反，五氯酚鈉屬于非選擇性除草相反，五氯酚鈉屬于非選擇性除草劑，但當其使用得當，也可成為選擇性劑，但當其使用得當，也可成為選擇性除草劑。除草劑。 選擇性是相對的，這與用藥量及植物發(fā)育階段等因素密切相關(guān)。 接觸到植物后，可滲入到植物體內(nèi)，通過植物的輸導組織，由局部傳遍全株，破壞植物的正常生理機能而造成死亡。 例如燕麥靈等，可被根、莖、葉、芽鞘吸收。 二、根據(jù)植物體內(nèi)的傳導性二、根據(jù)植物體內(nèi)的傳導性1. 傳導型除草（內(nèi)吸性）傳導型除草（內(nèi)吸性）苯氧羧酸類：2,4-D均三氮苯類：西瑪津取代脲類：敵草隆、綠草隆 只限

13、于接觸部位的傷害，如百草枯、敵稗。2. 非傳導型除草劑非傳導型除草劑 主要是 莖葉處理劑：莖葉處理劑：適宜在作物生育期使用，可將除草劑直接噴灑與植株葉面或全株。例如敵稗。 土壤處理劑：土壤處理劑：一般在作物播種前或播種后出苗前，將藥劑施于土壤或土壤表面，消滅雜草幼芽或幼苗。三、三、 根據(jù)使用方法根據(jù)使用方法 （1）播前土表處理：主要在稻田，旱地少用，如插秧前； （2）播前混土處理：避免揮發(fā)和光解，達到提高藥效、延長持效期目的。 （一）（一） 土壤處理法土壤處理法1. 播前土壤處理 2. 播后苗前土壤處理 利用利谷隆、敵草隆防除大豆田（播種深）雜草（土壤表層）。 3. 苗后土壤處理 如水稻插秧后

14、使用丁草胺、殺草丹。主要對萌發(fā)期雜草有效，對已經(jīng)長出的雜草則效果很差，需進行莖葉處理。 要求除草劑殺草譜廣，易被雜草吸收；持效期要短，落入土壤中不影響作物出苗或生長。存在的問題：存在的問題：僅能消滅已長出的雜草，對施藥后出苗的雜草無效。如草甘磷、百草枯等。 （二）（二） 莖葉處理莖葉處理1. 播前莖葉處理要求除草劑具有高度的選擇性，可直接噴灑；否則要求用定向噴霧和保護裝置施藥。2. 生長期莖葉處理土壤處理：土壤處理：一般采用噴粉(旱地)、也可拌毒土撒施。但對水田，大多用撒施法施藥。莖葉處理：莖葉處理：大多采用噴霧。（1）先噴除草劑處理土壤，然后覆蓋地膜；（2）殺草藥膜：是一種含除草劑的塑料透光

15、藥膜（將藥劑噴涂或浸壓在薄膜一面，與水滴一起轉(zhuǎn)移到土壤表層或一定深度而發(fā)揮作用。此外施藥方法上還有地膜施藥 要求： 具備特殊的選擇性或是適當?shù)氖褂梅绞蕉@得。 第三節(jié)第三節(jié) 除草劑選擇性作用原理除草劑選擇性作用原理 利用作物和雜草現(xiàn)在土壤中或空間位置的差異而獲得的選擇性。 一、 位差選擇與時差選擇（人為選擇）（一）位差選擇（一）位差選擇 利用作物和雜草的種子或根系在土利用作物和雜草的種子或根系在土壤中分布的深度不同而獲得的選擇性。壤中分布的深度不同而獲得的選擇性。為達到此目的，有以下施藥方法。為達到此目的，有以下施藥方法。1. 土壤位差選擇土壤位差選擇 利用除草劑被吸附固著在表土層（利用除草劑

16、被吸附固著在表土層（1 12cm2cm深深度）而不向深層滲透的特點（形成一層毒土層），度）而不向深層滲透的特點（形成一層毒土層），抑制表土層內(nèi)雜草的萌發(fā)或殺死剛萌發(fā)的雜草。抑制表土層內(nèi)雜草的萌發(fā)或殺死剛萌發(fā)的雜草。 而作物種子位于毒土層下面，因而能正常萌而作物種子位于毒土層下面，因而能正常萌發(fā)；作物萌發(fā)后穿過毒土層需要一段時間，在這一發(fā)；作物萌發(fā)后穿過毒土層需要一段時間，在這一階段作物幼芽已有一定抵抗能力階段作物幼芽已有一定抵抗能力。 （1） 播后苗前處理播后苗前處理土層藥土層種子層 （1）除草劑具有很弱的淋溶性； （2）作物種子易于適當深播； （3）土壤應為非沙質(zhì)土壤。要求：要求： 即在作物

17、生長期內(nèi)施藥處理土壤，生長在毒土層的淺根性雜草被殺死，而作物根系遠離毒土層，因而安全。 此外，在果園可用莖葉處理（噴霧）法防除果樹行間雜草以及在農(nóng)作物生育期采用定向噴霧或防護噴霧法防除行間雜草，也是利用了位差選擇的原理。（2） 深根作物生育期土壤處理深根作物生育期土壤處理利用土壤位差除草劑殺死淺根性雜草而無害于深根作物2. 空間位差選擇一些行距較寬且作物與雜草有一定高度比的作一些行距較寬且作物與雜草有一定高度比的作物田或果園、樹木、橡膠園等可采用定向噴霧物田或果園、樹木、橡膠園等可采用定向噴霧或保護性噴霧措施。或保護性噴霧措施。利用作物與雜草的高度不同也可獲得選擇性。利用作物與雜草的高度不同也

18、可獲得選擇性。如應用草甘磷涂抹法防除高于作物的農(nóng)田雜草。如應用草甘磷涂抹法防除高于作物的農(nóng)田雜草。保護性噴霧定向噴霧生育期行間處理法 利用作物和雜草生長的時間差異而獲得的選擇性。 例如：用百草枯或草甘磷在作物播種或插秧前處理，可殺死已萌發(fā)的雜草，而由于它們在土壤中可迅速被鈍化，因而可安全插秧或播種。目前應用這一技術(shù)面積最大的作物是免耕油菜田。 （二）（二） 時差選擇時差選擇（三）（三） 利用位差遇事要方法等的綜合選擇性利用位差遇事要方法等的綜合選擇性 插秧緩苗后可安全有效地使用丁草胺、禾草丹。1. 雜草敏感；2. 撒施，藥劑不粘附在秧苗上3. 藥劑固著在雜草萌動的表土層，秧苗根系和生長點接觸不

19、到。利用雜草和作物外部形態(tài)結(jié)構(gòu)的差利用雜草和作物外部形態(tài)結(jié)構(gòu)的差異而獲得的選擇性。異而獲得的選擇性。如用如用2,4-D2,4-D丁酯丁酯在小麥（單子葉作在小麥（單子葉作物）田采用噴霧方法防除多種闊葉雜草物）田采用噴霧方法防除多種闊葉雜草（雙子葉植物）（雙子葉植物）二、形態(tài)選擇二、形態(tài)選擇 1. 葉片特性：雙子葉或單子葉 2. 生長點位置：單子葉位于植物莖部并被葉片包被，不容易傷害；闊葉雜草生長點位于頂部或葉腋處，易直接受傷害。 3. 生育習性（往往產(chǎn)生位差選擇） 不同植物形態(tài)差異造成的選擇性比較局限，安全幅度較差 三、生理選擇三、生理選擇 植物的莖、葉或根系對除草劑的吸收和傳導性差異。2,4-

20、D在單、雙子葉植物體內(nèi)的輸導示意圖 1. 利用除草劑在作物和雜草體內(nèi)所經(jīng)歷解毒反應的差異而獲得的選擇性 四、生化選擇 例1：NHCCH2CH3OClClNH2ClClCH3CH2COOH酰胺水解酶敵稗二氯苯胺丙酸 水稻幼苗中有酰替芳基酰胺水解酶，因水稻幼苗中有酰替芳基酰胺水解酶，因此該藥劑對水稻安全；此該藥劑對水稻安全； 如果加入有機磷或氨基甲酸酯類，抑制如果加入有機磷或氨基甲酸酯類，抑制此酶活性，嚴重藥害。此酶活性，嚴重藥害。 例2： 西瑪津用于玉米田除草。 NNNClC2H5NHNHC2H5NNNC2H5NHNHC2H5OH 玉米酮玉米酮玉米酮（2,4-二羥基）二羥基）- 甲氧基甲氧基-1

21、,4-苯并亞嗪苯并亞嗪-3-酮酮玉米根系能在吸收西瑪津后迅速地玉米根系能在吸收西瑪津后迅速地將其變成羥基化合物，從而解毒。解毒將其變成羥基化合物，從而解毒。解毒反應必須有玉米酮反應必須有玉米酮 （2,4-2,4-二羥基）二羥基）- - 甲甲氧基氧基-1,4-1,4-苯并亞嗪苯并亞嗪-3-3-酮酮 的參予。的參予。雜草或其它作物很少含有玉米酮，雜草或其它作物很少含有玉米酮，因而敏感。因而敏感。 有些除草劑本身對植物無毒或毒性很低，但在體內(nèi)經(jīng)過酶系的催化可能變成有毒物質(zhì)。這種活化的能力和速度差異造成了作物和雜草上對除草劑的選擇性。 2. 利用除草劑在作物和雜草體內(nèi)所經(jīng)歷的活化反應差異而得到的選擇性

22、如:可樂津，本身無殺草活性。NNNCl(C2H5)2NN(C2H5)2NNNClC2H5NHN(C2H5)2NNNClC2H5NHNHC2H5N-脫烷基酶系N-脫烷基酶系 植物吸收可樂津后，經(jīng)植物吸收可樂津后，經(jīng)N-N-脫烷基酶系（脫烷基酶系（MFOMFO酶）的作酶）的作用而脫烷基成草達津和西瑪津。用而脫烷基成草達津和西瑪津。 而棉花、茄科植物、胡蘿卜等體內(nèi)這種脫烷基的能力而棉花、茄科植物、胡蘿卜等體內(nèi)這種脫烷基的能力很低，很少可將可樂津轉(zhuǎn)變成西瑪津，因而比較安全，而很低，很少可將可樂津轉(zhuǎn)變成西瑪津，因而比較安全，而大多數(shù)雜草迅速地完成這種改變，因而被殺死。大多數(shù)雜草迅速地完成這種改變，因而被

23、殺死?？蓸方蚩蓸方蛭鳜斀蛭鳜斀虿葸_津草達津 植物吸收可樂津后，經(jīng)N-脫烷基酶系（MFO酶）的作用而脫烷基成草達津和西瑪津。 而棉花、茄科植物、胡蘿卜等體內(nèi)這種脫烷基的能力很低，很少可將可樂津轉(zhuǎn)變成西瑪津，因而比較安全，而大多數(shù)雜草迅速地完成這種改變，因而被殺死。 安全劑的機理：主要是促進作物對除草劑的解毒代謝。 例如R25788加入茵達滅可提高玉米根系中谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶的活性，加速解毒的速率。五、 可利用安全劑獲得選擇性 1. 各種選擇原理都是建立在一定劑量基礎(chǔ)上，而劑量大小本身就是一種選擇性； 2. 任何一種除草劑的有效合理使用都是基于多種選擇作用共同的結(jié)果，其選擇原理應具體分析。必須注

24、意兩個基本點：植物的年齡（生育期）除草劑類型施藥時間、施用方法環(huán)境因子保護劑（安全劑）的應用 均可造成選擇作用。此外， 關(guān)中，78%2,4-D丁酯EC，3月上旬，4050ml/畝，安全；100ml/畝，藥害。 1973年第一個安全劑R-25788如： 1973年第一個安全劑R-25788(1份)與茵草敵(12份)的制劑Eradcane出售； 莠丹： 丁草敵+R-25788(玉米田）； 掃弗特：丙草胺+GCA-123407座（水稻秧田、直播田、拋秧田和移栽田）； 驃馬：噁唑禾草靈+解草唑（小麥田） （一） 吸收 一、一、 植物對除草劑的吸收和輸導植物對除草劑的吸收和輸導 有些除草劑，如有些除草劑

25、，如2,4-D2,4-D丁酯可以丁酯可以蒸汽形式或滲入體內(nèi)，特別是當嫩蒸汽形式或滲入體內(nèi)，特別是當嫩芽萌發(fā)時，除草劑比較容易氣滲進芽萌發(fā)時，除草劑比較容易氣滲進入植物體內(nèi)。入植物體內(nèi)。此外， 1. 對觸殺型除草劑來說，只起局部的觸殺作用。 噴霧霧滴要細，并要求均勻周到。 （二） 傳導 2. 對輸導型除草劑來說，被吸收后即在植物體內(nèi)傳導。 像2,4-D、茅草枯等莖葉處理后，可隨光合作用產(chǎn)物，沿韌皮部中的篩管傳導至幼芽或根尖。 特點：局部受藥可傳遍植株，這對防除多年生深根性雜草意義很大。但因篩管是活細胞組成，所以如果劑量過大，將篩管細胞殺死，反而不能傳導。（1） 下行傳導 取代脲類、均三氮苯類由根

26、吸收后沿導管（木質(zhì)部）隨蒸騰流上升。因?qū)Ч懿皇腔罴毎?，劑量不影響傳導?而麥草威、殺草強、茅草枯可雙向傳導。（2） 上行傳導二、二、 除草劑的作用機制除草劑的作用機制類型名稱結(jié)構(gòu)式脲類敵草隆Diuron環(huán)脲類滅草定Methazole三嗪類西瑪津Simazine酰胺類敵稗Propanil尿嘧啶類環(huán)草定Lenacil苯基氨基甲酸酯類甜菜寧Phenmedipham三唑酮類賽克津Metribuzin雜環(huán)類苯達松Bentazone酚類地樂消Dinoseb聯(lián)吡啶類敵草快Diquat 百草枯NHCONCH3CH3ClClClNONOOMeClNNNClC2H5NHNHC2H5NHCCH2CH3OClClNH

27、NOONHCOONHCOOCH3H3CNNHNOiBuNH2SCH3NHSO2NCH(CH3)2OOHNO2NO2CHCH3CH2CH3NN2Br-NNMeMe2Cl-（一）干擾光合作用（一）干擾光合作用 葉綠體是光合作用的器官。高等植物的葉綠體式碟形，直徑410m，厚13m。 1. 1. 光合作用的生化背景光合作用的生化背景光合作用的場所葉綠體 葉綠素集中在葉綠體的基粒中，基粒是一種精密堆積的片層系統(tǒng)，葉綠素就束縛和埋在這種基粒的基質(zhì)之中。 基粒又懸浮在葉綠體的間質(zhì)中。 基粒中片層系統(tǒng)的亞單位稱作類囊體，光合作用主要在類囊體的膜上進行。（示意圖）光合作用的過程光合作用的過程OOHHHHHAD

28、P+PiATPCO2C5C3(CH2O)OOO2多種酶多種酶光合作用的過程1、光反應H 2 O2H+1/2O 2A D P + Pi +能量A T P酶2、暗反應C O 2的固定：C O 2 +C 5酶H ATP2 C 3C O 2的還原：2 C 3酶H ATPC 6 H12 O 6水的光解：ATP的形成： 在離體的葉綠體制劑中加入人工電子受體（如高鐵、氰化鐵），在光照下水被分解而放出氧，相當于光敏系統(tǒng)II的作用。 希爾反應抑制劑就是作用于光系統(tǒng)II的除草劑。希爾反應：光反應與暗反應的區(qū)別與聯(lián)系過程過程比較比較 光反應光反應暗反應暗反應進行部位進行部位進行條件進行條件物質(zhì)轉(zhuǎn)化物質(zhì)轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)化能

29、量轉(zhuǎn)化聯(lián)系聯(lián)系光反應為暗反應提供H和ATP基粒片層結(jié)構(gòu)的薄膜葉綠體的基質(zhì)中光、葉綠體色素、酶許多酶，不受光限制1、水的光解2、ATP的合成1、C O2的固定2、 C O2的還原光能轉(zhuǎn)化為ATP中活躍的化學能ATP中活躍的化學能轉(zhuǎn)化為葡萄糖中穩(wěn)定化學能作用于光系統(tǒng)II的除草劑有一個作用部位，這個部位在QA和PQ之間。研究中常以敵草隆為代表，故又將該部位稱作“敵草隆部位”。 2. 作用機制（1） 光合電子傳遞抑制劑光合電子傳遞抑制劑 作用光系統(tǒng)作用光系統(tǒng)II光合反應的電子傳遞途徑 光系統(tǒng)光合反應中心Q QA AQ QB B從水通過D1/D2復合體到質(zhì)體醌的電子流（仿M. Devine） 光系統(tǒng)光系

30、統(tǒng)光合反光合反應中心，其核心應中心，其核心蛋白由兩個亞單蛋白由兩個亞單位，即位，即D1D1、和和D2D2組成，包含葉綠組成，包含葉綠素 、 褐 藻 素 、素 、 褐 藻 素 、- -胡蘿卜素、胡蘿卜素、非血紅素鐵及細非血紅素鐵及細胞色素胞色素b b559559；e e兩種質(zhì)醌兩種質(zhì)醌Q QA A和和Q QB B就 結(jié) 合 在 這 一就 結(jié) 合 在 這 一D1/D2D1/D2復合體上。復合體上。光系統(tǒng)光系統(tǒng)反應中反應中心從水到質(zhì)體醌心從水到質(zhì)體醌的電子流的電子流 。e e電子受體電子受體Z葉綠素二聚體葉綠素二聚體(chlz)葉綠素葉綠素(chi)褐藻素褐藻素(pheo)QA和QB在D1/D2復合

31、體上的結(jié)合位置Q QB B一端和一端和215215位組氨酸位組氨酸(His215)(His215)結(jié)合，另結(jié)合，另一端和靠近一端和靠近262262位酪位酪氨酸氨酸(Tyr262)(Tyr262)的羰的羰基結(jié)合；基結(jié)合；Q QA A一端和一端和215215位組氨酸位組氨酸(His215)(His215)結(jié)合，另結(jié)合，另一端則和靠近一端則和靠近261261位位丙氨酸丙氨酸(Ala261)(Ala261)的的酰胺基結(jié)合；酰胺基結(jié)合；FeFe和和4 4個組氨酸相連，個組氨酸相連，從而將從而將 D-1D-1、D-2D-2兩兩個亞單位聯(lián)結(jié)成一個亞單位聯(lián)結(jié)成一個復合體。個復合體。Q QB BQ QA A除草

32、劑疊氮三嗪(azido-triazine)和QB的“結(jié)合龕”結(jié)合疊氮疊氮- -三氮苯類在三氮苯類在D-1D-1蛋白疊氮基團蛋白疊氮基團伸向跨膜螺旋伸向跨膜螺旋IVIV第第214214位的甲硫位的甲硫氨酸氨酸，多肽鏈主干部位第，多肽鏈主干部位第264264位位絲氨酸絲氨酸的羥基與三氮苯之間可的羥基與三氮苯之間可能存在氫鍵；能存在氫鍵；垂直于紙平面的平行螺旋第垂直于紙平面的平行螺旋第255255位位苯丙氨酸苯丙氨酸和第和第254254位蘇氨酸位蘇氨酸分別分別位于三氮泵和位于三氮泵和QAQA結(jié)合位點的下結(jié)合位點的下方；方；除草劑的抗藥性突變體中，除草劑的抗藥性突變體中，D1D1蛋白蛋白中發(fā)生變化的其

33、他氨基酸如中發(fā)生變化的其他氨基酸如纈纈氨酸（氨酸（219219）、丙氨酸（）、丙氨酸（251251）、苯丙氨酸（、苯丙氨酸（255255）、絲氨酸（）、絲氨酸（264264）、亮氨酸（）、亮氨酸（275275），同樣，同樣在除草劑結(jié)合部位空隙中。在除草劑結(jié)合部位空隙中。三嗪類除草劑去草凈(terbutryn)在QB“結(jié)合龕”上結(jié)合的模式 updown221FeHis190NNNTyr222HNOSer223HOONH Ile224NO225NON228NOIle229ONHis230NNLeu189ONOO螺旋5up227O220217N Tyr215NPhe216ValONHNethylNN

34、NNSCH3Ht-butylOterbutryn平行螺旋218螺旋4取代脲類除草劑(如敵草隆) 結(jié)合位點也在這個由葉綠體基因編碼的D-1蛋白上，但不是三嗪類除草劑的結(jié)合位點。已有研究指出，在D1/D2蛋白復合體上，電子從QAQB的傳遞還必須有低濃度的HCO3-離子的參與，在D1蛋白上亦有HCO3-結(jié)合位點，可能位于敵草隆結(jié)合位點下面，而被敵草隆結(jié)合位點所覆蓋。取代脲類除草劑和D1蛋白上的結(jié)合位點結(jié)合后，改變了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，從而阻礙了HCO3-和其結(jié)合位點的結(jié)合，結(jié)果影響電子從QAQB的傳遞。 近年來取代脲類、三嗪類除草劑新的見解 植物為了維持光合作用的效率，D1蛋白和D2蛋白等光反應中心在頻繁

35、地進行分解再構(gòu)造。這種轉(zhuǎn)換依賴于光強度，在 68h光中心便產(chǎn)生這種轉(zhuǎn)換。根據(jù)目前的研究結(jié)果，脲類和三嗪類除草劑和D1蛋白結(jié)合時，光中心分解率降低這一事實已被證實。 為此，日本學者吉田等認為這兩類除草劑的作用機理在于：除草劑和D-1蛋白結(jié)合后，使D-1蛋白更穩(wěn)定，抑制了光系統(tǒng)的光損傷修復代謝，從而使葉綠體功能喪失，植物枯死。 （2） 作為電子受體攔截電子 作用光系統(tǒng)I敵草快、對草快（百草枯）這類聯(lián)吡啶類除草劑具有300500mV的氧化還原電勢，可以作用于光系統(tǒng)I，攔截從X到Fd（鐵氧化還原蛋白）的電子流，破壞了同化力形成（ATP、還原輔酶II NADPH）。對草快（百草枯）：NNMeMe2Cl-

36、 與此同時，敵草快和對草快（百草枯）爭奪到電子后被還原，還原態(tài)的敵草快和百草枯（自由基）可自動氧化產(chǎn)生相應的陽離子，它們可致使生物膜中的未飽和脂肪酸產(chǎn)生過氧化作用，造成細胞死亡。 來自光系統(tǒng) I 的電子DQ+DQ+氧的活化產(chǎn)物O2DQ+DQ+DQ+O2+O2-+H2O2DQ+DQ+DQ+O2-+O2-H2O22H+OH-+HO（超氧化物）（過氧化物）（過氧化氫）（氫氧基）NNMeMe2Cl- 這些氧的活化產(chǎn)物同樣是植物毒劑，將導致類囊體膜中不飽和脂肪酸的過氧化。植物葉綠體中過氧化物歧化酶（植物葉綠體中過氧化物歧化酶（SOD)SOD)以及抗壞以及抗壞血酸等組分有清除過氧化物的能力，從而防治血酸等

37、組分有清除過氧化物的能力，從而防治過氧化物和自由基對細胞造成傷害。過氧化物和自由基對細胞造成傷害。由于除草劑的影響，過氧化物的產(chǎn)生可能超過由于除草劑的影響，過氧化物的產(chǎn)生可能超過這些防御系統(tǒng)的負荷。這些防御系統(tǒng)的負荷。羥基自由基的大量形成并不加選擇地與膜脂肪羥基自由基的大量形成并不加選擇地與膜脂肪酸、蛋白質(zhì)氨基酸、核酸等結(jié)合和反應，導致酸、蛋白質(zhì)氨基酸、核酸等結(jié)合和反應，導致整個細胞功能紊亂，色素解體，植株最終死亡。整個細胞功能紊亂，色素解體，植株最終死亡。（3）抑制光合磷酸化反應 A D P + Pi +能量A T P酶 光能通過葉綠體最終轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能，即產(chǎn)生ATP。 解偶聯(lián)劑類除草劑如苯氟

38、磺胺等影響光合磷酸化作用，抑制ATP產(chǎn)生； 氰類除草劑：氧化磷酸化解偶聯(lián)劑、光合磷酸化反應的抑制劑。如：敵草腈C lC LC N敵 草 腈（二） 抑制色素合成 葉綠體內(nèi)的色素主要是葉綠素(包括葉綠素a和葉綠素b)和類胡蘿卜素。類胡蘿卜素包括胡蘿卜素和葉黃素，后者是前者的衍生物。胡蘿卜素和葉黃素都是脂溶性色素，與脂類結(jié)合，被束縛在葉綠體片層結(jié)構(gòu)的同一蛋白質(zhì)中。光合作用中光能的吸收與傳遞及光化反應和電子傳遞過程均在這里進行，因此，抑制色素的合成將抑制光合作用 。葉葉綠綠體體中中的的色色素素葉綠素葉綠素類胡蘿卜素類胡蘿卜素 （ ） （ ） （ ） （ ）葉綠素A藍綠色葉綠素B黃綠色胡蘿卜素橙黃色葉黃

39、素黃色葉綠體中色素的種類、顏色1 抑制類胡蘿卜素的合成 類胡蘿卜素大量存在于類囊體膜上，靠近集光葉綠素及光反應中心，其主要功能是保護葉綠素，防止受光氧化而遭到破壞。類胡蘿卜素生成酶系合成酶(synthase)去飽和酶 (desaturase)環(huán)化酶(cyclase) CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3- 類 胡 蘿 卜 素類胡蘿卜素類胡蘿卜素類胡蘿卜素生物合成途徑與除草劑作類胡蘿卜素生物合成途徑與除草劑作用部位（仿用部位（仿Hess FD,2000） 類胡蘿卜素生物合成過程中除草劑的主要靶標是去飽和酶。吡氟草酰胺(Diflufenican)等主要是抑制了八氫番茄紅素去

40、飽和酶，導致八氫番茄紅素積累。吡氟草酰胺等專一性不強，可抑制八氫番茄紅素去飽和酶、六氫番茄紅素去飽和酶及胡蘿卜素去飽和酶活性甲羥戊酸異戊烯焦磷酸垅牛兒基焦磷酸前八氫番茄紅素焦磷酸八氫番茄紅素六氫番茄紅素番茄紅素胡蘿卜素胡蘿卜素廣滅靈噠草伏噠嗪酮類、氟定酮m苯氧基苯酰胺類噠草伏、嘧啶類垅牛兒基垅牛兒基焦磷酸如： 去草酮COCH3OCH3CH3去草酮(methoxyphenone） 主要是阻礙類胡蘿卜素的合成，葉綠體內(nèi)的葉綠素失去類胡蘿卜素的保護，雜草在太陽光下，葉綠素分解，結(jié)果導致產(chǎn)生失綠。但具體干擾哪一部反應上不清楚。 2 抑制葉綠素合成 谷氨酸氨基r酮戊酸（ALA)膽色素原尿卟啉原III糞卟

41、啉原III原卟啉原IXALA脫氫酶無酶氧化作用藍光（PIX)脂過氧化細胞死亡*原卟啉原氧化酶原卟啉IX環(huán)亞胺類與二苯醚類除草劑Mg原卟啉IXFe原卟啉IX葉綠素血紅素鐵鰲合酶Fe+鎂鰲合酶Mg+（圖中虛線表示除草劑抑制路線，實線表示非除草劑抑制路線）1原卟啉IX（PIX)O2O2 原卟啉原氧化酶被抑制后，原卟啉原氧化酶被抑制后，原卟啉原原卟啉原不能不能被氧化成原卟啉被氧化成原卟啉并在并在 MgMg螯合酶和螯合酶和FeFe螯合酶作用螯合酶作用下分別生成葉綠素和血紅素，而是造成原卟啉原下分別生成葉綠素和血紅素，而是造成原卟啉原的瞬間積累，漏出并進入細胞質(zhì)，并在除草劑的瞬間積累，漏出并進入細胞質(zhì)，并

42、在除草劑誘導的氧化因素作用下氧化成原卟啉誘導的氧化因素作用下氧化成原卟啉( (PPPP) )，PPPP進一步被轉(zhuǎn)換為一個代謝物進一步被轉(zhuǎn)換為一個代謝物(590(590FP)FP)。590FP590FP在細胞質(zhì)中產(chǎn)生高活性氧，從而引起細胞組分的在細胞質(zhì)中產(chǎn)生高活性氧，從而引起細胞組分的過氧化降解，植物枯死。過氧化降解，植物枯死。二苯醚類除草劑二苯醚類除草劑(如除草醚如除草醚)環(huán)亞胺類除草劑環(huán)亞胺類除草劑(如惡草靈如惡草靈)都是。都是。過氧化型除草劑：過氧化型除草劑：(1)阻礙葉綠素的合成；(2)色素在光照中被分解，即所謂“漂白”作用；(3)在光照中形成乙烷及其他短鏈烷烴化合物；(4)葉綠素光合成

43、中的關(guān)鍵酶原卟啉原氧化酶被抑制；(5)植物中原卟啉積累。二苯醚類除草劑二苯醚類除草劑(如除草醚如除草醚)環(huán)亞胺類除草劑環(huán)亞胺類除草劑(如惡草靈如惡草靈)特點(三） 抑制類脂合成 類脂是復合脂類化合物，是構(gòu)成細胞膜、細胞器膜與植物蠟質(zhì)的主要組分，而脂肪酸是各種類脂的基本結(jié)構(gòu)成分。除草劑抑制脂肪酸的合成，也就抑制了類脂合成。芳氧苯氧基丙酸酯類、環(huán)己烯酮類及硫代氨基甲酸酯類除草劑的作用機制就是抑制脂肪酸合成。脂肪酸合成途徑及除草劑作用部位 乙酸 丙酮酸乙酰CoA丙二酰CoA16:0 ACP18:0 ACP18:1 ACP(C)(D)(E)(F)H1脂酰CoA長鏈脂肪酸(C18）(H)(I)H3MGD

44、G16:018:1MGDG16:018:118:3H2H1：芳香基丙酸及相似結(jié)構(gòu)；環(huán)己二酮H2：達嗪酮H3：硫代氨基甲酸酯，鹵代酸1 對乙酰輔酶A羧化酶的抑制 乙酰輔酶A羧化酶(Acetyl-CoAcarboxylase，ACCase)是芳氧苯氧丙酸酯類除草劑和環(huán)己烯酮類除草劑的靶酶。ACCase是個復合酶系，包含有3個功能部位: 生物素羧基攜帶部位 ATP依賴的生物素羧化酶 羧基轉(zhuǎn)移酶(即乙酰輔酶A轉(zhuǎn)羧化酶)。 ACCase催化脂肪酸合成中起始物質(zhì)乙酰輔酶A生成丙二酰輔酶A的反應 CH3COCoA+HCO3-+ATP丙二酰CoA+ADP+Pi2 對長鏈脂肪酸合成的抑制 植物表皮由一些鏈長為1

45、8-C或16-C的羥基羧酸通過內(nèi)酯化聚合起來的聚合物及蠟質(zhì)組成。這些蠟質(zhì)含有2535C鏈長的烴類以及同樣鏈長的酮或仲醇。 硫代氨基甲酸酯類、鹵代酸(達拉朋和TCA)以及ethofumesate抑制了長鏈脂肪酸的合成，從而導致植物葉片中蠟質(zhì)減少，蒸騰加劇。CO2HCH2CSACPSHACPCO2CH3(CH2)nCOCH2COSACPNADPHNADP+CH3(CH2)nCOHCH2COSACPH2OCH3(CH2)nCHCHCOSACPNADPHNADP+CH3(CH2)n CH2CH2COSACPCH3(CH2)nCOSACP注：n為0-12；ACP-SH為脂酰載體蛋白脂肪酸的加長反應 CH

46、3CH2SCNC3H7C3H7O如：硫代氨基甲酸酯類，如茵達滅 處理甘藍，可使葉片蠟質(zhì)減少90%；處理大豆苗19天后，葉片中脂肪酸減少63%，其中16C、18C脂肪酸幾乎耗盡，蒸騰急劇增加。這一類藥劑在植物體內(nèi)有如下轉(zhuǎn)化：NCSR3R1R2OSOSO亞砜砜 因此，在脂肪酸或脂類合成中所必須的帶-SH基的酶、輔酶（基）等可能就是這類除草劑攻擊的目標。 (四）抑制氨基酸合成 氨基酸是植物體內(nèi)蛋白質(zhì)及其他含氮有機物生物合成的重要物質(zhì)，氨基酸合成受阻將導致生命的中止。 1 抑制芳族氨基酸合成使用草甘膦后，迅速吸收傳導，可對植物細胞分裂、使用草甘膦后，迅速吸收傳導，可對植物細胞分裂、葉綠素合成、蒸騰、呼

47、吸以及蛋白質(zhì)代謝等過程發(fā)生葉綠素合成、蒸騰、呼吸以及蛋白質(zhì)代謝等過程發(fā)生影響，導致植物死亡。影響，導致植物死亡。JawoskiJawoski,1972,1972年首先提出是干擾了芳香族氨基酸生物年首先提出是干擾了芳香族氨基酸生物合成，因為芳香族氨基酸能克服或減輕草甘膦對植物合成，因為芳香族氨基酸能克服或減輕草甘膦對植物（如胡蘿卜、煙草、大豆）的毒害作用，苯丙氨酸和（如胡蘿卜、煙草、大豆）的毒害作用，苯丙氨酸和酪氨酸混合物能逆轉(zhuǎn)草甘膦對南芥幼苗的抑制作用。酪氨酸混合物能逆轉(zhuǎn)草甘膦對南芥幼苗的抑制作用。但組織培養(yǎng)中加入并未減輕，而加入高含量生長素可但組織培養(yǎng)中加入并未減輕，而加入高含量生長素可以逆

48、轉(zhuǎn)草甘膦的作用。說明可能有其他的作用位點。以逆轉(zhuǎn)草甘膦的作用。說明可能有其他的作用位點。1414C-C-莽草酸摻入后，莽草酸摻入后，3 3種芳族氨基酸的合成均受到抑制。種芳族氨基酸的合成均受到抑制。 植物中主要的三種芳族氨基酸苯丙氨酸、酪氨酸植物中主要的三種芳族氨基酸苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸是莽草酸途徑的產(chǎn)物。和色氨酸是莽草酸途徑的產(chǎn)物。莽草酸途徑及草甘膦的作用部位 COHCCHOHCOHHOPO-OO-COPOO-O-CCO-OHH(赤蘚糖 -4- 磷酸） （磷酸烯醇式丙酮酸）CCCCCCCOO-HHOHHHOHHHHO（莽草酸）ATPADP莽草酸激酶OHCCCCCCCOO-HHOHHHHH

49、OPOO-O-EPSPSOCCCCCOO-HHHOPOO-O-HCHCH2-OOC(5-烯醇式丙酮酸莽草酸-3-磷酸 簡寫EPSP)HPO42-CCCCCCCCOO-HOHHHHHOCOO-CH2NCH2CCOO-NH3H+分枝酸合酶（分枝酸） （色氨酸）HOOCCH2CCOOHOOH(預苯酸）CH2CH COO-NH3OH+CH2CH COO-NH3+(苯丙氨酸）（酪氨酸）PCH2NHCH2COOHHOHOO草甘膦作用機制 草甘膦是唯一阻斷莽草酸途徑中酶促反應的商品化除草劑。草甘膦這種非選擇性除草劑只有一個作用位點，即抑制了5-烯醇丙酮酸基莽草酸-3-磷酸酯合成酶(EPSPS)， EPSPS

50、催化莽草酸-3-磷酸酯和磷酸烯醇丙酮酸的縮合反應，以產(chǎn)生EPSP和無機磷酸鹽。在植物和細菌中，EPSPS是一個分子量為44 00051 000 u的單體，其精氨酸殘基、谷氨酸殘基及半胱氨酸殘基是草甘膦的結(jié)合部位。 2 抑制支鏈氨基酸合成 亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸是植物體內(nèi)的3種必需氨基酸，是支鏈氨基酸合成途徑的產(chǎn)物。該途徑中有4種酶系(乙酰乳酸合成酶、乙酰乳酸還原異構(gòu)酶、異丙基蘋果酸異構(gòu)酶和二羥酸脫氫酶)涉及上述3種氨基酸的合成。乙酰乳酸合成酶(acetolactatesynthase，ALS)是催化纈氨酸和異亮氨酸生物合成過程中第一步反應的一個關(guān)鍵性酶，也是支鏈氨基酸生物合成中3個調(diào)節(jié)酶之一

51、，其活性受產(chǎn)物纈氨酸和異亮氨酸的反饋調(diào)節(jié) CH3CHCCOO-NH3HHO+NH4CH3CH2CCOO-O(L-蘇氨酸）（ -酮丁酸）CH3CCOO-O（丙酮酸）CO2Mg2+CH3CO焦磷酸硫胺素CH3CCOO-O（丙酮酸）乙酰乳酸合酶（ALS+)CH3CCCOO-OHOH3CCH3CCCOO-OHOCH3CH2（ -乙酰 - -羥丁酸）（ -乙酰乳酸）Mg2+NADPH+ H+NADP（ , -二羥- -甲基戊酸）（ , -二羥異戊酸）乙酰羥酸同分異構(gòu)體還原酶H2OMg2+Mg2+H2O二羥脫水酶CH2CCCOO-HCH3HOCH3HOCH3CCCOO-HCH3HOHOCH2HCCCOO-

52、OCH3CH3CH3CHCCOO-CH3O（ -酮 - -甲基戊酸）（ -酮異戊酸）分枝鏈氨基酸谷氨酸轉(zhuǎn)氨酶谷氨酸 -酮戊二酸）谷氨酸 -酮戊二酸）CH2CCCOO-NH3CH3CH3HHCH3CHHCCOO-CH3NH3（L - 異亮氨酸）（L - 纈氨酸）CH3CHCCOO-CH3O（ -酮異戊酸）K+CH3COSCoA+ H2OCoASH+HCOO-CH2CHCOH-OOCCH3CH3（ -異丙基蘋果酸合酶）（ -異丙基蘋果酸）異構(gòu)酶COO-HCCHCH-OOCCH3CH3OH（ - 異丙基蘋果酸）COO-CCH2CCH3CH3OH（ -酮異己酸）谷氨酸 -酮戊二酸）亮氨酸轉(zhuǎn)氨酶CH2H

53、CCCOO-OCH3CH3（L - 亮氨酸）ALS催化的支鏈氨基酸生物合過程催化的支鏈氨基酸生物合過程 異亮氨酸從蘇氨酸開始，先脫氨形成-酮丁酸，再與丙酮酸脫羧形成的乙酰-焦磷酸硫氨素反應生成-乙酰-羥丁酸。這步反應由ALS催化，以后逐步生成異亮氨酸。 纈氨酸則從丙酮酸開始，在ALS催化下與乙酰-焦磷酸硫氨素反應形成-乙酰乳酸，其后的步驟和異亮氨酸的合成類似。 亮氨酸合成比較復雜，從丙酮酸到-酮異戊酸的合成過程和纈氨酸完全一致，然后再形成亮氨酸。 Elementarymodelofinteractionbetweensulfonylurea,sulfonamideherbicidemolecu

54、leandALS4.3 抑制谷氨酰胺合成 谷氨酰胺合成酶(glutaminesynthetase，GS)是植物中無機氮轉(zhuǎn)化為有機氮過程中的關(guān)鍵酶系。GS是核編碼的酶，以不同的同功型(isoform)存在于細胞質(zhì)和質(zhì)體中，其中質(zhì)體同功型由8個亞單位組成，每個亞單位都有自己的反應中心。許多谷氨酸類似物都是GS的抑制劑，大多數(shù)都是天然存在的肽類化合物。 CH3PCH2CH2CHCNHCHCNHCHCOHOOHNH2OCH3OCH3O雙丙胺酰磷PCH2CH2CHCOOHOCH3O-NH2NH4草胺膦谷氨酰胺合成酶的作用 Bialaphos或磷丙氨菌素酶促分裂 Glufosinate + 氨基酸GSAT

55、PADP PiGluGlnGlu酮戊二酸GOGATNH3亞硝酸鹽還原作用脫氨作用損傷細胞膜慢慢慢抑制光合作用RUHP羧化酶快快乙醛酸GluATGly降低水平由于缺少氨基供體抑制光呼吸作用GS：谷胱胺合成酶；AT：氨基轉(zhuǎn)移酶；GOGAT：谷氨酸合成酶酮戊二酸草銨膦的作用機制草銨膦是草銨膦是L-L-谷氨酸的膦酸衍生物，通過對谷酰胺合成谷氨酸的膦酸衍生物，通過對谷酰胺合成酶（酶（GS)GS)不可逆轉(zhuǎn)抑制及破壞有關(guān)過程而引起植物死不可逆轉(zhuǎn)抑制及破壞有關(guān)過程而引起植物死亡。亡。引起細胞內(nèi)氨積累，氨基酸合成及光合作用受抑制、引起細胞內(nèi)氨積累，氨基酸合成及光合作用受抑制、葉綠素破壞；葉綠素破壞；氨積累能使細

56、胞死亡，但主要引起植物受害的還是對氨積累能使細胞死亡，但主要引起植物受害的還是對RuBpRuBp羧化酶羧化酶/ /光呼吸作用的迅速抑制而造成。光呼吸作用的迅速抑制而造成。在許多植物中發(fā)現(xiàn)了一些列在許多植物中發(fā)現(xiàn)了一些列GSGS同工酶，同工酶，GSIGSI存在于胞存在于胞液中，而液中，而GSIIGSII則固定與成熟的葉綠體中。則固定與成熟的葉綠體中。草銨膦對草銨膦對GSGS的抑制，造成植物代謝作用的多方面受干的抑制，造成植物代謝作用的多方面受干擾，最終使植物死亡。擾，最終使植物死亡。草銨膦對GS的抑制，造成植物代謝作用的多方面受干擾，最終使植物死亡。通過銨的積累造成膜的破壞；由于缺乏轉(zhuǎn)氨基作用與

57、轉(zhuǎn)酰胺基作用的有機氮共體而降低肽、蛋白質(zhì)與核苷酸生物合成；促進蛋白質(zhì)水解；迅速抑制光合作用CO2固定，破壞光呼吸途徑，永久傷害光合作用器官GS谷氨酰胺谷氨酸GOATGDHATPADPNADPHNADPNADPHNADP -酮戊二酸TCA循環(huán)谷氨酸NH4+草銨膦NH4+氨基酸葉綠素生長GDH=谷氨酸脫氫酶GOAT=GS=谷氨酰胺合成酶谷氨酸合成酶植物代謝途徑中氨積累及草銨膦對植物代謝途徑中氨積累及草銨膦對GS的抑制的抑制（五） 干擾微管形成 二硝基苯胺類除草劑(如氟樂靈)、磷酸胺類除草劑(如甲基胺草磷)和苯基氨基甲酸酯類除草劑(如燕麥靈)的作用機制主要是影響了微管的形成。這些除草劑對植物生長發(fā)育

58、有明顯的抑制作用，其典型癥狀是生長受阻，細胞有絲分裂紊亂，幼根、幼芽及幼莖等明顯膨大增粗，伸長生長受到強烈抑制，尤其是對分生組織的生長影響最大。對細胞有絲分裂的影響主要表現(xiàn)在有絲分裂指數(shù)升高及有絲分裂畸形，導致中、后、末期正常的有絲分裂減少，并產(chǎn)生多核、多核仁、微核、染色體粘合等一系列異?，F(xiàn)象 （六） 干擾激素平衡 干擾植物生長激素平衡的除草劑主要有兩類：一是苯氧羧酸類，如2，4-D、2甲4氯；另一類是苯甲酸類，如豆科威、百草敵等 OCH2COOHClCl2,4-DOCH2COOHCH3Cl2甲4氯COOHClClNH2COOHClClOCH3COOHClClCl豆科威（草滅平）麥草威（百草敵

59、）草芽平 （1）根系停止生長（不能有效的吸收水分和無機鹽）； （2）葉面皺縮（不能有效進行光合作用）； （3）葉柄或莖彎曲或畸形（養(yǎng)分不能順利通過韌皮部傳導） 癥狀：第五節(jié)第五節(jié) 除草劑常用類型及其品種除草劑常用類型及其品種 銷售額占47%以上 品種300多個 一、一、 苯氧羧酸類苯氧羧酸類商品為酯或銨鹽 OCHCOOHRX一般為含鹵素取代烷基 1. 主要做莖葉處理，藥劑可被植物的根、莖、葉吸收傳導。 2. 選擇性強； （一） 特點： 用于禾谷類作物地防除闊葉雜草，如2,4-D，2甲4氯。 作用機理主要是干擾激素平衡。 （二） 主要品種：OCH2COOC4H9ClCl2,4-D丁酯101030

60、g/ml30g/ml，促，促進生長；進生長；100g/ml100g/ml，抑制生長。抑制生長。 72%EC72%EC，80%80%鈉鹽鈉鹽原粉，原粉，450450750750ml/hmml/hm2 2 。 對分蘗期的禾谷對分蘗期的禾谷類作物安全，在生育期類作物安全，在生育期做莖葉處理可有效防除做莖葉處理可有效防除雙子葉雜草。雙子葉雜草。 1. 2,4-D1. 2,4-D丁酯丁酯2.2. 2 2甲甲4 4氯氯（MCPA） OCH2COOHCH3Cl2甲4氯70%鈉鹽原鈉鹽原粉，粉，20%水劑。水劑。水稻田宜用，水稻田宜用，對莎草科雜草和對莎草科雜草和其它闊葉雜草效其它闊葉雜草效果好。果好。 二、