除草剂分类和使用方法PPT课件.ppt

第五章 除草剂( herbicide),一、What is the weeds?,第一节 概 述,主要指田间杂草对农作物产量和品质方面所造成的损失。 有些杂草，全株或一部分有毒，混入粮食或饲料中，能引起人畜中毒； 有特殊气味的杂草，混入饲草中饲养乳畜，能使乳品变质改味，降低使用价值。 由刺芒的杂草，往往影响家畜的健康和皮毛质量。,杂草的危害性：,1. 直接：,（1） 生长在田间的杂草：夺取水分、养料、日光的能力作物，强烈抑制作物的生长发育；（2） 寄生杂草：直接吸收作物体内的营养物质，严重影响作物的产量和品质。,FAO统计：全世界因草害，作物减产达200亿美元。 美国：病、虫、草害的损失减产达120亿美元，其中虫害28%、病害27%、线虫3%、草害42%。 中国：15亿亩耕地中，草害面积达3亿亩以上，仅陕西野燕麦危害导致减产1亿多亩以上，减产粮食150亿斤。,主要指助长病、虫的发生与蔓延等方面所造成的损失。田间、地边、路旁等处的杂草，是病、虫栖息的场所，可诱发某些病、虫害的发生与蔓延。 野燕麦：赤霉病； 芥菜：甘蓝菌核病和棉蚜、萝卜蚜寄主； 紫花地丁：棉蚜的交替寄主。,2. 间接：,在小麦的机械收获作业中，常因杂草量大而影响机械收获的速度和质量，加大作业成本，减少经济效益。,3. 其他影响,如何控制和消灭草害，是当前农业生产中亟待解决的一个问题。,19世纪末期： M.L.Bonnet发现硫酸铜能防治麦田十字花科一些杂草，开始了人们对化学除草的探索。直到20世纪30年代初，使用的除草剂都是无机金属盐和酸（硫酸亚铁、氯酸钠、硫酸及砷化物），它们的除草作用主要是依靠其腐蚀性，因此，用量大、选择性差、杀草谱窄、成本高、使用不便。,二、Development of weeds chemical control,除草剂发展史上的重要事件：,1932年，选择性除草剂二硝酚与地乐酚的出现，开始进入了有机合成化合物领域；,地乐消Dinoseb,DNOC 1932年，法国,1942年，2,4-D问世，开创了除草剂发展的新纪元。,1951年发现灭草隆(monuron)后，促使迅速合成与试验了许多个脲类化合物，因为脲分子易被多种取代基取代。1952年发现了均三氮苯的活性，1958年开发的莠去津（atrazine）在除草剂的杀草谱上得到突破，其杀草谱明显扩大，使均三氮苯类得到了很大的发展，所有均三氮苯类都是在三氮苯环2，4位有取代基，导致迅速开发出一系列新品种1960年发现敌稗（propanil）是除草剂选择性的重要突破，从植物不同科间选择性发展到属间选择性，促进了一系列防除单一杂草的除草剂燕麦灵（barban），新燕灵（carbyne）等品种的开发。,1965年ICI公司发现了联吡啶类除草剂百草枯（paraquat）和敌草快（biquat）的除草活性，促进了吡啶酮类除草剂发展。20世纪70年代中期发现禾草灵(disclofop-methyl)的除草活性后，通过结构改造及衍生合成，很快开发出芳氧苯氧丙酸及环己烯二酮类除草剂。1974年发现草甘膦（glyphosate，roundup），促进了有机磷除草剂的发展，为除草剂新品种的筛选和合成开创了新的途径。通过对微生物制剂的研究，开发出了有机磷除草剂双丙氨膦(bialaphos)。,1979年磺酰脲类除草剂氯磺隆(chlorsulfuron)发现后，使除草剂进入到超高效阶段，因其具有高效，低毒，选择性强和应用量低等特点，在农业生产上得到广泛应用；同时此类除草剂作用靶标为乙酰乳酸合成酶（ALS），因此同一靶标的乙酰乳酸合成酶抑制剂如咪唑啉酮类，三唑并嘧啶，嘧啶醚类等也相继得到开发并在农业生产上广泛应用。20世纪90年代后，除草剂品种开发逐步进入低谷，目前商品化品种年增长约0.1，新的活性化合物的发现难度大大增加。,美国以除草剂为主，占45%； 欧洲占26.3%； 远东14.9%; 中国占8.9%。,目前状况:,高效省工增产机械化作业。,化学除草剂的优点：,分类方式很多，主要以作用方式、作物体内的传导性、使用方法和化学结构等进行分类。,第二节 除草剂的分类和使用方法,该类除草剂对植物缺乏选择性或选择性小，因此使用时不能将它们直接喷到生育期的作物田内，否则草、苗均受到伤害或死亡。如百草枯、草甘磷、五氯酚钠。 可用于休闲地、田边与路边、机场等，也可利用“时差”或“位差”来选择性除草。,一、 根据作用方式,1. 非选择性除草剂：,在一定的剂量范围内，有些除草剂能杀死某些杂草，而对另一些杂草无效；对一些作物安全，但对另一种作物有害。 可以简单点来说，就是只杀杂草而不伤作物，甚至只杀某一类杂草，如2,4-D、苯磺隆,2. 选择性除草剂：,如典型的选择性除草剂2,4-D，当其用量过大或过早时，就可能成为灭生性除草剂。 相反，五氯酚钠属于非选择性除草剂，但当其使用得当，也可成为选择性除草剂。,选择性是相对的，这与用药量及植物发育阶段等因素密切相关。,接触到植物后，可渗入到植物体内，通过植物的输导组织，由局部传遍全株，破坏植物的正常生理机能而造成死亡。 例如燕麦灵等，可被根、茎、叶、芽鞘吸收。,二、根据植物体内的传导性,1. 传导型除草（内吸性）,苯氧羧酸类：2,4-D均三氮苯类：西玛津取代脲类：敌草隆、绿草隆,只限于接触部位的伤害，如百草枯、敌稗。,2. 非传导型除草剂,主要是 茎叶处理剂：适宜在作物生育期使用，可将除草剂直接喷洒与植株叶面或全株。例如敌稗。 土壤处理剂：一般在作物播种前或播种后出苗前，将药剂施于土壤或土壤表面，消灭杂草幼芽或幼苗。,三、 根据使用方法,（1）播前土表处理：主要在稻田，旱地少用，如插秧前； （2）播前混土处理：避免挥发和光解，达到提高药效、延长持效期目的。,（一） 土壤处理法,1. 播前土壤处理,2. 播后苗前土壤处理 利用利谷隆、敌草隆防除大豆田（播种深）杂草（土壤表层）。,3. 苗后土壤处理 如水稻插秧后使用丁草胺、杀草丹。主要对萌发期杂草有效，对已经长出的杂草则效果很差，需进行茎叶处理。,要求除草剂杀草谱广，易被杂草吸收；持效期要短，落入土壤中不影响作物出苗或生长。存在的问题：仅能消灭已长出的杂草，对施药后出苗的杂草无效。如草甘磷、百草枯等。,（二） 茎叶处理,1. 播前茎叶处理,要求除草剂具有高度的选择性，可直接喷洒；否则要求用定向喷雾和保护装置施药。,2. 生长期茎叶处理,土壤处理：一般采用喷粉(旱地)、也可拌毒土撒施。但对水田，大多用撒施法施药。茎叶处理：大多采用喷雾。,（1）先喷除草剂处理土壤，然后覆盖地膜；（2）杀草药膜：是一种含除草剂的塑料透光药膜（将药剂喷涂或浸压在薄膜一面，与水滴一起转移到土壤表层或一定深度而发挥作用。,此外施药方法上还有地膜施药,要求： 具备特殊的选择性或是适当的使用方式而获得。,第三节 除草剂选择性作用原理,利用作物和杂草现在土壤中或空间位置的差异而获得的选择性。,一、 位差选择与时差选择（人为选择）,（一）位差选择,利用作物和杂草的种子或根系在土壤中分布的深度不同而获得的选择性。为达到此目的，有以下施药方法。,1. 土壤位差选择,利用除草剂被吸附固着在表土层（12cm深度）而不向深层渗透的特点（形成一层毒土层），抑制表土层内杂草的萌发或杀死刚萌发的杂草。 而作物种子位于毒土层下面，因而能正常萌发；作物萌发后穿过毒土层需要一段时间，在这一阶段作物幼芽已有一定抵抗能力。,（1） 播后苗前处理,（1）除草剂具有很弱的淋溶性； （2）作物种子易于适当深播； （3）土壤应为非沙质土壤。,要求：,即在作物生长期内施药处理土壤，生长在毒土层的浅根性杂草被杀死，而作物根系远离毒土层，因而安全。 此外，在果园可用茎叶处理（喷雾）法防除果树行间杂草以及在农作物生育期采用定向喷雾或防护喷雾法防除行间杂草，也是利用了位差选择的原理。,（2） 深根作物生育期土壤处理,利用土壤位差除草剂杀死浅根性杂草而无害于深根作物,2. 空间位差选择,一些行距较宽且作物与杂草有一定高度比的作物田或果园、树木、橡胶园等可采用定向喷雾或保护性喷雾措施。利用作物与杂草的高度不同也可获得选择性。如应用草甘磷涂抹法防除高于作物的农田杂草。,生育期行间处理法,利用作物和杂草生长的时间差异而获得的选择性。 例如：用百草枯或草甘磷在作物播种或插秧前处理，可杀死已萌发的杂草，而由于它们在土壤中可迅速被钝化，因而可安全插秧或播种。目前应用这一技术面积最大的作物是免耕油菜田。,（二） 时差选择,（三） 利用位差遇事要方法等的综合选择性,插秧缓苗后可安全有效地使用丁草胺、禾草丹。杂草敏感；撒施，药剂不粘附在秧苗上药剂固着在杂草萌动的表土层，秧苗根系和生长点接触不到。,利用杂草和作物外部形态结构的差异而获得的选择性。如用2,4-D丁酯在小麦（单子叶作物）田采用喷雾方法防除多种阔叶杂草（双子叶植物）,二、形态选择,1. 叶片特性：双子叶或单子叶 2. 生长点位置：单子叶位于植物茎部并被叶片包被，不容易伤害；阔叶杂草生长点位于顶部或叶腋处，易直接受伤害。 3. 生育习性（往往产生位差选择）,不同植物形态差异造成的选择性比较局限，安全幅度较差,三、生理选择,植物的茎、叶或根系对除草剂的吸收和传导性差异。,1.利用除草剂在作物和杂草体内所经历解毒反应的差异而获得的选择性,四、生化选择,例1：,水稻幼苗中有酰替芳基酰胺水解酶，因此该药剂对水稻安全； 如果加入有机磷或氨基甲酸酯类，抑制此酶活性，严重药害。,例2：,西玛津用于玉米田除草。,玉米酮（2,4-二羟基）- 甲氧基-1,4-苯并亚嗪-3-酮,玉米根系能在吸收西玛津后迅速地将其变成羟基化合物，从而解毒。解毒反应必须有玉米酮（2,4-二羟基）- 甲氧基-1,4-苯并亚嗪-3-酮的参予。杂草或其它作物很少含有玉米酮，因而敏感。,有些除草剂本身对植物无毒或毒性很低，但在体内经过酶系的催化可能变成有毒物质。这种活化的能力和速度差异造成了作物和杂草上对除草剂的选择性。,2. 利用除草剂在作物和杂草体内所经历的活化反应差异而得到的选择性,如:可乐津，本身无杀草活性。,植物吸收可乐津后，经N-脱烷基酶系（MFO酶）的作用而脱烷基成草达津和西玛津。 而棉花、茄科植物、胡萝卜等体内这种脱烷基的能力很低，很少可将可乐津转变成西玛津，因而比较安全，而大多数杂草迅速地完成这种改变，因而被杀死。,可乐津,西玛津,草达津,植物吸收可乐津后，经N-脱烷基酶系（MFO酶）的作用而脱烷基成草达津和西玛津。 而棉花、茄科植物、胡萝卜等体内这种脱烷基的能力很低，很少可将可乐津转变成西玛津，因而比较安全，而大多数杂草迅速地完成这种改变，因而被杀死。,安全剂的机理：主要是促进作物对除草剂的解毒代谢。 例如R25788加入茵达灭可提高玉米根系中谷胱甘肽-S-转移酶的活性，加速解毒的速率。,五、 可利用安全剂获得选择性,1.各种选择原理都是建立在一定剂量基础上，而剂量大小本身就是一种选择性； 2.任何一种除草剂的有效合理使用都是基于多种选择作用共同的结果，其选择原理应具体分析。,必须注意两个基本点：,植物的年龄（生育期）除草剂类型施药时间、施用方法环境因子保护剂（安全剂）的应用 均可造成选择作用。,此外，,关中，78%2,4-D丁酯EC，3月上旬，4050ml/亩，安全；100ml/亩，药害。 1973年第一个安全剂R-25788,如：,1973年第一个安全剂R-25788(1份)与茵草敌(12份)的制剂Eradcane出售； 莠丹： 丁草敌+R-25788(玉米田）； 扫弗特：丙草胺+GCA-123407座（水稻秧田、直播田、抛秧田和移栽田）； 骠马：噁唑禾草灵+解草唑（小麦田）,除草剂的吸收、输导与作用机制,第四节,（一） 吸收,一、 植物对除草剂的吸收和输导,1. 从根部吸收,2.从叶片吸收,3. 幼芽吸收,有些除草剂，如2,4-D丁酯可以蒸汽形式或渗入体内，特别是当嫩芽萌发时，除草剂比较容易气渗进入植物体内。,此外，,1. 对触杀型除草剂来说，只起局部的触杀作用。 喷雾雾滴要细，并要求均匀周到。,（二） 传导,2. 对输导型除草剂来说，被吸收后即在植物体内传导。,像2,4-D、茅草枯等茎叶处理后，可随光合作用产物，沿韧皮部中的筛管传导至幼芽或根尖。 特点：局部受药可传遍植株，这对防除多年生深根性杂草意义很大。但因筛管是活细胞组成，所以如果剂量过大，将筛管细胞杀死，反而不能传导。,（1） 下行传导,取代脲类、均三氮苯类由根吸收后沿导管（木质部）随蒸腾流上升。因导管不是活细胞，剂量不影响传导。 而麦草威、杀草强、茅草枯可双向传导。,（2） 上行传导,二、 除草剂的作用机制,（一）干扰光合作用,叶绿体是光合作用的器官。高等植物的叶绿体式碟形，直径410m，厚13m。,1. 光合作用的生化背景,光合作用的场所叶绿体,叶绿素集中在叶绿体的基粒中，基粒是一种精密堆积的片层系统，叶绿素就束缚和埋在这种基粒的基质之中。 基粒又悬浮在叶绿体的间质中。 基粒中片层系统的亚单位称作类囊体，光合作用主要在类囊体的膜上进行。（示意图）,叶绿体,光合作用的过程,O,CO2,C5,(CH2O),多种酶,光合作用的过程,1、,光反应,H 2 O,2H+1/2O 2,A D P + Pi +能量,A T P,酶,2、,暗反应,C O 2的固定：C O 2 +C 5,酶,H ATP,2 C 3,C O 2的还原：2 C 3,酶,H ATP,C 6 H12 O 6,水的光解：,ATP的形成：,在离体的叶绿体制剂中加入人工电子受体（如高铁、氰化铁），在光照下水被分解而放出氧，相当于光敏系统II的作用。 希尔反应抑制剂就是作用于光系统II的除草剂。,希尔反应：,光反应与暗反应的区别与联系,光反应为暗反应提供H和ATP,基粒片层结构的薄膜,叶绿体的基质中,光、叶绿体色素、酶,许多酶，不受光限制,1、水的光解2、ATP的合成,1、C O2的固定2、 C O2的还原,光能转化为ATP中活跃的化学能,ATP中活跃的化学能转化为葡萄糖中稳定化学能,作用于光系统II的除草剂有一个作用部位，这个部位在QA和PQ之间。研究中常以敌草隆为代表，故又将该部位称作“敌草隆部位”。,2. 作用机制,（1） 光合电子传递抑制剂 作用光系统II,光合反应的电子传递途径,从水通过D1/D2复合体到质体醌的电子流（仿M. Devine）,光系统光合反应中心，其核心蛋白由两个亚单位，即D1、和D2组成，包含叶绿素、褐藻素、-胡萝卜素、非血红素铁及细胞色素b559；e两种质醌QA和QB就结合在这一D1/D2复合体上。光系统反应中心从水到质体醌的电子流 。,e,电子受体Z,叶绿素二聚体(chlz),叶绿素(chi),褐藻素(pheo),QA和QB在D1/D2复合体上的结合位置,QB一端和215位组氨酸(His215)结合，另一端和靠近262位酪氨酸(Tyr262)的羰基结合；QA一端和215位组氨酸(His215)结合，另一端则和靠近261位丙氨酸(Ala261)的酰胺基结合；Fe和4个组氨酸相连，从而将 D-1、D-2两个亚单位联结成一个复合体。,QB,QA,除草剂叠氮三嗪(azido-triazine)和QB的“结合龛”结合,叠氮-三氮苯类在D-1蛋白叠氮基团伸向跨膜螺旋IV第214位的甲硫氨酸，多肽链主干部位第264位丝氨酸的羟基与三氮苯之间可能存在氢键；垂直于纸平面的平行螺旋第255位苯丙氨酸和第254位苏氨酸分别位于三氮泵和QA结合位点的下方；除草剂的抗药性突变体中，D1蛋白中发生变化的其他氨基酸如缬氨酸（219）、丙氨酸（251）、苯丙氨酸（255）、丝氨酸（264）、亮氨酸（275），同样在除草剂结合部位空隙中。,三嗪类除草剂去草净(terbutryn)在QB“结合龛”上结合的模式,取代脲类除草剂(如敌草隆),结合位点也在这个由叶绿体基因编码的D-1蛋白上，但不是三嗪类除草剂的结合位点。已有研究指出，在D1/D2蛋白复合体上，电子从QAQB的传递还必须有低浓度的HCO3-离子的参与，在D1蛋白上亦有HCO3-结合位点，可能位于敌草隆结合位点下面，而被敌草隆结合位点所覆盖。取代脲类除草剂和D1蛋白上的结合位点结合后，改变了蛋白质的结构，从而阻碍了HCO3-和其结合位点的结合，结果影响电子从QAQB的传递。,近年来取代脲类、三嗪类除草剂新的见解,植物为了维持光合作用的效率，D1蛋白和D2蛋白等光反应中心在频繁地进行分解再构造。这种转换依赖于光强度，在 68h光中心便产生这种转换。根据目前的研究结果，脲类和三嗪类除草剂和D1蛋白结合时，光中心分解率降低这一事实已被证实。 为此，日本学者吉田等认为这两类除草剂的作用机理在于：除草剂和D-1蛋白结合后，使D-1蛋白更稳定，抑制了光系统的光损伤修复代谢，从而使叶绿体功能丧失，植物枯死。,（2） 作为电子受体拦截电子 作用光系统I,敌草快、对草快（百草枯）这类联吡啶类除草剂具有300500mV的氧化还原电势，可以作用于光系统I，拦截从X到Fd（铁氧化还原蛋白）的电子流，破坏了同化力形成（ATP、还原辅酶II NADPH）。,对草快（百草枯）：,与此同时，敌草快和对草快（百草枯）争夺到电子后被还原，还原态的敌草快和百草枯（自由基）可自动氧化产生相应的阳离子，它们可致使生物膜中的未饱和脂肪酸产生过氧化作用，造成细胞死亡。,这些氧的活化产物同样是植物毒剂，将导致类囊体膜中不饱和脂肪酸的过氧化。,植物叶绿体中过氧化物歧化酶（SOD)以及抗坏血酸等组分有清除过氧化物的能力，从而防治过氧化物和自由基对细胞造成伤害。由于除草剂的影响，过氧化物的产生可能超过这些防御系统的负荷。羟基自由基的大量形成并不加选择地与膜脂肪酸、蛋白质氨基酸、核酸等结合和反应，导致整个细胞功能紊乱，色素解体，植株最终死亡。,（3）抑制光合磷酸化反应,A D P + Pi +能量,A T P,酶,光能通过叶绿体最终转变为化学能，即产生ATP。,解偶联剂类除草剂如苯氟磺胺等影响光合磷酸化作用，抑制ATP产生； 氰类除草剂：氧化磷酸化解偶联剂、光合磷酸化反应的抑制剂。,如：敌草腈,（二） 抑制色素合成,叶绿体内的色素主要是叶绿素(包括叶绿素a和叶绿素b)和类胡萝卜素。类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素，后者是前者的衍生物。胡萝卜素和叶黄素都是脂溶性色素，与脂类结合，被束缚在叶绿体片层结构的同一蛋白质中。光合作用中光能的吸收与传递及光化反应和电子传递过程均在这里进行，因此，抑制色素的合成将抑制光合作用 。,叶绿体中的色素,叶绿素,类胡萝卜素,（ ）,（ ）,（ ）,（ ）,叶绿素A,蓝绿色,叶绿素B,黄绿色,胡萝卜素,橙黄色,叶黄素,黄色,叶绿体中色素的种类、颜色,1 抑制类胡萝卜素的合成,类胡萝卜素大量存在于类囊体膜上，靠近集光叶绿素及光反应中心，其主要功能是保护叶绿素，防止受光氧化而遭到破坏。类胡萝卜素生成酶系,合成酶(synthase)去饱和酶 (desaturase)环化酶(cyclase),类胡萝卜素,类胡萝卜素生物合成途径与除草剂作用部位（仿Hess FD,2000）,类胡萝卜素生物合成过程中除草剂的主要靶标是去饱和酶。吡氟草酰胺(Diflufenican)等主要是抑制了八氢番茄红素去饱和酶，导致八氢番茄红素积累。吡氟草酰胺等专一性不强，可抑制八氢番茄红素去饱和酶、六氢番茄红素去饱和酶及胡萝卜素去饱和酶活性,如： 去草酮,主要是阻碍类胡萝卜素的合成，叶绿体内的叶绿素失去类胡萝卜素的保护，杂草在太阳光下，叶绿素分解，结果导致产生失绿。但具体干扰哪一部反应上不清楚。,2 抑制叶绿素合成,原卟啉原氧化酶被抑制后，原卟啉原不能被氧化成原卟啉并在 Mg螯合酶和Fe螯合酶作用下分别生成叶绿素和血红素，而是造成原卟啉原的瞬间积累，漏出并进入细胞质，并在除草剂诱导的氧化因素作用下氧化成原卟啉(PP)，PP进一步被转换为一个代谢物(590FP)。590FP在细胞质中产生高活性氧，从而引起细胞组分的过氧化降解，植物枯死。,二苯醚类除草剂(如除草醚)环亚胺类除草剂(如恶草灵)都是。,过氧化型除草剂：,(1)阻碍叶绿素的合成；(2)色素在光照中被分解，即所谓“漂白”作用；(3)在光照中形成乙烷及其他短链烷烃化合物；(4)叶绿素光合成中的关键酶原卟啉原氧化酶被抑制；(5)植物中原卟啉积累。,二苯醚类除草剂(如除草醚)环亚胺类除草剂(如恶草灵),特点,(三） 抑制类脂合成,类脂是复合脂类化合物，是构成细胞膜、细胞器膜与植物蜡质的主要组分，而脂肪酸是各种类脂的基本结构成分。除草剂抑制脂肪酸的合成，也就抑制了类脂合成。芳氧苯氧基丙酸酯类、环己烯酮类及硫代氨基甲酸酯类除草剂的作用机制就是抑制脂肪酸合成。,脂肪酸合成途径及除草剂作用部位,1 对乙酰辅酶A羧化酶的抑制,乙酰辅酶A羧化酶(Acetyl-CoAcarboxylase，ACCase)是芳氧苯氧丙酸酯类除草剂和环己烯酮类除草剂的靶酶。ACCase是个复合酶系，包含有3个功能部位: 生物素羧基携带部位 ATP依赖的生物素羧化酶 羧基转移酶(即乙酰辅酶A转羧化酶)。 ACCase催化脂肪酸合成中起始物质乙酰辅酶A生成丙二酰辅酶A的反应,2 对长链脂肪酸合成的抑制,植物表皮由一些链长为18-C或16-C的羟基羧酸通过内酯化聚合起来的聚合物及蜡质组成。这些蜡质含有2535C链长的烃类以及同样链长的酮或仲醇。 硫代氨基甲酸酯类、卤代酸(达拉朋和TCA)以及ethofumesate抑制了长链脂肪酸的合成，从而导致植物叶片中蜡质减少，蒸腾加剧。,脂肪酸的加长反应,如：硫代氨基甲酸酯类，如茵达灭,处理甘蓝，可使叶片蜡质减少90%；处理大豆苗19天后，叶片中脂肪酸减少63%，其中16C、18C脂肪酸几乎耗尽，蒸腾急剧增加。,这一类药剂在植物体内有如下转化：,因此，在脂肪酸或脂类合成中所必须的带-SH基的酶、辅酶（基）等可能就是这类除草剂攻击的目标。,(四）抑制氨基酸合成,氨基酸是植物体内蛋白质及其他含氮有机物生物合成的重要物质，氨基酸合成受阻将导致生命的中止。,1 抑制芳族氨基酸合成,使用草甘膦后，迅速吸收传导，可对植物细胞分裂、叶绿素合成、蒸腾、呼吸以及蛋白质代谢等过程发生影响，导致植物死亡。Jawoski,1972年首先提出是干扰了芳香族氨基酸生物合成，因为芳香族氨基酸能克服或减轻草甘膦对植物（如胡萝卜、烟草、大豆）的毒害作用，苯丙氨酸和酪氨酸混合物能逆转草甘膦对南芥幼苗的抑制作用。但组织培养中加入并未减轻，而加入高含量生长素可以逆转草甘膦的作用。说明可能有其他的作用位点。14C-莽草酸掺入后，3种芳族氨基酸的合成均受到抑制。,植物中主要的三种芳族氨基酸苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸是莽草酸途径的产物。,莽草酸途径及草甘膦的作用部位,草甘膦作用机制,草甘膦是唯一阻断莽草酸途径中酶促反应的商品化除草剂。草甘膦这种非选择性除草剂只有一个作用位点，即抑制了5-烯醇丙酮酸基莽草酸-3-磷酸酯合成酶(EPSPS)， EPSPS催化莽草酸-3-磷酸酯和磷酸烯醇丙酮酸的缩合反应，以产生EPSP和无机磷酸盐。在植物和细菌中，EPSPS是一个分子量为44 00051 000 u的单体，其精氨酸残基、谷氨酸残基及半胱氨酸残基是草甘膦的结合部位。,2 抑制支链氨基酸合成,亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸是植物体内的3种必需氨基酸，是支链氨基酸合成途径的产物。该途径中有4种酶系(乙酰乳酸合成酶、乙酰乳酸还原异构酶、异丙基苹果酸异构酶和二羟酸脱氢酶)涉及上述3种氨基酸的合成。乙酰乳酸合成酶(acetolactatesynthase，ALS)是催化缬氨酸和异亮氨酸生物合成过程中第一步反应的一个关键性酶，也是支链氨基酸生物合成中3个调节酶之一，其活性受产物缬氨酸和异亮氨酸的反馈调节,ALS催化的支链氨基酸生物合过程,异亮氨酸从苏氨酸开始，先脱氨形成-酮丁酸，再与丙酮酸脱羧形成的乙酰-焦磷酸硫氨素反应生成-乙酰-羟丁酸。这步反应由ALS催化，以后逐步生成异亮氨酸。 缬氨酸则从丙酮酸开始，在ALS催化下与乙酰-焦磷酸硫氨素反应形成-乙酰乳酸，其后的步骤和异亮氨酸的合成类似。 亮氨酸合成比较复杂，从丙酮酸到-酮异戊酸的合成过程和缬氨酸完全一致，然后再形成亮氨酸。,Elementary model of interaction between sulfonylurea, sulfonamide herbicide molecule and ALS,4.3 抑制谷氨酰胺合成,谷氨酰胺合成酶(glutaminesynthetase，GS)是植物中无机氮转化为有机氮过程中的关键酶系。GS是核编码的酶，以不同的同功型(isoform)存在于细胞质和质体中，其中质体同功型由8个亚单位组成，每个亚单位都有自己的反应中心。许多谷氨酸类似物都是GS的抑制剂，大多数都是天然存在的肽类化合物。,谷氨酰胺合成酶的作用,草铵膦的作用机制,草铵膦是L-谷氨酸的膦酸衍生物，通过对谷酰胺合成酶（GS)不可逆转抑制及破坏有关过程而引起植物死亡。引起细胞内氨积累，氨基酸合成及光合作用受抑制、叶绿素破坏；氨积累能使细胞死亡，但主要引起植物受害的还是对RuBp羧化酶/光呼吸作用的迅速抑制而造成。在许多植物中发现了一些列GS同工酶，GSI存在于胞液中，而GSII则固定与成熟的叶绿体中。草铵膦对GS的抑制，造成植物代谢作用的多方面受干扰，最终使植物死亡。,草铵膦对GS的抑制，造成植物代谢作用的多方面受干扰，最终使植物死亡。,通过铵的积累造成膜的破坏；由于缺乏转氨基作用与转酰胺基作用的有机氮共体而降低肽、蛋白质与核苷酸生物合成；促进蛋白质水解；迅速抑制光合作用CO2固定，破坏光呼吸途径，永久伤害光合作用器官,植物代谢途径中氨积累及草铵膦对GS的抑制,（五） 干扰微管形成,二硝基苯胺类除草剂(如氟乐灵)、磷酸胺类除草剂(如甲基胺草磷)和苯基氨基甲酸酯类除草剂(如燕麦灵)的作用机制主要是影响了微管的形成。这些除草剂对植物生长发育有明显的抑制作用，其典型症状是生长受阻，细胞有丝分裂紊乱，幼根、幼芽及幼茎等明显膨大增粗，伸长生长受到强烈抑制，尤其是对分生组织的生长影响最大。对细胞有丝分裂的影响主要表现在有丝分裂指数升高及有丝分裂畸形，导致中、后、末期正常的有丝分裂减少，并产生多核、多核仁、微核、染色体粘合等一系列异常现象,（六） 干扰激素平衡,干扰植物生长激素平衡的除草剂主要有两类：一是苯氧羧酸类，如2，4-D、2甲4氯；另一类是苯甲酸类，如豆科威、百草敌等,（1）根系停止生长（不能有效的吸收水分和无机盐）； （2）叶面皱缩（不能有效进行光合作用）； （3）叶柄或茎弯曲或畸形（养分不能顺利通过韧皮部传导）,症状：,第五节除草剂常用类型及其品种 销售额占47%以上 品种300多个,一、 苯氧羧酸类,商品为酯或铵盐,1.主要做茎叶处理，药剂可被植物的根、茎、叶吸收传导。 2. 选择性强；,（一） 特点：,用于禾谷类作物地防除阔叶杂草，如2,4-D，2甲4氯。 作用机理主要是干扰激素平衡。,（二） 主要品种：,1030g/ml，促进生长；100g/ml，抑制生长。 72%EC，80%钠盐原粉，450750ml/hm2 。 对分蘖期的禾谷类作物安全，在生育期做茎叶处理可有效防除双子叶杂草。,1. 2,4-D丁酯,2. 2甲4氯（MCPA）,70%钠盐原粉，20%水剂。水稻田宜用，对莎草科杂草和其它阔叶杂草效果好。,二、苯甲酸类（干扰激素平衡）,1. 草灭平（豆科威）,主要用于大豆地，播后苗前土壤处理，防除一年生阔叶杂草和禾本科杂草。 对阔叶杂草效果更好些。对已出土杂草及多年生杂草无效。 典型代表，比较特殊，无茎叶处理活性，而其它土壤与茎叶二者兼有。,2.麦草威（百草地）,140560g/hm2,主要用于禾本科作物地、生育期茎叶处理防除一年生及多年生阔叶杂草。注意：小麦一定要在拔节前应用。,用于双子叶作物地防除一年生和多年生禾本科杂草的茎叶处理剂，如禾草灵、吡氟禾草灵、奎禾灵等。 其作用机理主要是抑制了脂肪酸合成，靶标为乙酰辅酶A羧化酶。,三、 芳氧苯氧丙羧酯类,1. 禾草灵（diclofop-methyl）,ai 100120g/hm2,适用于麦类作物、大豆、甜菜、油菜、花生等作物田防除野燕麦、稗草、马唐、看麦娘等一年生禾本科杂草。 对双子叶植物，除棉花外，一般均安全。燕麦、高粱、玉米、甘蔗、水稻对禾草灵敏感，不宜使用。,阔叶作物田防除禾本科杂草,2. 吡氟禾草灵（稳杀得，fluazifop-butyl）,35%EC，175350g/hm2,小麦、大豆、油菜田防除禾本科杂草,3 恶唑禾草灵（ fenoxiapro-ethyl,骠马）,ai 120180g/hm2,四、二硝基苯胺类（干扰细胞分裂）,通式：,1. 均为选择性触杀型芽前土壤处理剂，播前或播后苗前应用； 2.杀草谱广，对一年生禾本科杂草高效，同时还可以防除部分一年生阔叶杂草； 3. 易于挥发和光解，尤其是氟乐灵； 4. 土壤中持效期中等（23个月半衰期），对大多数后茬作物安全； 5.水溶性低且易被土壤吸附，不易污染水源； 6. 低毒，安全。,特点：,1960年，氟乐灵，第一个典型的代表,广泛应用于大豆、棉花、玉米、甜菜及蔬菜地，一般采用播前或播后苗前土壤处理。对已出苗的杂草无效。,48%氟乐灵乳油，5601520 g/hm2,五、二苯醚类,20世纪60年代，如除草醚等，多为稻田除草剂。20世纪80年代，多为旱田除草剂。,（一）特点：,1.大多数为触杀选择性除草剂，虽可被植物吸收，但传导性差； 2. 对阔叶杂草高效、特效； 3.大多数品种为需光性除草剂，即在光照条件下表现除草活性，而在黑暗中除草活性很低； 抑制生物合成从而影响光合作用，主要抑制了叶绿素的合成，靶标酶为原卟啉原氧化酶。,（二）主要品种 ：,(1)三氟羧草醚,(2)氟磺胺草醚,(3)乙羧氟草醚,大豆田苗后防除阔叶杂草,(4)乙氧氟草醚,花生，大蒜，棉花播后苗前土壤处理,（1）、（2）、（3）适用于大豆、花生作物地防除多种阔叶杂草，一般在大豆苗后3叶期，杂草24叶期茎叶喷雾处理。 （4）采用播后苗前土壤处理的方法，防除大豆、花生及棉花地的阔叶杂草。,六、 酰胺类,品种较多。主要是抑制敏感植物的蛋白质合成。,1.对1年生禾本科杂草特效，而对阔叶杂草及多年生杂草效果很差； 2.多数为土壤处理剂，通常在土壤中持效期短，13月； 3.主要用于大豆、花生、棉花、马铃薯及十字花科作物地防除一年生禾本科杂草。,（一）、特点,（二）、主要品种,(1) 甲草胺,选择性芽前土壤处理剂，主要经幼芽吸收，单子叶杂草为下胚轴吸收，杀死土壤中萌发的杂草，对已出土杂草基本无效。 主要用于大豆、玉米、花生、棉花防除禾本科和部分阔叶杂草。,(2)乙草胺,播后苗前，主要用于大豆、玉米、花生、棉花防除禾本科和部分阔叶杂草。,(3)丁草胺（马歇特）,选择性输导性芽前处理剂，主要用于水稻田防除一年生禾本科杂草。,50%EC5%Gr60%EC,（4）异丙草胺,主要用于水稻田防除一年生禾本科杂草、部分莎草及阔叶杂草。,七、脲类,开发较早，国内外广泛应用过的品种有20多个。,1. 大多是内吸输导性除草剂。主要用于土壤处理，药剂通过杂草根部幼根传导至茎叶。 2. 主要防治一年生禾本科和阔叶杂草幼苗，阔叶杂草对脲类除草剂更敏感。,特点：,3.选择性较差，其安全适用主要依靠土壤处理造成的位差选择。药效受土壤因素影响较大，特别是土壤胶体颗粒的大小和土壤的温度。 4.典型的光合作用抑制剂，使杂草失去同化力，不能制造养分，一般不影响杂草种子的萌发和出苗，只有在种子贮藏养分耗尽是幼苗才会死亡，因而作用症状表现缓慢。,1. 敌草隆,主要品种：,广泛用于棉花、玉米、甘蔗、果园以及非耕地，采用播后苗前土壤处理，防除一年生禾本科杂草和阔叶杂草。,2.绿麦隆,主要用于麦类作物以及玉米地防除多种一年生杂草，主要采用播后苗前土壤处理，但麦田亦可在麦苗3叶期作茎叶处理。,25%，50%，80%WP，750840g/hm2,八、三氮苯类, 内吸输导性除草剂 主要用作土壤处理 持效期长，对后茬敏感作物药害,主要品种：,主要用于玉米地，播后苗前，杂草萌发盛期处理，防除多种一年生禾本科杂草和阔叶杂草。也可用于果园、桑园、茶园或甘蔗田，在杂草种子萌发盛期处理土壤。,此两种主要用于水稻田除草，对稻田恶性杂草眼子菜有良好效果，一般用于插秧后2530d作用，撒施毒土。,九、硫代氨基甲酸酯类 （干扰细胞分裂）,1. 主要作用部位为杂草分生组织，抑制根、芽的生长，因而必须在杂草幼苗时施药；在成株期施药，效果极差； 2. 选择性较好，而且主要依赖生化选择，因而在现存使用条件下，作物安全。,特点：,主要品种：,稻田专用除草剂，对稗草特效，即可作土表处理，也可在稗草23叶期作茎叶处理。,主要用于防除野燕麦。 在我国西北地区一般采用播前混土处理；在多雨、潮湿地区则采用播后苗前浅混土处理。,十、磺酰脲类,1. 除草活性高，单位面积用量很少，不少品种有效剂量小于10g/hm2; 2. 杀草谱广，能有效地防除绝大多数阔叶杂草及一些禾本科杂草； 3.选择性强，特别是和麦类作物田除草，作物高度安全； 4. 都是内吸输导型除草剂，既可作土壤处理，也可作茎叶处理； 5.作用机制：抑制乙酰乳酸合成酶(ALS)，影响细胞分裂。,特点：,20世纪70年代以来，杜邦公司，开发绿磺隆后，申请专利逾万，1995年，销售额达10亿美元。,主要品种：,1. 绿磺隆,主要用于防除多种阔叶杂草及稗、马唐、看麦娘等禾本科杂草，残效期一年以上，对后茬作物不安全。,2. 甲磺隆,10%、20%、80%WP，25%干悬浮剂，1530g/hm2 。,主要用于麦田防除大多数阔叶杂草，对禾本科杂草也有显著抑制作用，每公顷48g，可苗前土壤处理或苗后茎叶处理。 与绿磺隆相比，对猪殃殃及婆婆纳的防效较差，残效期比绿磺隆短，对后茬作物安全。,3. 苯磺隆,主要用于麦田防除大多数阔叶杂草，每公顷935g，2叶孕穗期，杂草10cm，茎叶处理。 支链AA合成抑制剂，阻碍细胞分裂，抑制芽鞘和根生长。,75%干悬浮剂，10%WP,3. 苄嘧磺隆,水稻田防除阔叶杂草及莎草，杂草萌发期即施药,4. 胺苯磺隆,十一、联吡啶类,无土壤活性； 触杀灭生性，茎叶处理，杀死绿色部分，对种子萌发及地下根、茎无作用。主要用于农田、果园及非耕地作灭生性除草。,1. 百草枯（ paraguat,克无踪、对草快）,20%水剂，3001000g/hm2。,其使用技术和作用机理与百草枯相似，但杀草谱较窄，对禾本科杂草效果差,2. 敌草快（ diquart,杀草快）,十二、有机磷类,特点：内吸输导型，叶面吸收快，可传至地下部分。灭生性除草剂在土壤中很快失效，生育期茎叶处理,草胺膦 (glufaosinate),草甘膦（glyphosate）,十三、环己烯酮类除草剂,特点：,（1） 对双子叶作物安全（2） 使用幅度较宽，出苗至分蘖（3） 土壤中易分解（4） 作用机理：ACC为靶标酶（5） 输导型茎叶处理剂,杂草34叶期，200500g/hm2。,代表品种：拿扑净,20%EC，12.5%机油乳剂，,咪唑啉酮类除草剂米草烟嘧啶水杨酸类除草剂棉草净磺酰胺类除草剂阔叶青等均是作用机制与磺酰脲类除草剂相同的高活性除草剂。,此外：,第六节 主要农田化学除草,（1） 生物活性（2） 应用范围（3） 防除对象,必须了解：,简单地说，就是要做到四个适法，注意两个影响，一个安全，一个混用。,灭草、保苗、增产,（1）适草；（2）适量；（3）适时；（4）适法。,四个适法：,两个影响： （1）土壤质地和有机质含量 （2）气象因子的影响,一个安全： 药害,（1）防草对象不同的药剂相结合；（2）触杀型与传导型药剂相结合；（3）残效期长的与短的药剂相结合；（4）在土壤中扩散、移动性大的与扩散、移动性小的相结合；（5）除草与施肥相结合；（6）除草与病虫防治相结合。,混用的原则“取长补短”，须做到6个结合。,一个混用：,农田常见杂草图谱,野燕麦,稗草：禾本科一年生草本植物。别名 芒早稗、水田草、水稗草等。,看麦娘：别名 麦娘娘、麦陀陀。分布在我国长江以南温暖多雨的地区。,早熟禾：别名稍草、