除草剂的作用机理
除草剂的作用机理

除草剂的作用机理2003-03-15 16:08:00 来源:除草剂被植物根、芽吸收后,作用于特定位点,干扰植物的生理、生化代谢反应,导致植物生长受抑制或死亡。
除草剂对植物的影响分初生作用和次生作用。
初生作用是指除草剂对植物生理生化反应的最早影响,即在除草剂处理初期对靶标酶或蛋白质的直接作用。
由于初生作用而导致的连锁反应,进一步影响到植物的其它生理生化代谢,被称着次生作用。
(一)抑制光合作用光合作用包括光反应和暗反应。
在光反应中,通过电子传递链将光能转化成化学能储藏在ATP;在暗反应中,利用光反应获得的能量,通过Calvin-Benson途径(C3植物)或Hatch-Slack-KortschaK途径(C4植物)将CO2还原成碳水化合物。
除草剂主要通过以下途径来抑制光合作用:抑制光合电子传递链、分流光合电子传递链的电子、抑制光合磷酸化、抑制色素的合成和抑制水光解。
1.抑制光合电子传递链约有30%的除草剂是光合电子传递抑制剂,如三氮苯类、取代脲类、尿嘧啶类、双氨基甲酸酯类、酰胺类、二苯醚类、二硝基苯胺类。
作用位点在光合系统II和光合系统I之间,即QA和PQ之间的电子传递体B蛋白,除草剂与该蛋白结合后,改变它的结构,抑制电子从QA 传递到PQ,使得光合系统处于过度的激发态,能量溢出到氧或其它邻近的分子,发生光氧化作用,最终导致毒害。
2.分流光合电子传递链的电子联吡啶类除草剂百草枯和敌草快等是光合电子传递链分流剂。
它们作用于光合系统I,截获电子传递链中的电子,而被还原,阻止铁氧化还原蛋白的还原即其后的反应。
这类除草剂杀死植物并不是直接由于截获光合系统I的电子造成的,而是由于还原态的百草枯和敌草快自动氧化过程中产生过氧根阴离子导致生物膜中未饱和脂肪酸产生过氧化作用,破坏生物膜的半透性,造成细胞的死亡。
3.抑制光合磷酸化到目前为止,还没有商品化的除草剂的初生作用是直接抑制光合磷酸化的。
但有些电子传递抑制剂如二苯醚类、联吡啶类和敌稗等,在高浓度下也能抑制光合磷酸化,使得ATP合成停止。
除草剂的应用原理

除草剂的应用原理1. 除草剂的定义和分类除草剂是一种用于杀灭或抑制杂草生长的化学物质。
根据其杀草机理和化学结构,除草剂可以分为以下几类:•非选择性除草剂:能够杀死绝大多数植物,不区分杂草和作物。
•选择性除草剂:能够选择性地杀灭杂草,对作物相对无害。
•接触性除草剂:通过直接接触杂草的地上部分或地下部分来杀灭杂草。
•吸收性除草剂:通过被植物吸收,并通过植物体内各部位的循环来杀灭杂草。
•土壤处理剂:通过在土壤中杀灭杂草的根系或发芽部分来达到除草效果。
2. 除草剂的主要组成成分除草剂的主要组成成分包括活性成分和辅助成分。
2.1 活性成分活性成分是除草剂发挥杀草作用的重要成分。
根据其杀草机理和化学性质的不同,活性成分可以分为以下几类:•非选择性除草剂的活性成分:常见的活性成分包括草甘膦、百草枯等,它们通过抑制植物体内的特定酶活性,从而导致植物的生长停止或死亡。
•选择性除草剂的活性成分:常见的活性成分包括草铵膦、镁草膦等,它们通过特异性的杀草机理,只对杂草产生杀伤作用,对作物相对无害。
2.2 辅助成分辅助成分主要是为了提高除草剂的稳定性、溶解性和吸附性等方面的性能而添加的。
常见的辅助成分包括溶剂、吸附剂、表面活性剂等。
3. 除草剂的应用原理除草剂的应用原理主要包括以下几个方面:3.1 吸收与传导作用一旦除草剂喷洒到杂草叶面上,活性成分会快速被杂草吸收,并通过植物内部的维管束传导到整个植物体内。
这一过程称为吸收与传导作用。
活性成分在植物体内的传导过程中,会对植物体内的蛋白质、酶系统等产生影响,最终导致细胞功能失常、代谢障碍以及植物死亡。
3.2 生长调节作用除草剂的一些活性成分也具有生长调节作用,它们可以通过干扰植物的激素代谢,改变植物的生长模式。
例如,一些选择性除草剂可以抑制杂草的生长而对作物不产生明显影响。
3.3 接触作用接触性除草剂的作用机制主要是通过直接接触杂草的地上部分或地下部分来杀灭杂草。
接触性除草剂会破坏杂草的细胞膜结构,导致水分和养分的丧失,最终导致杂草的死亡。
除杂草原理

除草剂的杀草原理及选择性施用化学除草剂后,药剂被植物吸收,在植物体内传导,并作用于杂草,可最后杀死杂草。
不同的除草剂作用原理不一,对杂草和农作物的选择性有较大差别。
实践证明,只有掌握除草剂对植物的作用原理,以及对农作物和杂草的选择性,才能安全使用化学除草剂,提高使用效果。
(一)除草剂的杀草原理除草剂被植物吸收后,形成复杂的多种因素,对植物的正常生理化过程起着某种干扰作用。
杂草吸收除草剂后,在杂草不断进行物质交换和能量代谢的过程,也就是吸收养分进行同化作用和排除废物进行异化作用的过程。
这种新陈代谢的某些重要环节受到阻碍或破坏,生命就会停止或受到抑制。
利用除草剂,可使杂草这些重要环节受到阻碍和破坏,生理生化失去平衡,使杂草的生命停止或受到抑制,从而达到防除杂草的目的。
除草剂的作用机理,大致可分为以下几个方面。
1、阻碍光合作用光合作用是高等绿色植物取得能量和制造养料的重要过程,是植物生命存在的基础。
光合作用受到干扰或破坏,植物将发生不正常的死亡。
光合作用是叶绿素吸收光能,把二氧化碳和水转化为碳水化合物的过程,同时也是放出氧气的复杂过程。
光合作用的实质,是将光能转换为化学能。
光合作用分为光合反应和暗反应两步进行,除草剂可阻碍光合反应和暗反应。
不少除草剂进入植物体内后,到达叶片,对光合作用有强烈的抑制作用,使植物把贮存养分消耗枯竭,而又得不到营养,进而导致饿死。
还有一些除草剂可影响暗反应。
暗反应是光合作用的第二步,它是在无光的条件下进行的。
2、破坏吸收和能量代谢作用植物生长发育所需要的能量,是通过吸收作用取得的,是植物生长活动能量的源泉。
光合作用是一个贮能过程,吸收作用是一个放能过程。
植物在吸收过程中,形成高能键碳水化合物,为生长发育提供所需要的能量。
当植物吸收作用的某些重要环节受到破坏,就会影响整个植株的生存,并导致死亡。
例如,茅草枯被吸收进入杂草体内后,取代吸收过程中起重要作用的丙酮酸的部位,破坏植物的吸收,抑制酸和酶的合成,脂肪、糖的代谢受到抑制,导致杂草的死亡。
除草剂的作用

除草剂的作用
除草剂经过植物的根、茎、叶或芽吸收后会干扰和破坏之屋内的某些生理生化过程,抑制生长发育,最后造成死亡。
杀死杂草的机理主要有以下几种:
1、抑制光合作用:光合作用是绿色植物赖以生存的基础,而许多除草剂能强烈地抑制杂草的光合作用而促使杂草死亡。
2、抑制能量代谢:许多除草剂能搅乱或中断杂草呼吸过程中的氧化磷酸化过程,使得早操不能利用能量而中毒四强死亡。
3、搅乱植物的激素平衡:急速型除草剂进入植物体内后,打破了原有的急速平衡,是受害株同时表现为刺激与抑制的状态,表现为扭曲畸形,形成瘤状物,填塞疏导组织而致全株死亡。
4、代谢颉颃作用:有些除草剂进入植物体内后,常与植株内其重要作用的成分或结构相似的物质发生颉颃作用,从而停止其正常生命活动。
5、失绿:有些除草剂本身不影响光合作用但对植株内叶绿素的形成有强烈的抑制作用或对已形成的叶绿体其分解作用,使杂草失绿变黄,不能进行光合作用而死亡。
除草剂的作用机理

除草剂的作用机理除草剂(herbicide)是一种用于控制或杀死杂草的化学物质。
除草剂的作用机理取决于其种类和化学成分。
不同的除草剂通过不同的作用机制对杂草产生影响。
下面将介绍一些常见的除草剂作用机理。
非选择性除草剂是广谱杂草控制剂,可以杀死各种类型的植物,包括作物和杂草。
它的作用机理通常是通过抑制植物的生长和发育过程来实现。
a. 草甘膦(Glyphosate)是一种常用的非选择性除草剂。
它通过抑制植物中的类氨基酸磷酸化酶(EPSP酶)来起作用。
该酶在植物体内起着调节氨基酸合成的重要作用。
草甘膦的使用会导致植物无法合成足够的氨基酸,最终导致植物无法生长。
b. 百草枯(Paraquat)是另一种非选择性除草剂。
它通过直接与植物的叶绿体中的电子传递链相互作用,引起氧化应激,造成细胞膜脂质过氧化。
这会导致植物细胞膜的损伤,导致植物死亡。
选择性除草剂是专门设计用于杀死杂草而对作物没有或只有轻微影响的化学物质。
a. 拉草酮(Lactofen)是一种广泛用于大豆田等作物的选择性除草剂。
它通过影响植物叶绿素的合成来起作用。
拉草酮被吸收到植物细胞中,然后在光合体系II中与植物叶绿素结合,导致光合作用的光反应受阻,最终导致植物的死亡。
b. 但草除(Fluazifop-P-butyl)是一种常用于玉米田和其他谷类作物的选择性除草剂。
它通过抑制植物草酸的合成来起作用。
草酸是一种重要的能量转移分子,参与植物细胞的代谢过程。
但草除通过干扰草酸合成的途径而导致植物死亡。
微生物除草剂是一种利用微生物生物体来控制杂草生长的方法。
常见的微生物除草剂是利用细菌和真菌的作用来控制杂草。
a. 菌核菌(Xanthomonas campestris pv. Poae)是一种常见的细菌,用于控制泽泻科的杂草。
它产生一种可能抑制泽泻科杂草的化合物,从而阻止其发芽和生长。
b. 拮抗性真菌(Antagonistic fungus)是一种产生具有杀灭杂草活性的化合物的真菌。
除草剂作用机理汇总

除草剂作用机理汇总
除草剂,也被称为除草药或草甘膦,是用于控制和杀灭杂草的化学药剂。
它们可以通过多种机制产生除草效果。
以下是除草剂的一些常见作用机理:
1.阻断植物生长素合成:植物生长素是一种植物激素,对植物生长发育具有重要作用。
一些除草剂可以阻断植物生长素的合成,从而抑制植物细胞分裂和伸长,导致植物停止生长并最终死亡。
2.阻断叶绿素合成:叶绿素是植物进行光合作用所必需的色素。
一些除草剂可以抑制叶绿素的合成,导致植物叶片变黄,无法进行光合作用,最终死亡。
4.阻断氨基酸或脂肪酸合成:氨基酸和脂肪酸是植物生长和发育所必需的物质。
一些除草剂可以阻断植物氨基酸或脂肪酸的合成,导致植物无法正常生长和发育,最终死亡。
5.干扰细胞壁合成:细胞壁是植物细胞的保护和支持结构。
一些除草剂可以干扰细胞壁的合成,导致植物细胞壁脆弱,无法正常发育和扩张,最终死亡。
6.干扰DNA或RNA合成:DNA和RNA是植物基因表达的关键分子。
一些除草剂可以干扰DNA或RNA的合成,从而阻碍植物基因的转录和翻译过程,最终导致植物无法正常生长和发育。
7.干扰脯氨酸合成途径:脯氨酸是一种重要的植物非蛋白质氨基酸,对植物的生长和抗逆性具有重要作用。
一些除草剂可以干扰植物脯氨酸的合成途径,导致脯氨酸积累不足,限制植物生长和适应环境的能力。
需要注意的是,不同类型的除草剂可能具有多种以上作用机理的复合效果。
此外,除草剂的作用机理也可能因植物种类、生长阶段、剂量以及应用方法等因素而有所差异。
因此,在使用除草剂时,应根据具体情况选择合适的剂型和使用方法,并遵循相关的使用说明和安全操作规程。
生物除草剂作用原理

生物除草剂作用原理
生物除草剂是一种利用生物杀灭杂草的非化学草药,它是从天然植物提取出来的有机
物质,对环境和指定作物无毒害,是目前治理杂草的有效选择。
替代传统除草剂,生物除草剂是非常重要的,因为传统化学类除草剂存在许多治理过
程中的问题。
例如,传统化学类除草剂对环境产生不良影响,可能导致土壤和水源的污染,损害生态系统。
此外,化学药物长期积累在土壤中,对作物耕种有影响,因此对环境和农
业都有一定的危害性。
另外,传统的化学除草剂有很多制度限制,而且因为抗药性问题使
得化学除草剂已经不是治理杂草的最好选择。
相比之下,生物除草剂具有的优势是不容忽视的。
由于它是由天然植物提取出来的,
所以对环境和作物没有任何毒害。
此外,传统化学方法会导致常见杂草产生抗药性,但是
生物除草剂不会产生该问题。
最重要的是,生物除草剂是一种非常有效的治理杂草的方式,可以与传统化学类草药相媲美,它可以使用在不同的农业环境中。
生物除草剂的作用原理是利用提取自植物中的活性成分杀灭杂草。
生物除草剂大多
数是从植物中提取而来,通过其自身的化学特性作用于杂草。
这些化学成分与杂草发生相
互作用,抑制杂草的呼吸和生长,最终达到灭草的效果。
这些成分主要是从天然植物中提
取的,因此,作用于杂草时会相对具有安全性和可持续性。
同时,不同植物中提取的活性
成分也有不同的作用机理,例如硫酸亚铁可以吸附杂草叶片,使其失去水分而死亡,甘草
酸二甲酯是通过抑制杂草的呼吸来达到灭草的效果。
封闭除草剂的原理

封闭除草剂的原理封闭除草剂是一种用于控制杂草生长的化学物质。
它的原理是通过抑制杂草的生长和发育,从而达到控制和消除杂草的效果。
封闭除草剂的原理可以分为以下几个方面来解释。
封闭除草剂通过影响杂草的生理过程来控制其生长。
它们的主要作用是干扰杂草植物体内的生物化学反应,抑制其正常的生长和发育过程。
例如,封闭除草剂可以抑制杂草体内的酶活性,阻碍其对营养物质的吸收和利用。
这样一来,杂草就无法获得足够的养分和能量来维持其正常的生长,从而导致其死亡。
封闭除草剂还可以通过影响杂草的细胞结构和功能来控制其生长。
封闭除草剂中的活性成分可以渗透杂草的细胞壁,进入其细胞内部,破坏细胞的结构和功能。
这样一来,杂草的细胞无法正常进行代谢和生长,从而导致其死亡。
封闭除草剂还可以通过影响杂草的生殖过程来控制其繁殖和扩散。
封闭除草剂可以抑制杂草的花芽分化和花粉发育,从而阻止其进行有性繁殖。
此外,封闭除草剂还可以干扰杂草的种子萌发和胚芽生长,阻止其进行无性繁殖。
这样一来,杂草的繁殖和扩散能力就会大大降低,从而减少了杂草的数量和面积。
封闭除草剂还可以通过建立有效的防护屏障来控制杂草的生长。
封闭除草剂中的化学物质可以在土壤中形成一层持久的保护膜,阻止杂草的生长和发育。
这层保护膜可以防止杂草的种子发芽和幼苗生长,从而减少了杂草的数量和密度。
总结起来,封闭除草剂通过干扰杂草的生理过程、影响细胞结构和功能、调控生殖过程以及建立防护屏障等方式来控制杂草的生长。
它们的原理是多方面的,通过综合作用来实现对杂草的控制和消除。
封闭除草剂的使用可以提高农田的产量和质量,减少对农作物的竞争,并降低了人工除草的劳动强度和成本。
然而,在使用封闭除草剂时,也需要注意合理使用,遵守使用规定,以确保其对环境和人类健康的影响最小化。
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除草剂的作用机理除草剂的作用机理比较复杂,许多除草剂的作用机理至今尚未十分清楚。
这是因为它们的作用不仅受防治对象影响,同时还受环境条件的干扰;许多除草剂的杀草作用并不限于某一因素,有时是几种因素同时发生,形成一个多种复杂的过程。
无论触杀型或是内吸传导型除草剂,当被植物吸收后,必须对植物的正常生理生化过程进行某种干扰作用,才能把植物杀死。
植物的生长发育是植物体内许多生理生化过程协调统一的表现,当除草剂干扰了其中某一环节时,就会使植物的生理生化过程失去平衡,从而导致植物的生长发育受到抑制或死亡。
除草剂对植物干扰、破坏的作用机理可以归纳为以下几个主要方面:一、抑制光合作用:绿色植物是靠光合作用来获得的养分,光合作用是植物体内各种生理生化活动的物质基础,是植物特有的生理机制。
生物界活动所消耗的物质和能量主要是由光合作用来积累,所有动植物的细胞结构及生存所必需的复杂分子,都来源于光合作用的产物及环境中的微生物。
光合作用在温血动物体内并不发生,因此抑制光合作用的除草剂对温血动物的毒性很低。
光合作用是绿色植物利用光能将所吸收的二氧化碳同化为有机物并释放出氧的过程,植物在进行光合作用时,可将光能转变成化学能:hυCO2+H2O C6H12O2 + 6O2叶绿体这一反应过程是由一系列复杂的生物物理及生物化学过程来完成的。
一般把发生在叶绿体内的光合作用分成光反应和暗反应两大阶段。
叶绿体内的光合作用可分成下列几个步骤:(1)叶绿体内的色素(通常由叶绿素a及b所组成)被吸收的光量子所激活。
(2)将贮藏在“激活了的色素”中的能量,在光系统I及Ⅱ中经过一系列的电子传递,转变成化学能,在水光解过程中,将氧化型辅酶Ⅱ(NADP+)还原成还原型辅酶Ⅱ(NADPH):hυNADP+ + H2O NADPH + 1/2O2十H+与此反应相偶联的是ADP与无机磷酸盐(Pi)形成ATP:hυADP + Pi ATP(3)将贮存在NADPH及ATP中的能量,消耗在后面不直接依赖光的反应,即固定和还原二氧化碳的反应——暗反应。
图中表示了叶绿体中光合作用电子传递时的氧化还原电位图,图中D1及D2分别表示光系统I及光系统Ⅱ中的电子给予体,AI及AⅡ分别表示光系统I及夏中的电子接受体。
Cytf:细胞色素f;Fd:铁氧化还原蛋白;Fp:Fd-NADP+,氧化还原酶;PC:质体蓝素;PQ:质体醌。
光系统I、Ⅱ及各种电子载体(如质体醌、细胞色素、质体蓝素、铁氧化还原蛋白等)组成了电子传递链,它们将水光解所释放出的电子传递给NADP+,每还原一分子NADP+为NADPH需要两个电子,并同时形成ATP。
ATP的合成包括在两个光系统中,称为非循环光合磷酸化(noncyclicphotophorylation)。
近来的研究表明,每两个电子不是形成一分子ATP,而是约4/3分子ATP。
相反,仅光系统I是包含在循环的光合磷酸化过程中,这一过程也发生在光的影响下,但与开链的电子传递系统无关。
现已逐步弄清,光系统Ⅱ反应中心包含两个同系的相对分子质量为3.2×104和3. 4X×104的蛋白,分别称为D1和D2多肽,它们在叶绿体的类囊体膜上分别与光系统Ⅱ系统中电子传递起重要作用的质体醌QB和QA相结合。
基于一定的实验基础,1991年K.G.Tietjen等利用分子图形学的方法设计了质体醌QB与D1蛋白结合的部分三维结构模型。
1、抑制光合电子传递:干扰光合作用的除草剂品种中大约70%是抑制光合电子传递。
抑制光合电子传递的除草剂种类很多,近10年来,对光合反应中心的结构和功能的除草剂的作用研究取得了突破性进展,不但分离了光合反应中心,而且测定了氨基酸序列。
植物的光系统Ⅱ光合反应中心,其核心蛋白(core protein)由两个亚单位,即D1和D2组成,包含叶绿素、褐藻素、β—胡萝卜素、非血红素铁及细胞色素b559;两种质醌QA和QB就结合在这一D1/D2复合体上。
光系统Ⅱ反应中心从水到质体醌的电子流如图5—28所示。
图示水裂解系统提供的电子经过一个电子受体Z、叶绿素二聚体(chlz)、叶绿素(c hl)和褐藻素(pheo)传递到QA,然后经Fe到QB,最后传递到质体醌(PQ)。
QA和QB在D1和D2蛋白上的结合部位如图。
从图5-29可以看出,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(His 215)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、D2两个亚单位联结成一个复合体。
三嗪类、尿嘧啶类除草剂的作用机制就是竞争性地占领了在D1蛋白上QB的“结合龛” (bing niche),即QB的天然配体。
除草剂占领该天然配体后,QB即失去这种配体,其电子传递功能丧失,从而阻碍了电子从QA QB PQ。
除草剂叠氮三嗪(azido-triazine)和QB的“结合龛”结合如图。
叠氮三嗪含烷基的侧链朝向第264位丝氨酸的氨基酸片断,侧链上与N相连的H可能和丝氨酸OH 形成桥键,而叠氮则朝向跨膜螺旋Ⅳ上第214位甲硫氨酸(Met214)。
三嗪类除草剂去草净(terbutrun)在QB“结合龛”上结合的模式如图5-31。
去草净以2—3个桥键和蛋白相连结;223位丝氨酸OH和三嗪环乙基侧链N相连的H组成“桥”,靠近224位异亮氨酸(ile224)的N上的H和三嗪环的N组成“桥”。
取代脲类除草剂(如敌草隆)的结合位点也在这个由叶绿体基因编码的D1蛋白上,但不是三嗪类除草剂的结合位点。
已有研究指出,在Dl/D2蛋白复合体上,电子从QA到QB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QA—QB的传递。
2 拦截传递到NADP+的电子敌草快、对草快(百草枯)这类联吡啶类除草剂具有-450mV和-350 mV的氧还电势,可以作用于光系统Ⅰ,拦截从X到Fd的电子,使电子流彻底脱离电子传递链,从而导致NADP+还原中止,破坏了同化力的形成。
此外,联吡啶类阳离子在拦截电子后就被还原成相应的自由基。
在氧参与下,自由基被氧化成初始离子,这个初始离子又参与反应,形成一系列氧的活化产物: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。
叶绿体的内囊体膜脂类化合物中含大约90%的不饱和脂肪酸,主要是亚麻酸和亚油酸,其功能是保持膜的流动性。
上述除草剂作用产生的单态氧在脂质膜中不能快速除去,将和亚麻酸和亚油酸相互作用,从而导致过氧酸的形成,脂肪酸过氧化物接着又被还原,进一步通过碳链断裂,产生醛及短链的烷烃。
按照这种方式,亚麻酸将产生乙烷,亚油酸将产生戊烷。
此外,单态氧也能和其他富含未共用电子的分子反应,如和组氨酸、甲硫氨酸等氨基酸反应,而且单态氧的反应也不仅限脂类,亦可扩大到蛋白质、氨基酸、核酸及色素等。
二、干扰呼吸作用和能量代谢:呼吸作用是碳水化合物等基质通过糖酵解和三羧酸循环的一系列酶的催化而进行的有机酸氧化过程,并通过氧化磷酸化反应将产生的能量转变为三磷酸腺苷(ATP),以供生命活动的需要。
植物在呼吸作用过程中,氧化作用和磷酸化作用是两个相互联系又同时进行的不同过程,此过程为偶联反应。
凡是破坏这个过程的物质称为解偶联剂。
植物的呼吸作用是在细胞的线粒体中进行的,其此除草剂可以改变线粒体的机能,包括对ATP合成的解偶联反应和干扰电子传递等两个方面。
如五氯酚钠、地乐酚、敌稗和苯氧羧酸等除草剂都是解偶联剂,干扰呼吸作用。
植物在这些药剂的作用下,体内贮存的能量ATP不断地用于植物生长,生化反应和养分的吸收和运转,变成ADP(二磷酸酰酶),随着ADP浓度的增加,加速植物的呼吸作用。
另外,呼吸所释放出了能量,不能用于ADP的氧化磷酸化,因而,中断了ATP的形成,使植物体中ATP的浓度降低,其结果是呼吸作用成为一种无用的消耗,造成植物能量的亏缺,使植物体内各种生理、生化过程无法进行,从而导致植物死亡。
例如,均三氮苯类除草剂抑制植物的呼吸作用,特别提高浓度显著抑制呼吸过程中氧的吸收和CO2的释放,从而大大降低了呼吸系数,造成呼吸过程的紊乱。
均三氮苯类除草剂干扰光合作用中希尔反应中氧释放时的能量传递,进而影响N ADP的还原作用和ATP的形成。
三、抑制植物的生物合成:1、抑制色素合成:高等植物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。
(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包括合成酶(Synthase)、去饱和酶(desaturase)和环化酶(cycla se)。
这些酶系主要分布在叶绿体被膜,而在类囊体膜中则少有分布。
去饱和酶的催化作用要求分子氧的参与。
去饱和作用可能是由羟基化(hydroxylation)起动的,但单加氧酶(羟化酶)是否参与反应尚未证实。
羟基化后再脱去一个水分子,双键就形成。
类胡萝卜素的生物合成途径如图,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。
哒嗪酮类、氟啶酮、苯氧基苯酰胺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;哒草伏、嘧啶类可抑制六番茄红素去饱和酶活性。
由于类胡萝卜素合成被抑制,导致失去叶绿素保护色素,而出现失绿现象。
(2)抑制叶绿素合成:叶绿素的生物合成途径如图5-35所示。
二苯醚类除草剂(如除草醚)和环亚胺类除草剂(如恶草灵)都是过氧化型除草剂。
用这些除草剂处理植物后往往显示以下的特点:(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Ⅸ积累。
因此,原卟啉原氧化酶是这两类除草剂作用的第一靶标。
原卟啉原氧化酶被抑制后,原卟啉原Ⅸ不能被氧化成原卟啉Ⅸ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Ⅸ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Ⅸ(PPⅨ),PPⅨ进一步被转换为一个代谢物(590FP)。