要成为除草科学家就必须了解除草剂的作用机制和分类。今天我们花10分钟完整介绍除草剂作用机制及分类,方便大家应对抗性杂草治理中的各种问题。
除草剂作用机制的重要性
(1)它是抗性杂草治理的重要理论基础。交替使用不同作用机制的除草剂,能预防及解决杂草抗药性问题。相反,交替使用相同作用机制的除草剂,不仅不能延缓或解决抗性,还会由于交互抗性的产生而导致抗性形成速度加快。
例:对五氟磺草胺产生抗性的稗草,我们不能选用同是ALS抑制剂的双草醚、嘧啶肟草醚来防治,而只能从其它作用机理的除草剂如ACCase抑制剂、HPPD抑制剂等进行防除。
(2)有利于合理把握除草剂的正确使用技术。不同作用机制的除草剂对杂草的作用部位往往不同。除草剂使用前明确所用除草剂的作用机制,才能制定合理的使用技术。
如酰胺类除草剂乙草胺、丙草胺和异丙甲草胺等是以脂类合成为靶标,芽前土壤处理后,杂草种子萌发和出土过程中胚芽鞘不断吸收药剂,并在出土前或出土时死亡。如果用药较晚,幼芽及胚芽鞘出土后除草效果就会下降。
(3)有助于鉴别除草剂药害。相同作用机制的除草剂对作物造成的药害症状基本相同或类似,因此,可以根据除草剂的类别,判断作物的药害症状,也可以用于查明造成作物药害的具体原因。
例:ACCase抑制剂使用不当对水稻会产生心叶白化、扭曲至干枯死亡。
 
 
ACCase抑制剂使用不当对水稻伤害
而ALS抑制剂在水稻田使用不当则会造成水稻叶尖干枯、植株黄化、蹲苗等现象。

ALS抑制剂使用不当对水稻伤害
除草剂作用机制归纳
(1)抑制植物光合作用。光合作用是植物吸收光能将二氧化碳和水转化为有机物的过程,是植物生长的能量来源。除草剂通过抑制光合作用来切断能量来源致使杂草死亡。
如三嗪类、取代脲类除草剂,是光合电子传递抑制剂,通过系列反应,使植物光合作用不能正常进行,进而得不到生长必须的能量而死亡。
(2)破坏植物呼吸作用。呼吸作用能为植物体的生命活动提供能量。除草剂通过与呼吸作用中某些复合物反应,造成呼吸作用不能正常进行造成杂草死亡。
(3)抑制植物的生物合成。包括以下几类:
① 抑制植物脂类合成。脂类是植物细胞膜的重要组成成份。乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)是催化脂肪酸合成的关键酶。通过抑制ACCase即可抑制植物脂肪酸合成,致使杂草死亡。
目前,已知芳氧苯氧丙酸酯类、环己烯酮类除草剂是抑制ACCase的重要除草剂。
② 抑制氨基酸及蛋白质的合成。氨基酸是构成植物氨基酸的基本物质,而蛋白质是植物体一切细胞、组织的重要成分。机体所有重要的组成部分都需要有蛋白质的参与。所以抑制氨基酸和蛋白质的合成是对杂草的致命打击。
例:乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制剂通过抑制植物乙酰乳酸合成酶活性,导致缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸合成受阻,蛋白质合成停止,使植物细胞分裂不能正常运行而死亡。
草甘膦作用靶标是植物体5-烯醇式丙酮酸莽草酸-3-磷酸合成酶(EPSPS),由于抑制了该酶的活性,从而抑制莽草酸向苯丙氨酸、络氨酸及色氨酸的转化,使蛋白质的合成受到干扰导致植物死亡。
③ 抑制色素生物合成。色素是植物生命活动中的关键因子,例如叶绿体色素与光合作用密切相关。
这类作用机制的除草剂主要抑制八氢番茄红素脱氢酶(PDS)及抑制4-羟基苯基丙酮酸双氧化酶(HPPD)。使用后的典型症状是植物白化至半透明,最终死亡。
④ 干扰激素平衡。激素对植物的生长发育过程有重要的调控作用。激素类除草剂是人工合成的具有天然植物激素作用的物质,如苯氧羧酸类(2,4-滴与2甲4氯等)、苯甲酸类(麦草畏与草灭畏)等。这些化合物进入植物体后,打破原有的天然植物激素平衡,使植物生长异常,出现扭曲畸形等症状,最终导致植物死亡。
⑤ 抑制微管与组织发育。微管是存在所有真核细胞种的丝状亚细胞结构。它在维持细胞形态、细胞分裂、信号转导及物质输送等过程中起着重要作用。
总之,除草剂就是作用于杂草生命活动中的关键因子,致使杂草生命活动不能正常进行而死亡。
是不是有点生涩?小提示:对初学者来说,只记住绿色加粗的文字就可以了。
除草剂的作用机制分类法
除草剂抗性委员会(HRAC)公布的除草剂作用机理分类方法以除草剂作用机理为基础,根据除草剂的作用位点,结合化学结构类型和引起的症状表现等对除草剂进行分类。
将具有相同作用位点或作用机理的除草剂归为一组,用大写英文字母A、B、C、D.⋯Z表示。为了避免与I,O相混淆,在本分类方法中不采用J和Q两个字母。
有些情况下,如同属C类的光合作用抑制剂,又根据不同除草剂对结台蛋白D1不同的结合方式又分成几个亚类,用C1、C2、C3表示;又如同属F类的色素合成抑制剂,根据造成失绿症状原因不同,也分成F1、F2、F3几个亚类;同样的道理将K类的生长抑制剂又分成K1、K2、K3几个亚类。
另外,将到目前为止作用位点或作用机制不清楚的除草剂,在明确了它们的作用机制之前全都分到Z类当中。
这么讲是不是有点复杂?
一张表让你看清主要作用机制分类、化学结构及常见代表除草剂成分。
| HRAC分组 | 作用机制 | 化学结构类型 | 举例 | 
| A | 乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)抑制剂 | 芳氧苯氧基丙酸酯类 | 炔草酯、氰氟草酯、精噁唑禾草灵、精喹禾灵 | 
| 环己烯酮类 | 烯草酮、烯禾啶 | ||
| 苯基吡唑啉类 | 唑啉草酯 | ||
| B | 乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制剂 | 磺酰脲类 | 苯磺隆、苄嘧磺隆、氯吡嘧磺隆、烟嘧磺隆、吡嘧磺隆、甲基二磺隆 | 
| 咪唑啉酮类 | 咪唑乙烟酸、咪唑喹啉酸 | ||
| 三唑并嘧啶磺酰胺类 | 双氟磺草胺、五氟磺草胺、啶磺草胺 | ||
| 嘧啶硫代苯甲酸酯类 | 双草醚、嘧啶肟草醚 | ||
| 磺酰胺羰基三唑啉酮类 | 氟唑磺隆、丙苯磺隆 | ||
| C1 | 光合系统Ⅱ抑制剂 | 三氮苯类 | 莠去津、扑草净、特丁津、莠灭净 | 
| 三嗪酮类 | 嗪草酮、环嗪酮 | ||
| 脲嘧啶类 | 除草定、特草定 | ||
| 哒嗪酮类 | 氯草敏 | ||
| 氨基甲酸酯类 | 甜菜宁、甜菜安 | ||
| 三唑啉酮类 | 氨唑草酮 | ||
| C2 | 光合系统Ⅱ抑制剂 | 取代脲类 | 异丙隆、绿麦隆、敌草隆 | 
| 酰胺类 | 敌稗 | ||
| C3 | 光合系统Ⅱ抑制剂 | 腈类 | 溴苯腈、辛酰溴苯腈 | 
| 苯并噻二嗪酮类 | 灭草松 | ||
| 苯哒嗪类 | 哒草特 | ||
| D | 光合系统Ⅰ抑制剂 | 联吡啶类 | 百草枯、敌草快 | 
| E | 原卟啉原氧化酶(PPO)抑 制剂 | 二苯醚类 | 乙氧氟草醚、氟磺胺草醚、乙羧氟草醚 | 
| 苯基吡唑类 | 吡草醚 | ||
| N-苯基酞酰胺亚胺类 | 氟烯草酸、丙炔氟草胺 | ||
| 噻二唑类 | 嗪草酸甲酯、噻二唑草胺 | ||
| 噁二唑酮类 | 噁草酮、丙炔噁草酮 | ||
| 三唑啉酮类 | 唑草酮、甲磺草胺 | ||
| 噁唑啉酮类 | 环戊噁草酮 | ||
| 脲嘧啶类 | 双苯嘧草酮、苯嘧磺草胺、氟丙嘧草酯 | ||
| 其它 | 双唑草腈、氟唑草胺 | ||
| F1 | 类胡萝卜素合成抑制剂:八氢番茄红素脱氢酶(PDS) | 哒嗪酮类 | 氟草敏 | 
| 烟酰替苯胺类 | 吡氟酰草胺 | ||
| 其它 | 呋草酮、氟啶草酮 | ||
| F2 | 4-羟基苯基丙酮酸双氧化酶(HPPD) | 三酮类 | 三唑磺草酮、磺草酮、硝磺草酮、双环磺草酮 | 
| 异噁唑类 | 异噁唑草酮 | ||
| 吡唑类 | 环吡氟草酮、双唑草酮、苯唑氟草酮、苯唑草酮、吡草酮、 | ||
| F3 | 类胡萝卜素合成抑制剂(未知位点) | 三唑类 | 杀草强 | 
| 异噁唑酮类 | 异噁草松 | ||
| 脲类 | 氟草隆 | ||
| G | 5-烯醇式丙酮酸莽草酸-3-磷酸合成酶(EPSPS) | 有机磷类 | 草甘膦 | 
| H | 谷氨酰胺合成酶抑制剂 | 磷酸类 | 草铵膦、双丙氨膦 | 
| I | DHP合成酶抑制剂 | 氨基甲酸酯类 | 磺草灵 | 
| K1 | 微管组装抑制剂 | 二硝基苯胺类 | 氟乐灵、二甲戊灵、仲丁灵 | 
| 氨基磷酸盐类 | 胺草磷 | ||
| 吡啶类 | 噻唑盐酸 | ||
| 苯甲酰胺类 | 炔苯酞草胺 | ||
| 苯甲酸类 | 氯酞酸草胺 | ||
| K2 | 有丝分裂抑制剂 | 氨基甲酸酯类 | 苯胺灵、氯苯胺灵 | 
| K3 | 细胞分裂抑制剂 | 氯酰胺类 | 甲草胺、乙草胺、丙草胺、丁草胺、异丙甲草胺 | 
| 乙酰胺类 | 敌草胺、草萘胺 | ||
| 芳氧乙酰胺类 | 氟噻草胺、苯噻酰草鞍 | ||
| 四唑啉酮类 | 四唑酰草鞍 | ||
| 其它 | 莎稗磷、唑草胺 | ||
| L | 细胞壁(纤维素)合成抑制剂 | 腈类 | 地草腈 | 
| 苯甲酰胺类 | 异噁酰草胺 | ||
| 三唑羧基酰胺类 | 氟胺草唑 | ||
| M | 解偶联(细胞膜破坏剂) | 二硝基苯酚类 | 地乐酚、特乐酚 | 
| N | 脂肪合成抑制剂-非ACC酶抑制剂 | 硫代氨基甲酸酯类 | 禾草敌、禾草丹、灭草敌、野麦畏 | 
| 二硫代磷酸酯类 | 地散膦 | ||
| 苯丙呋喃 | 呋草黄 | ||
| 氨碳酸类 | 去草隆、四氟草酸 | ||
| O | 合成激素类 | 苯氧羧酸类 | 2,4-滴、2,4-滴丁酯、2甲4氯 | 
| 苯甲酸类 | 麦草畏 | ||
| 吡啶羧酸类 | 氯氟吡氧乙酸、氨氯吡啶酸、二氯吡啶酸 | ||
| 芳基吡啶甲酸酯类 | 氟氯吡啶酯、氯氟吡啶酯 | ||
| 喹啉羧酸类 | 二氯喹啉酸 | ||
| 其它 | 草除灵 | ||
| P | 抑制生长素运输 | 氨基羰基脲类 | 萘草胺、氟吡草腙 | 
| Z | 未知 | 芳香氨基丙酸类 | 麦草伏 | 
| 吡唑类 | 野燕枯 | ||
| 有机砷 | 甲基砷酸钠 | ||
| 其它 | 苄草隆、环庚草醚 | 
(来源:清原农冠)