除草剂的科学使用.doc

除草剂如何除草? 除草剂要杀死植物，首先必须进入植物体内。它进入植物体内是一种被动吸收，一般是药剂在植物叶面或根部被吸收，这两者在物理、化学性质上是非常不同的。作为叶面处理的除草剂，主要是通过叶片表皮上的角质层；作为土壤处理剂，则是通过植物根部进入体内。由于植物幼根没有特殊的保护层，因此，除草剂进入根内比进入叶片容易。除草剂进入植物体内后，触杀性除草剂作叶面处理时，只能引起接触到药剂的植物细胞死亡。传导性除草剂被植物吸收后，在体内通过维管束进行输导，由吸收了药剂的组织传导到分生组织，从而起到触杀作用。 无论是触杀性或传导性除草剂，被植物吸收后，都会对植物的正常生理生化过程起某种干扰作用，最后把植物杀死。植物的生长发育是其体内许多生理生化过程协调统一的结果，当除草剂干扰其中某一环节时，就会使其生理生化过程失去平衡，破坏植物维持生命所必需的功能，导致植物严重受害而最后死亡。 除草剂破坏植物的生物化学过程是十分复杂的，至今人们对它仍不太了解。目前关于除草剂对光合作用及呼吸作用的影响研究得较深入，这两种初级代谢作用与植物的能量平衡密切相关，实验表明，除草剂对基本生化过程的破坏主要发生在中间代谢过程、植物特征代谢过程及调节代谢过程中。破坏初级代谢常常仅使植物在形态上或正常的生理行为上发生偏差，而破坏核酸及蛋白质的合成则会影响植物的分化、繁殖与再生。另外，除草剂对细胞结构的破坏（如对细胞膜的破坏）或抑制次级代谢产物（如类脂、类胡萝卜素）的合成，也会使残存下来的植物体的生存能力严重削弱。 在很多情况下，除草剂的除草效果不能归因于单独的某种生理过程，而可能是同时干扰多种完全不同的代谢过程，这主要决定于药剂的浓度。但是，一般说来，有可能是对其中的某一功能的破坏占主要地位，并表现出植物受害的急性症状，或通过某一主要过程而导致其他生理过程受阻。 目前，人们对除草剂的除草机制尚未完全了解，比较清楚的主要有光合作用抑制剂、呼吸作用抑制剂、生物合成抑制剂及生长抑制剂等。? 光合作用抑制剂 众所周知，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存在，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。 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。虽然在19世纪中叶，人们就已认识到植物可吸收二氧化碳，但直到近10年来，对各反应步骤才研究得比较深入，这是本世纪生物化学的伟大成就之一。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。实验证明，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） （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。 所有具有抑制光合作用活性的化合物都是破坏了光反应或者阻断了光合作用过程中的电子传递。光合作用抑制剂可分为：（1）白化除草剂；（2）电子传递抑制剂；（3）能量传递抑制剂；（4）与自由基H2O2的形成有关的化合物。其中研究得最多的是电子传递抑制剂。 近年来通过紫色菌（purple bacteria）模拟、同位素示踪、分子图形学及有关除草剂抗性机制的研究，人们已逐步弄清：光系统Ⅱ反应中心包含两种同系的相对分子质量为3.2×104和3.4×104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中电子传递起重要作用的质体醌QB和QA相结合。除草剂的作用是置换了与D1多肽相结合的质体醌OB，从而阻碍了电子由QA向QB的正常传递。 不同类型的抑制光系统Ⅱ的化合物可以有不完全相同的结合部位，如阿特拉津与敌草隆即使都是进攻QB蛋白，它们的受体位置却可能是共同的，也可能是自身独有的。 ? 呼吸作用抑制剂 呼吸系统在动植物体内均存在，但它对除草剂的重要性与光合作用相比就差一些了。植物的呼吸过程是将以蛋白质、碳水化合物及脂肪等形式存在的化学能转变成另一种化学能的形式，从而作为生物体内生物化学反应的动力。整个呼吸过程可以分为四部分，每一部分又由一系列的复杂的单一过程所组成。 （1）将蛋白质、碳水化合物及脂肪分解后的单一成分（氨基酸、六碳糖、五碳糖、脂肪酸、甘油）转变成乙酰辅酶A（Acetyl－CoA）。 （2）随着乙酰辅酶A在柠檬酸循环（Krebscycle）中被氧化而形成还原型的