农药学基础 5-1 除草剂

R1 N SO2NHCONH 芳环 脲桥 N
R2 X
杂环
R3
磺酰脲类除草剂的模式结构包括三部分：芳环、脲桥与杂
环，每一部分的分子结构与除草活性都有关；芳环邻位含 取代基时，化合物的除草活性最高；将苯环改为吡啶、呋 喃、噻吩、萘及其它五元或六元芳环时，化合物也有较高 活性；当杂环为嘧啶或三氮苯环时，第4、6位含有甲基或 甲氧基的化合物活性最高。试验证明，高活性化合物的结 构必备条件是：芳环-脲桥-杂环。
植时施用，使种子和幼苗免遭除草剂的药害。
• 4.2安全剂（解毒剂）：可提高除草剂的选 择性，降低作物受害症状，解除药害而发挥 作用。
第二节 除草剂的吸收、输导与作用机理
1 吸收与输导 1.1吸收 茎叶吸收、根系吸收、幼芽吸收
• 1.2输导 • 触杀型除草剂：在体内不输导，接触药剂部 位会造成局部坏死（百草枯）
1.1 • 1 位差 位差与时差选择性
在施用除草剂时利用杂草与作物在土壤中或空间位 置上的差异而获得的选择性。
采用的方法是： （1）土壤位差选择性 利用作物和杂草的种子或根系在土壤中的位置不同，施用 除草剂后，使杂草种子或根系接触药物，而作物种子或 根系不接触药剂，这样杀死杂草保护作物。
除草剂
利用土壤位差选择性示意图
代表品种：三氟羧草醚
结构：
F3C Cl O
COOH(Na) NO2
化学名称：5-（2-氯-α ， α ， α -三氟-对甲苯氧 基苯甲酸 使用技术：主要用于花生、大豆田防阔叶杂草如 马齿苋、铁苋菜、苋、苍耳、龙葵、藜、蓼等， 对狗尾草也有效。每公顷0.2-0.5Kg。
8磺酰脲类
基本结构
基本结构：
R1为芳基或杂环，通常多为环状结构，尤以苯环为多，
R2，R3为低级烷基或烷氧基等。 通性（1）选择性输导型除草剂；（2）作用机制主要 是抑制光合作用的电子传递过程，杂草中毒后最初表种
异丙隆
结构
(H3C)2HC O NH C N(CH3)2
2 除草剂的作用机理
主要机理：
抑制光合作用；破坏植物呼吸作用；抑制植物的生物
合成；干扰植物激素的平衡和抑制微管形成和组织发 育
(1)抑制光合作用
光合作用大致过程：光反应；暗反应
• 光反应：需光的反应，在叶绿体的内囊体内进行。光反 应含有两个光反应色素系统，即光系统Ⅰ和Ⅱ。色素为 叶绿素a,b和类胡萝卜素，吸收光能后将水光解为氧气 和H离子，产生NADPH（还原辅酶Ⅱ）与ATP。 • 暗反应： • 不需光反应，利用光反应的成果（同化力） （NADPH，ATP）将CO2还原为碳水化合物。 •
除草剂
生长在有害于人类生存和活动场地的植 物 ——杂草 用以消灭或控制杂草生长的农药 ——
除草剂
引 言
• 除草剂在农作物增产中的作用 • 除草剂的发展趋势 • 我国除草剂应用、研究与开发的现状 • 本章学习的目的
常见杂草
水浮莲
五爪金龙
金钟藤
微甘菊
紫茎泽兰
一枝黄花
豚草
第一节 除草剂选择性原理
黄瓜与南瓜嫁接对豆科威的 敏感性示意图
3.2 生化选择性
除草剂进入植物体内后，经代谢酶的作用下，使 除草剂代谢激活（活化）为有毒化合物而杀死植 物。有的则代谢后失活（钝化）。这样产生的选 择性为生化选择性。
• A.活化反应差异（激活增毒）产生的选择性 • 除草剂本身对植物无毒或毒性较小，但进入植物 体内后，经代谢成为有毒化合物。因此，这类除 草剂是否有除草和药害问题，取决于处理植物对 药剂的代谢能力，即转化力强的将被杀死，而转 变能力弱的则得以生存。
除草剂
A.播后苗前土壤处理法除草示意图
B.生育期行间处理法示意图
1.2 空间位差选择性 1.3 时差选择性 1.4 综合选择性
2 形态选择性 形态结构的差异（杂草与作物）而形成的选择性
水稻本田施用除草剂的除草原理示意图
3 生理生化选择性
• 3.1生理选择性 • A 吸 收 的 差 异
• B 输 导 的 差 异
5 酰胺类
基本结构
通性（1）选择性输导型除草剂；（2）主要为土壤处
理剂，其它部分为茎叶处理剂；（3）大部分品种可 防除一年生禾本科杂草，对阔叶杂草防效差；（4） 作用机理主要是抑制发芽种子α -淀粉酶及蛋白酶的活 性；（5）土壤半衰期短；（6）在植物体内降解速度 快；（7）毒性低。
代表品种
B 抑制类胡萝卜素的生物合成
类胡萝卜素的功能是将接收的光能传递给叶绿素和护叶 绿素分子免遭光活化而被破坏
• 类胡萝卜素合成抑制剂： • 广灭灵、哒草伏、嘧啶类、哒嗪酮类等， 抑制β-胡萝卜素的合成
多数除草剂干扰核酸和蛋白质合成不是主要机制，主
要是抑制ATP的产生。
• 乙酰辅酶A羧化酶（ACCase)抑制剂：芳氧 苯氧基丙酸酯类和环己烯酮类除草剂。
化学名称：2，4-二氯苯氧乙酸
使用方法：主要用于小麦、大麦、玉米、高梁、 水稻等禾本科作物田及禾本科牧草地。防除藜、 蓼、荠菜、播娘蒿等阔叶杂草，对禾本科杂草无 效。
2 芳氧苯氧基丙酸酯类
基本结构 CH3 通性： O O CH COOR （1）茎叶处理； （2）多用于阔叶作物田,少数用于水稻和高梁田； （3）用于防除一年生和多年生禾本科杂草 （4）具输导性；（5）具有同分异构体（R体，S 体）R体为活性体；（6）作用机理为脂肪酸合成 酶抑制剂，靶标酶为乙酰辅酶A羧化酶；（7）对 哺乳动物低毒；（8）环境降解快。
1 苯氧羧酸类 基本结构 O (CH2)n COOH 通性： （1）不溶于水溶于有机溶剂； （2）选择性输导除草剂； （3）作用机理为打破植物激素平衡； （4）主要用于水稻、玉米、小麦、甘蔗、苜蓿等作 物田，防除一年生、多年生阔叶杂草和部分莎草 等杂草。
代表品种：2，4-D
结构
Cl Cl OCH2COOH
都尔（异丙甲草胺)
结构： 化学名称：2-氯-6‘-乙基地-甲氧基-1-甲基乙基） -乙酰-邻替苯胺。 使用技术：主要用于大豆、玉米、花生、棉花、 马铃薯和油菜等作物田，防除一年生禾本科杂草 和部分小粒种子阔叶杂草，于播后苗前土壤封闭
处理。该除草剂安全，可用于烟草和部分蔬菜田。
6 取代脲类
除草剂进入植物体内后，使本有活性的化合物经代谢后转
B.钝化反应的差异（解毒失活）产生的选择性
变为无毒或毒草性较小的化合物，钝化而失去其活性。
•例：（1）玉米对西玛津与莠去津的钝化失活作用
例（2）：水稻对敌稗的钝化失活作用
4 保护剂和安全剂的使用 所产生的选择性
4.1保护剂：如活性炭可吸附有毒物质，可在种子和种
• 原卟啉原氧化酶Ⅸ抑制剂： • 对硝基二苯醚、恶草灵等能抑制原卟啉原氧化酶Ⅸ活性， 造成原卟啉原Ⅸ在叶绿体内积累，后向细胞质渗漏，在氧 化酶的作用下，氧化为原卟啉Ⅸ，原卟啉Ⅸ为光敏化合物， 光照后呈激发态并将能量传递给氧，使之产生单线态氧， 单线态氧可氧化细胞内的高分子化合物，最终个体死亡。
除草剂抑制路线
例：2甲4氯丁酯在β-氧化酶的代谢后形成2甲4氯活 性化合物
O C H 2C H 2C H 2C O O H
C H3
2甲4氯丁酸 （无活性）
O C H 2C O O H
C H3
+2C O 2 +2H 2 O CI C
2甲4氯 I （有活性）
荨麻、藜与蓟的β-氧化酶活性高，使2甲4氯丁酯代 谢为2甲4氯，故可被迅速杀死，但大豆、芹菜与苜蓿 等植物的β-氧化酶活性低，故不会受害或受很轻，这 样造成的选择性。
代表品种
种类很多，常见‘净’，有扑草净，”通“有扑灭通，”
津“有西玛津，莠去津，扑灭津。 莠去津（阿特拉津) 结构：
化学名称：2-氯-4-二乙胺基-异丙胺基1，3，5-嗪。 使用方法：主要用于玉米，高粱，甘蔗，茶园，果园和橡
胶园等，防治一年生禾本科杂草和阔叶杂草，对多年生杂 草也有一定的抑制作用。杂草出土前和苗后早期施药，可 作土壤处理或茎叶处理，每公顷用药1-1.5Kg。
植物叶面吸收除草剂示意图
接触植物叶表面的除草剂可能发生的情形示意图
内吸型除草剂：在体内输导，上下移动（如草甘膦、
2，4-D）。 输导途径：
• 1共质体系输导 • 2质外体系输导 • 3质外-共质体系输导
除草剂进入根部的示意图 o:表示分子可能进入原生质(共质体系)，细胞间通过胞间连丝而进入韧皮部 ●:表示分子可能进入细胞壁(质外体系)，扩散经凯氏带而进入木质部 x:表示分子可能同时从细胞壁(质外体系)与原生质(共质体系)，而进入木质部与韧 皮部
3 二硝基苯胺类
基本结构：
两个硝基位置
O2 N R1 N NO2 R2 R4 以2，6-二硝基 R3 结构的化合物 通性：（1）均为选择性触杀型土壤处理剂，在播 种前或播种后应用；（2）对一年生禾本科杂草高 效，对部分一年生阔叶杂草有效；（3）容易挥发 和光解；（4）土壤中持效期中等（2~3个月）对 大多数后茬作物安全；（5）水溶性低并易被土壤 吸附，不易污染水源；（6）作用机理是影响激素 的生成与传递，抑制细胞分裂而使杂草死亡。
(4) 干扰植物激素平衡
植物生长调节物质是人工合成的具有天然植物激素作 用的化学物质。这些物质进入植物体内后可干扰植物 的代谢，造成植物生长发育受阻。包括： 4.1苯氧羧酸类（2，4-D ， 2甲4氯） 4.2苯甲酸类（草芽平，豆科威） 特点：低浓度对植物生长具有刺激作用，而高浓度时 则具抑制作用。
抑制微管的形成
二硝基胺类除草剂抑制微管的形成，它与微管蛋 白结合并抑制微管蛋白的聚合作用，造成纺缍体 不能形成，使细胞有丝分裂停留职于前期或中期， 产生异常的多形核。
• 苯氧羧酸类及苯甲酸类除草剂往往抑制韧皮部与 木质部发育，阻碍代谢产物及营养物质的运转与 分配，造成形态畸型。