靶标酶在除草剂研究与开发中的作用

大多数除草剂都是通过特殊酶的抑制而产生杀草作用的。根据作用靶标对除草剂进行分类,了解靶标酶的作用机理及特性,对于新型除草剂的设计和杂草抗性的防治能够起到很大的帮助。本文介绍了谷胱甘肽转移酶(GST)、细胞色素P450酶、乙酰乳酸合成酶(ALS)、乙酞辅酶A羧化酶(ACCace)的研究进展。并分别从酶的生理功能、酶学特征、抑制剂作用机理、抑制剂的研究、抗性等方面进行了不同程度的阐述。     

除草剂分子靶标研究进展

除草剂销售额占全球农药总销售额的一半以上。然而,除草剂长期、大量的使用,导致杂草的抗药性日益严重。因此,除草剂新分子靶标或新作用机制的发现就显得尤为迫切。鉴于此,本文总结了近几十年来现有除草剂分子靶标的种类、生物化学功能和三维结构的研究进展,以及代表性商品化的除草剂。在此基础上,对除草剂分子靶标发现的现状以及新技术进行了展望。本综述可为除草剂分子靶标的发现以及绿色除草剂的创制提供一定参考。     

除草剂在作物间的选择性

自1946年开始使用2，4-D以来，化学除草以其高效、经济、快速等优点而广泛应用于现代农业生产中。不同除草剂对不同作物具有杀伤性，只有了解除草剂对作物及杂草间选择性的决定因素，才能正确使用除草剂，达到“苗活草死”的效果。除草剂在不同植物间的选择性是由多种因素决定的，其表现方式也多种多样，本文概述了其选择性的主要决定因素。     

漆酶：一种新型靶标在农业杀菌剂开发中的潜在应用

目前杀菌剂分子设计多依赖于已知的靶标蛋白,但重复针对相同靶标使用杀菌剂,无疑会增大有害生物对药剂的交互抗性风险。因此,基于新的作用靶标开发新型作用机制的杀菌剂,可以有效解决病原菌对现有杀菌剂的抗性难题。漆酶是二羟基萘黑色素生物合成途径中的关键酶,目前许多研究表明其缺失可使真菌生长发育及致病侵染受到影响,可作为农用杀菌剂潜在靶标进行系统研究。本文介绍了漆酶的结构与功能,并着重介绍了近几年有漆酶抑制活性的化合物作为潜在杀菌剂的研究进展,可为更多新型漆酶抑制剂作为杀菌剂的研究提供指导。     

靶标为原卟啉原氧化酶的高效除草剂品种

原卟啉原ＩＸ氧化酶是血红素和叶绿素生物合成中的关键酶，是过氧化型除草剂的分子靶标，当植物用二苯醚类，酞酰亚胺以及一些吡啶衍生物等除草剂处理后，造成原卟啉原ＩＸ积累，膜脂质破坏，最终细胞死亡，同ＡＬＳ抑制剂一样，作用靶标为原卟啉原化酶的除草剂，具有用药量低，活性高，杀草谱广，对哺乳动物低毒，对环境影响较小等良好特性，本文介绍了作用靶标为原卟啉原氧化酶的代表性品种。     

除草剂靶标酮醇酸还原异构酶(KARI)研究进展

酮醇酸还原异构酶(KARI)是植物和微生物体内支链氨基酸生物合成的关键酶之一,可以作为设计除草剂的靶标,通过抑制酶的活性中断支链氨基酸的合成使植物死亡,达到除草目的。文章综述了KARI的催化性质、晶体结构以及作为除草剂靶标的研究现状。     

质膜ATP酶作为新型杀真菌剂靶标的发现与应用

质膜H⁺-三磷酸腺苷酶 (plasma membrane H⁺-ATPase,PMA),简称质膜ATP酶,属于质子泵家族蛋白,广泛存在于植物和真菌的质膜上;它们的主要作用是维持细胞营养摄取所需的跨膜电化学质子梯度和调控pH值。质膜ATP酶是真菌生命活动所必须的,该酶缺失后,突变体的生长出现明显缺陷甚至无法生长,这使其具有作为杀真菌剂靶标的潜力;另外,由于真菌和植物的质膜ATP酶同源性较低,故以质膜ATP酶为靶标开发的杀真菌剂具有生物安全性。最近明确的酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae和粗糙脉孢霉Neurospora crassa质膜ATP酶的冷冻电镜结构揭示了其六聚体的状态,阐明了质膜ATP酶的作用机制,为基于结构的药物设计提供了理论基础。本文主要对真菌中质膜ATP酶的结构和功能进行系统阐述,并对质膜ATP酶作为新型杀真菌剂靶标的研究现状进行综述,旨在为新型杀真菌剂的发现和应用提供理论依据。

     

除草剂安全剂的开发与应用研究现状

通过对除草剂安全剂的发现、研究历史、应用与发展现状的综述,阐述除草剂安全剂的种类和结构活性理论、谷胱甘肽轭合理论和羟基化理论,为除草剂安全剂的开发提供参考依据.     

除草剂酶联免疫吸附测定研究进展

酶联免疫分析技术具有方便快速、特异性强、灵敏度高等优点,近年来广泛应用于农药残留检测.本文介绍了酶联免疫分析技术在除草剂残留检测中的应用研究进展,分别介绍了各类除草剂的半抗原合成方法以及抗体的灵敏度,探讨了酶联免疫吸附分析法存在的问题和应用前景.     

新型水稻田除草剂SIOC0171的作用特性研究

为了明确新型除草剂SIOC0171的作用特性,本文采用常规生测方法对该药剂的吸收传导性、环境温度对除草活性的影响、施药适期和后茬作物安全性等进行研究。结果表明,SIOC0171可以通过胚芽、胚根、根、茎、叶各部位吸收进入植物体内,除叶片和芽吸收后向下传导性弱外,其他部位吸收后均能在植物体内上下传导;在15～35℃环境温度条件下,温度变化对药效影响较小;施药适期为水稻5叶期以上,杂草1～4叶期;同时发现,当土壤中药剂残留量小于0.002mg/kg时对后茬作物油菜安全,小于0.01mg/kg时对小麦安全。     

新型水稻田除草剂SIOC0172的作用特性

采用常规生测方法研究水稻田除草剂SIOC0172的吸收传导性、耐雨水冲刷性、施药适期和温度对其除草活性的影响等.结果表明,SIOC0172可以通过胚芽、胚根、根、茎、叶各部位的吸收进入植物体内,以向上传导为主;SIOC0172药后不同时间淋雨处理的玉米鲜重抑制率为85%～98%,具有一定抗雨水冲刷能力;该药剂最佳施用时期为杂草1～4叶期和水稻5叶期以上,施药适期较宽;温度变化对该药剂活性的影响较小,在15～35℃温度范围内的ED50值为0.50～1.01 mg/L.表明SIOC0172内吸传导性好、不同环境条件下药效发挥稳定和使用时期较长.     

具有除草活性植物病原真菌毒素的作用模式

作用模式得到明确的具有除草活性的植物病原真菌毒素为数不多,主要是危害农作物的病原真菌产生的植物毒素,目前只有少数几个具有除草活性的杂草病原真菌植物毒素的作用模式得到鉴定。而近些年来,新获得的绝大多数具有除草活性的杂草病原真菌植物毒素的作用模式尚未得到鉴定。在作用模式已经明确的具有除草活性的植物病原真菌毒素中,除了极个别与有些化学合成除草剂共享相同作用模式,绝大多数具有与现有化学合成除草剂完全不同的作用模式和独特的分子靶标位点,很有希望开发成为新型除草剂。本文重点介绍了目前已经得到鉴定的具有除草活性的植物病原真菌毒素的作用模式。     

氯吡嘧磺隆除草活性及对不同玉米品种的安全性

采用农药室内生物测定法对氯吡嘧磺隆除草活性和对不同玉米品种的安全性进行了研究。在35 g/hm2（有效成分,余同）下,氯吡嘧磺隆对玉米田常见杂草苍耳、鸭跖草、反枝苋、香附子等的鲜重抑制率均在90%以上,对禾本科杂草无效,且与对照药剂烟嘧磺隆有很大的互补性。氯吡嘧磺隆对23种不同玉米品种的安全性差异显著,在140g/hm2下,饲玉7号、五岳18等5个品种较为敏感,株高抑制率均在9.85%以上;金海5号、鲁单981等12个品种敏感性略低,株高抑制率在4.31%～8.29%;郑单958、泰爆1号等6个品种耐药性较高,抑制效果不明显。氯吡嘧磺隆对玉米幼苗主根长抑制率存在较大差异,其IC50值由高到低依次为泰爆1号、强盛16、郑单958、农大108、五岳21、鲁单981、中玉9号、金海5号、西星雪中墨、农大0638、甜玉米。氯吡嘧磺隆在玉米与香附子、反枝苋之间的选择系数分别为16.11、13.18,显著高于对照药剂。结果表明氯吡嘧磺隆对部分常见阔叶杂草及莎草科杂草有较高的除草活性,并对大部分玉米品种安全。     

含咪唑啉酮结构的吡唑类对羟基苯基丙酮酸双加氧酶抑制剂的除草活性及选择性研究

对羟基苯基丙酮酸双加氧酶（HPPD）是一种重要的除草剂作用靶标。为了发现具有高活性和高选择性的新型HPPD抑制型除草剂,对前期合成的23个含咪唑啉酮结构单元的吡唑类衍生物（2A~2W）进行了深入的生物活性评价和构效关系研究,比较了它们对拟南芥HPPD（AtHPPD）和人源HPPD（hHPPD）抑制活性的差异,从酶水平上总结了该类化合物的结构-活性关系和种属选择性规律,从活体植株水平研究了它们的除草活性。结果表明:部分化合物表现出良好的除草活性和作物安全性,其中化合物2E和2G在150 g/hm2剂量下对荠菜、繁缕、小藜和棒头草抑制活性达到80%以上,且其对作物的安全性也明显优于商品化除草剂硝磺草酮。此外,化合物2P在酶水平上的选择性倍数高达93倍,展示出良好的应用潜力。     

取代苯氧基三唑并嘧啶类化合物的合成及除草活性研究

以砜基取代的嘧啶为关键中间体,设计合成了17个新型取代苯氧基1,2,4-三唑并 嘧啶类衍生物,通过元素分析、MS和1H NMR对所合成的化合物进行了结构表征。初步生物活性测定结果表明,100 mg/L浓度下部分化合物对6种测试靶标均表现出较好的抑制活性,盆栽复筛试验显示在150 g/hm2剂量下,5个化合物表现出较好的除草活性和持效性。     

水稻田除草剂三唑磺草酮的作用特性

为了明确水稻田除草剂三唑磺草酮(QYR301)的最佳施药条件,以稗草Echinochloa crus-galli和水稻Oryza sativa作为测试靶标,采用温室盆栽法研究了其施药适期、耐雨水冲刷性、温度和光照强度对其除草活性的影响。结果显示:三唑磺草酮对不同叶龄水稻具有较高的安全性,在有效成分360 g/hm^2的剂量下,对2叶期以后的水稻干重抑制率为0%;其除草活性与稗草的叶龄显著相关,其中2~3叶期的稗草最为敏感,有效成分30 g/hm^2的三唑磺草酮对其干重抑制率为95%~98%;三唑磺草酮具有一定的耐雨水冲刷能力,药后降雨间隔达到8 h以上,其除草活性与药后降雨间隔时间无显著相关性,在有效成分30~120 g/hm^2的剂量下,对稗草的干重抑制率为75%~93%;在20~35℃区间,三唑磺草酮药效稳定,对稗草的GR50值在44.6~51.4 g/hm^2之间;相较于中度光照(45%)和低光照(4%),高光照(100%)条件下三唑磺草酮对稗草的干重抑制率显著增加。分析表明杂草叶龄、降雨、温度和光照会显著影响三唑磺草酮除草活性,为使其发挥最大药效,应选择在水稻2叶期以后至稗草2~4叶期,天气晴朗,气温高于20℃的情况下施药;如药后8 h以内遇降雨天气,则需进行补喷。     

酮醇酸还原异构酶抑制剂的设计、合成及除草活性

酮醇酸还原异构酶(KARI)是一个有前景的除草剂靶标酶,有关其抑制剂的设计研究鲜有报道。在文献报道的菠菜KARI酶复合物0.165 nm高分辨率晶体结构基础上,利用分子对接DOCK 4.0方法进行MDL/ACD三维数据库搜寻,得到了279个与KARI酶结合能较低的小分子结构信息,并从中选取部分小分子进行化学合成,进而测试了其除草活性。在合成的17个化合物中,发现个别化合物对油菜 (抑制率70.8 %) 和稗草 (抑制率48.8 %)具有较好的生长抑制活性。     

吡草醚室内除草生物活性测定及对小麦安全性评价

为探讨原卟啉原氧化酶抑制剂类除草剂—吡草醚防除小麦田阔叶杂草的生物活性及其对小麦的安全性,采用室内生物活性测定法研究了吡草醚对我国北方小麦田常见5种阔叶杂草的除草活性及对3个小麦品种的安全性。结果表明:吡草醚对播娘蒿Descurainia sophia、荠菜Capsella bursa-pastoris和麦瓶草Silene conoidea的防效好,GR_(90)值分别为3.66、4.21、2.57 g(a.i.)/hm~2,对猪殃殃Galium aparine、麦家公Lithospermum arvense的防效略差,GR_(90)值分别为11.41、17.39 g(a.i.)/hm~2,其活性是苯磺隆的2.27~9.07倍;吡草醚对抗苯磺隆荠菜有一定的控制作用,GR_(90)值为47.55 g(a.i.)/hm~2。该药剂对小麦安全性好,当剂量为384、192 g(a.i.)/hm~2时,小麦出现轻微触杀性药害;济麦22、良星66和矮抗58对吡草醚的耐药性分别为对苯磺隆的2.00、2.41和1.18倍。吡草醚在供试3个小麦品种与5种杂草之间的选择性指数在22.80~309.73之间,优于苯磺隆。表明吡草醚茎叶喷雾处理对温室盆栽阔叶杂草具有速效性好、活性高、选择性强等优点,是具有开发前景的一种麦田除草剂。