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1、第17卷第4期北京农学院学报Vol.17,No.42002年10月JOURNALOFBEIJINGAGRICULTURALCOLLEGEOct.,2002文章编号:100223186(2002)0420100206灭生性除草剂草铵膦的作用机理及其应用杨逢玉,张宏军,倪汉文(中国农业大学,北京100094)摘要:草铵膦(Glufosinate)是有机磷类非传导性灭生除草剂,靶标酶为谷氨酰胺合成酶(GS)。草铵膦是继草甘膦之后又一性能优良的灭生性除草剂,其不但可以灭生除草,还可以作为转基因技术研究的筛选剂,
2、而且随着转基因抗草铵膦作物的问世,更加拓展了使用空间。光强、温度和湿度等环境因子对其活性有很大影响。关键词:草铵膦;灭生性;除草+中图分类号:S482.48文献标识码:A美国有利来路公司于1958年(Uniroyalchemical)发现第一个有机磷除草剂即伐草膦(2,42DEP,Falone)。随后,其他农药公司也相继研制出了一些有机磷类除草剂品种。草铵膦(Glufosinate)是艾格福公司开发的有机磷类非传导性灭生除草剂,靶标酶为谷氨酰胺合成酶(GS)。对其基本特性的总结和研究,为更好利用和开发草
3、铵膦的潜力奠定基础。1草铵膦的基本特性111草铵膦的研制与开发[1]草铵膦(Glufosinate)是有机磷类除草剂,属灭生性仿生茎叶处理剂。草铵膦的研制与开发是与双丙氨膦密切相关。双丙氨膦是从链霉菌(Streptomyceshygroscopicus)发酵液中分离提纯的一种三肽天然产物,双丙氨膦本身无除草活性,在植物体内降解成具有除草活性的草铵膦。据此,德国艾格福公司直接合成草铵膦(Glufosinate),成功开发出一个新除草剂品种。草铵膦制剂已被广泛使用在非耕地防除多种一年生和多年生禾本科草[2]
4、和阔叶草。112草铵膦的杀草机理谷氨酰胺合成酶在植物的氮代谢中起重要作用,它是植物中一个重要的解毒酶,其可以解除由硝酸盐还原、氨基酸降解及光呼吸中释放出的氨的毒性。草铵膦的靶标酶正是谷[3～5]氨酰胺合成酶(GS),草铵膦抑制植物GS的活性,造成植物氮代谢失调,必需氨基酸缺乏,最终导致细胞内氨的含量过量而中毒,随之叶绿素解体,植物死亡(见图[6～7]1)。喷施草铵膦3～5d后,植株固定CO2的速率迅速下降,植物叶片出现枯黄和坏死收稿日期:2002206208;修订日期:2002206220作者简介:杨逢
5、玉,中国农业大学植物保护学院,010-628913022002年第四期杨逢玉等:灭生性除草剂草铵膦的作用机理及其应用101[8]的症状。虽然草铵膦抑制细菌、植物及哺乳动物的GS,但因它不能进入哺乳动物的血[6,9～10]液和脑组织,因此草铵膦对哺乳动物安全。图1草铵膦(Glufosinate)对生物氮代谢的作用机制113草铵膦的吸收与传导草铵膦是非选择性茎叶处理剂,传导较差。一般来说,草铵膦在植物体内随蒸腾流在[11]14木质部运输,但是在一些植物体内,C2草铵膦也可以由韧皮部运输到根的分生组织。[12
6、]研究还发现杂草对草铵膦的敏感性与草铵膦在韧皮部内传导的速率密切相关。Steckel等人(1997b)报道,草铵膦处理狗尾草、稗草、苘麻和藜24h后,对草铵膦的吸收依次14是67%、53%、42%、16%。用C2同位素示踪法检测这4种杂草对草铵膦传导性,处理狗尾草12h后,对草铵膦运输达到26%;处理稗草24h后,对草铵膦运输达到14%。经研究发现,处理叶片将所吸收的草铵膦向根部运输,这就说明狗尾草和稗草对草铵膦的运[13]输是经韧皮部进行的。114草铵膦的代谢[14～15]最早研究草铵膦在土壤中的代谢
7、是Tebbe和Reber(1988,1991),随后Smith[16～17](1988,1989)也进行了研究。草铵膦在土壤中降解很快,半衰期短,其土壤活性很低。草铵膦在土壤中一般被降解为42甲基磷酸亚基222氧代丁酸(PPO)和32甲基磷酸亚基2丙酸(MPP)。2环境因子对草铵膦活性的影响[18～19]除草剂的药效受环境因子的影响很大,已有报道证明,水分和温度等对草铵膦活性有很大影响。211温度[20]在一定温度条件下,可以改善苗后除草剂除草的效果,McWhorter(1980)发现当温度由24℃增加
8、到35℃时,草铵膦对假高粱的防效增加;在较低温度情况下,草铵膦对[12～21]狗尾草和大麦的防效降低。温度在12～24℃之间,草铵膦对猪殃殃的防效较理想,但在低温情况下,防效会降低。212水分2在空气湿度40%,温度22/17℃情况下,01100kg/hm(有效量)的草铵膦无法杀死102北京农学院学报第17卷[21]狗尾草。同样条件下,空气湿度达到95%时,草铵膦就可以彻底杀死狗尾草。Coetzer等人(2001)研究发现,环境因子可以影响
