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。
三氯吡的除草原理
三氯吡的除草原理三氯吡是一种广谱除草剂,对多种杂草有很好的控制效果。
它主要通过影响杂草生长的关键生理过程来发挥除草作用。
首先,三氯吡作为一种强效的选择性除草药物,可以通过根系和叶片吸收,然后通过植物的体内运输系统转移到植物的生长点。
它的分子结构中含有两个羧酸或者羧酰基,这种结构使得它能够与植物细胞的蛋白质相互作用,干扰植物的生长和发育。
三氯吡的作用机理主要有以下几个方面:1. 抑制光合作用:光合作用是植物生长发育的基础,三氯吡具有显著的光合抑制作用。
它能够干扰叶绿体的组成和功能,抑制叶绿素的合成和光合色素的积累。
这会导致植物叶片的黄化和衰弱,进而抑制其光合作用的进行。
2. 阻碍脱氢醋酸合酶的活性:脱氢醋酸合酶是植物中一种重要的酶,参与到植物体内多种生理活动的调控中。
三氯吡能够与酶的底物结合,阻碍其活性,进而抑制脱氢醋酸的合成。
脱氢醋酸在植物体内是一种重要的生长激素,它的合成受抑制会导致植物生长受阻。
3. 干扰细胞分裂:细胞分裂是植物生长和发育的重要过程之一,三氯吡可以干扰细胞分裂的进行。
它主要通过抑制微管组织的形成和功能,干扰细胞的染色体的分裂和成对移动,从而导致细胞分裂的异常和阻滞。
4. 干扰氨基酸代谢和蛋白质合成:三氯吡能够干扰植物体内氨基酸的合成和代谢,进而影响蛋白质的合成。
它主要通过与谷氨酰酸转氨酶结合,阻止谷氨酰酸和丙酮酸的转化,干扰蛋白质的合成过程。
总之,三氯吡主要通过抑制光合作用、阻碍脱氢醋酸合酶活性、干扰细胞分裂和干扰氨基酸代谢和蛋白质合成等方式来发挥除草作用。
它会导致杂草叶片黄化、生长受阻、细胞分裂异常,最终导致杂草死亡。
需要注意的是,三氯吡具有较高的毒性,所以在使用时需要按照剂量和使用方法进行合理施用,以防对环境和农作物造成不利影响。
百草枯原理
百草枯原理百草枯是一种常见的除草剂,其主要成分为草甘膦。
百草枯的作用机理是通过干扰植物的氨基酸合成途径,抑制植物的生长和发育,最终导致植物死亡。
在农业生产中,百草枯被广泛应用于除草,可以有效地控制杂草的生长,提高农作物的产量。
同时,百草枯也被用于非农业领域,如公路、铁路、河道等的除草工作。
百草枯的作用原理主要是干扰植物的氨基酸合成途径。
植物的氨基酸合成途径是一种重要的生物化学代谢途径,对植物的生长和发育起着至关重要的作用。
而百草枯正是通过抑制植物的氨基酸合成途径中的脯氨酸合成酶EPSPS来发挥其除草作用的。
EPSPS是植物体内的一种重要酶类,它参与植物体内芳香族氨基酸的合成,而芳香族氨基酸是植物体内生长发育所必需的物质。
百草枯能够与EPSPS结合形成稳定的复合物,从而抑制了EPSPS的活性,导致植物体内芳香族氨基酸的合成受阻,最终导致植物的生长停止,出现枯萎甚至死亡。
除了干扰植物的氨基酸合成途径,百草枯还可以通过其他途径影响植物的生长和发育。
比如,百草枯还可以干扰植物体内的氧化还原平衡,导致氧化应激反应的产生,最终破坏植物细胞的结构和功能。
此外,百草枯还可以影响植物的激素平衡,抑制植物生长素的合成和运输,从而抑制植物的生长和发育。
百草枯作为一种广谱除草剂,具有除草效果快、持久、安全、经济等优点,在农业生产中得到了广泛的应用。
它可以有效地控制田间杂草的生长,减少杂草对农作物的竞争,提高农作物的产量和质量。
同时,百草枯还可以用于非农业领域的除草工作,如公路、铁路、河道等的绿化和除草,可以保持道路和水域的整洁和美观。
然而,百草枯作为一种除草剂,也存在一些潜在的风险和问题。
首先,百草枯对一些作物和植物具有一定的毒性,如果使用不当,可能会对周围的农作物或植物造成伤害。
其次,百草枯在使用过程中需要严格控制剂量和施用方法,否则可能会对环境造成污染。
另外,长期大量使用百草枯,可能会导致一些杂草产生抗药性,从而减弱百草枯的除草效果。
草铵膦的作用机理及其应用
草铵膦的作用机理及其应用草铵膦作为一种广泛使用的农药和除草剂,在农业生产和城市公共绿地管理中发挥着重要的作用。
本文将对草铵膦的作用机理及其应用进行详细介绍。
一、草铵膦的化学特性草铵膦是一种有机磷化合物,其分子式为C5H15NO5P,分子量为181.15g/mol。
草铵膦是以草酸和甲胺为原料,采用高温、高压反应制得的无色结晶体,易溶于水,具有良好的水溶性和稳定性。
二、草铵膦的作用机理草铵膦主要通过植物的吸收器官(如根、叶)进入植物体内,经过代谢和转化后,抑制植物体内的5-磷酸羟乙醛-3-磷酸脱氢酶(EPSPS)活性,从而阻断植物体内的芳香氨基酸生物合成通路,导致植物死亡。
EPSPS是芳香氨基酸生物合成途径的关键酶,其主要作用是催化芳香氨基酸的合成,为植物体内蛋白质合成提供原料。
草铵膦抑制EPSPS活性,使植物无法合成足够的芳香氨基酸,从而导致整个植物体呈现出枯萎、黄化和死亡的状态。
草铵膦可以击败多数杂草和草本植物,但对谷类和其他禾本科植物具有一定的选择性。
这是因为禾本科植物有一种额外的代谢途径——细丝三磷酸硫酸化酶(APSM)途径可以代替芳香氨基酸生物合成通路合成必要的氨基酸,从而减轻草铵膦的抑制作用,降低了其对禾本科植物的毒性。
三、草铵膦的应用草铵膦是目前世界上使用量最大的除草剂之一,其在农业生产和城市公共绿地管理中的应用非常广泛。
下面分别从农业生产和城市公共绿地管理两个方面介绍草铵膦的应用。
1、农业生产方面草铵膦广泛应用于农业生产中的田间除草、果园除草、玉米园、烟草地、棉花园、牧草地等众多领域,对多数杂草和草本植物都有良好的除草效果。
除草的时间一般在植物之外部分被完全生长出来之后,在植物完全成熟前尽早采取,一般来说可以在农作物生长过程中间期进行除草,以使农作物受到最少的影响,减少损失,提高产量。
2、城市公共绿地管理方面草铵膦在城市公共绿地的管理中同样发挥着重要的作用。
例如在公路、铁路和机场周围的荒地上,除草剂应用于绿化提升工程中; 在花坛、公园、草坪等场所,多数杂草和草本植物都可以被草铵膦除草剂完全灭绝。
除草剂种类有哪些,各有什么特点
除草剂种类有哪些,各有什么特点在现代农业生产中,除草剂的使用越来越普遍。
随着除草剂的广泛应用,它的种类的增多。
那么,除草剂种类有哪几种?除草剂类型及作用机理是什么呢?下面我们详细了解:一、按除草剂的传导方式分类根据除草剂在植物体内的传导情况,可以将除草剂分为内吸性除草剂、触杀型除草剂两种:1、内吸性除草剂施用后可以被杂草的根、茎、叶或芽鞘等部位吸收,并在植物体内输导、扩散到全株,破坏杂草的内部结构和生理功能,从而使之枯死的药剂。
如2,4-d、西玛津、草甘磷等。
内吸性除草剂可防除一年生和多年生的杂草,对大草也有效。
2、触杀性除草剂药剂喷施后,只能杀死直接接触到药剂的杂草部位。
这类除草剂不能在植物体内传导,因此只能杀死杂草的地上部分,对杂草地下部分或有地下繁殖器官的多年生杂草效果差或无效。
因此主要用于防除一年生较小的杂草。
二、除草剂的作用性质分类按除草剂对植物作用的性质又可分为两种:1、灭生性除草剂在常用剂量下可以无选择的杀死所有接触到药剂的绿色植物体的药剂。
如五氯酚钠、百草枯、草甘磷等。
这类除草剂一般用于田边、公路和铁道边、水渠旁、仓库周围、休闲地等非耕地除草,也可用于果园、林下除草。
2、选择性除草剂在一定剂量或浓度下,除草剂能杀死杂草而不杀伤作物;或是杀死某些杂草而对另一些杂草无效;或是对某些作物安全而对另一些作物有伤害,具有这种特性的除草剂称为选择性除草剂。
目前使用的除草剂大多数都属于此类,如敌稗、西玛律、丁草胺、二氯哇淋酸等。
三、除草剂按使用方法分类除草剂按使用方法还可以分为:1、土壤处理剂即以土壤处理法施用的除草剂,把药剂喷撒于土壤表面,或通过混土把药剂拌入土壤中一定深度,建立起一个封闭的药土层,以杀死萌发的杂草。
这类药剂一般是在播种前或播种后出苗前施药,也可在果树、桑树、橡胶树等林下施药,如氟乐灵、西玛津等。
2、茎叶处理剂以喷洒方式将药剂施于杂草茎叶的除草剂,利用杂草茎叶吸收和传导来消灭杂草,如敌稗、稳杀得、阔叶净等。
水稻除草剂机理
水稻除草剂机理
水稻除草剂的作用机理主要包括以下几种:
1. 光合作用抑制:一些除草剂能够干扰植物的光合作用,这是植物通过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。
通过抑制光合作用,这些除草剂可以阻止杂草的生长,从而达到除草的目的。
2. 乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制剂:ALS是一种在植物体内参与氨基酸合成的关键酶。
一些除草剂能够抑制ALS的活性,从而阻止杂草体内缬氨酸、亮氨酸等氨基酸的合成,导致杂草无法正常生长并最终死亡。
然而,如果使用不当,ALS抑制剂也可能对水稻造成伤害。
3. 磺酰脲类除草剂:磺酰脲类除草剂主要通过根系被吸收,在杂草植株体内迅速转移,抑制杂草的生长。
它们的作用机理是通过抑制杂草体内的生化反应,导致缬氨酸、亮氨酸的合成受阻。
水稻能分解该药剂,对水稻生长几乎没有影响。
4. 二氯喹啉草酮:二氯喹啉草酮是一种新型水稻田具有双重作用机制的除草剂,同时兼有土壤和茎叶处理活性。
它对水稻田稗草、马唐、丁香蓼、鳢肠等效果较好,对抗五氟磺草胺的稗草防除突出。
其作用机理是抑制HPPD (对-羟苯基丙酮酸双氧化酶)活性。
总的来说,水稻除草剂的作用机理多种多样,但都是为了达到控制或杀死杂草的目的,以保护水稻的生长和产量。
在使用除草剂时,应根据具体情况选择合适的除草剂种类和使用方法,以确保既能有效控制杂草,又能最大限度地减少对水稻和环境的影响。
除草剂的类群及作用机理
呼吸系统的电子传递链位于线粒体的内膜上 。NADH+和FADH2的氧化还原反应使氢离子 释放到线粒体双层膜间隙内,使膜间隙和线 粒体内腔之间形成氢离子浓度差。与叶绿体 一样,此浓度差导致ATP的形成。
地乐酚(dinoseb) 二硝酚(DNOC) 敌草腈(dichlobenil) Perfluidone
diquat dibromide salt 乙氧氟草醚(oxyfluorfen)
2. 作用于呼吸系统的除草剂
生物体内的氧化作用主 要是通过脱氢来实现的 。代谢物在脱氢酶的作 用下脱落的氢原子不能 直接与氧结合成水,而 需要经一系列传递体的 传递把氢原子传递给分 子氧结合成水。这样由 递氢体和递电子体按一 定顺序排列成的整个体 系称为呼吸链,又称电 子传递链或电子传递体 系。
三氟消草醚(fluorodifen)
光合磷酸化是由ADP和Pi生成ATP的过程。如果 电子传递及由此形成的跨膜电位不存在,磷酸化 反应就不能发生。
已证实胺类除草剂中的perfluidone和二苯醚类除 草剂中的除草醚(nitrofen)和精吡氟草灵( fluazifop-butyl)能够渗入类囊体膜,使氢离子 浓度梯度消失,光合磷酸化无法进行。
nitrofen),乙氧氟草醚(oxyfluorfen) 羟基苄腈(hydroxylbenzonitrile):碘苯腈(ioxynil), 溴苯腈(
bromoxynil) 苯脲(N-phenylurea):敌草隆(diuron), 灭草隆(monouron), 异
丙隆(isoproturon), 绿麦隆(chlortoluron) 三嗪(s-triazine):阿特拉津(atrazine), 西玛津(simazine) 三嗪酮(triazinone):嗪草酮(metribuzin), 苯嗪草酮(metamitron
不同除草剂作用机理
草甘膦作用机理
草甘膦是一种广谱灭生性茎叶处理除草剂,内吸传导性较强,能够通过植物叶片和非木质化的植物茎杆吸收,传导到植物全株的各部位,特别是根部。
基于草甘膦的除草剂可以抑制植物生长所需要的一种特定的酶--EPSP(5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸)合成酶,从而抑制莽草素向苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸的转化,使蛋白质的合成受到干扰,随后植物就会变黄,并在数天或数周的时间里死亡。
百草枯作用机理
百草枯为速效触杀型灭生性季胺盐类除草剂。
有效成分对叶绿体层膜破坏力极强,使光合作用和叶绿素合成很快中止,叶片着药后2-3小时即开始受害变色,百草枯对单子叶和双子叶植物绿色组织均有很强的破坏作用,但无传导作用,只能使着药部位受害,不能穿透栓质化的树皮,接触土壤后很容易被钝化。
不能破坏植株的根部和土壤内潜藏的种子,因而施药后杂草有再生现象,是一种快速灭生性除草剂,具有触杀作用和一定内吸作用,能迅速被植物绿色组织吸收,使其枯死。
2,4-D丁酯作用机理
2,4-D丁酯为苯氧乙酸类激素型选择性除草剂,具有较强的内吸传导性。
药液喷施到杂草茎叶表面后,穿过角质层和细胞质膜,最后传导到植株各部分。
杂草受害后茎叶扭曲、畸形,最终死亡。
由于
植物之间在外部形态、组织结构和生理方面的差异,对2,4-D表现出不同抵抗能力。
一般双子叶植物降解2,4-D的速度慢,因而抵抗力弱,容易受害,而禾本科植物能很快地代谢2,4-D,而使之失去活性。
因此,该药在禾本科植物小麦和双子叶杂草之间具有很好的选择性。
破坏生物膜的除草剂类型和作用机理
破坏生物膜的除草剂类型和作用机理除草剂的机理是除草剂被植物根、茎、叶吸收后,通过运输到达特定的作用位点,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为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。
这些作用通过直接或间接的方式影响生物膜的合成和功能,从而起到除草的作用。
1、破坏生物膜结构、影响细胞内外环境有些除草剂可通过细胞膜、干扰膜内外的离子转运,从而改变细胞膜内外的离子势、渗透压等内外环境,影响细胞的膨压及胞质pH值等。
如二苯醚类的除草醚等可使杂草叶片表皮及下表皮细胞内外的渗透势发生改变,造成细胞萎蔫,受害植物产生坏死褐斑;杂草焚在光活化后,可与细胞膜上磷脂的某些成分发生反应,破坏膜的选择透性,最终导致细胞死亡;联吡啶类除草剂是典型的破坏生物膜的除草剂,如百草枯能迅速破坏植物细胞内的膜结构,导致细胞器解体、细胞内含物渗漏、膨压丧失。
此外,氯代乙酰胺类的除草剂(如异丙甲草胺等)、苯氧基及杂环氧基苯氧基丙酸酯类的除草剂(如禾草灵等)也都能破坏细胞的各种膜结构,造成各种微结构受损、细胞内含物丧失;脲类除草剂则因其具有较高的亲脂性,易与细胞膜结合,从而干扰膜的结构、流动性及离子转运等,造成细胞的正常生理过程紊乱。
2、抑制脂类的生物合成和膜的完整性物植物体内脂类是膜的完整性与机能以及一些酶活性所必需的物质,其中包括线粒体、质体与胞质脂类,每种脂类都是通过不同途径进行合成。
通过大量的研究,目前已知影响脂类合成的除草剂有五类:①硫代氨基甲酸酯类;②氯乙酰胺类;③哒嗪酮类;④环己烯酮类;⑤芳氧基苯氧基丙酸类。
其中芳氧基苯氧基丙酸类、环己烯酮类除草剂则是通过乙酰辅酶A羧化酶抑制脂肪酸合成而导致脂类合成受抑制的。
膜在细胞机能中起着重要作用,它能防止溶质、代谢产物与酶从细胞质向外渗漏。
除草剂的选择性原理
除草剂的选择性原理除草剂是一种用于控制杂草的化学药剂。
它们的主要作用机理是通过选择性杀伤作物和杂草之间的差异来实现对杂草的控制,同时保护种植作物的生长和发育。
选择性原理可以根据除草剂的化学结构、作用机理和使用方法等方面进行解释。
除草剂的选择性机制主要包括三个方面:生物特性的差异、作物应激性的调节和药剂使用技术的优化。
首先,生物特性的差异是影响除草剂选择性的重要因素之一。
作物和杂草在生理生化、解毒能力、组织结构和代谢途径等方面存在差异,这些差异决定了作物和杂草对除草剂的敏感性和抗性。
比如,作物与杂草在草叶表皮的结构和角质层的厚度上存在差异,这导致作物对除草剂的吸收率低于杂草;作物的解毒能力和代谢途径可以分解和转化除草剂,从而减少其对作物的毒害。
因此,合理利用作物和杂草之间的生物特性差异,选择性使用除草剂可以实现对杂草的控制,同时不损害作物的正常生长。
其次,作物应激性的调节也是实现除草剂选择性的重要机制之一。
应激是指作物在受到外界环境变化时产生的一系列生理和生化反应。
作物在应激条件下对除草剂的敏感性和抗性可发生变化。
比如,作物在干旱或低温应激条件下,其生理代谢活性降低,脱氢酶活性减弱,对除草剂的敏感性增加,因此在这种应激条件下使用除草剂可以提高其选择性。
另外,通过调节除草剂浓度、施药时间和作物生长阶段等,可以控制除草剂对作物的毒害程度,实现对杂草的选择性控制。
最后,药剂使用技术的优化对实现除草剂选择性也起到重要作用。
药剂使用技术的优化主要包括药剂选择、施药方法和施药量的控制等。
在药剂选择上,应选用活性成分选择性较好、与作物和土壤的相互作用较小的除草剂,以减少对作物的伤害。
在施药方法上,可以采用局部施药、稀释施药等措施,减少除草剂在作物根际区的接触,以避免或减轻其对作物的伤害。
施药量的控制也是保证除草剂选择性的重要因素,过高或过低的施药量都会导致不良效果。
因此,在实际使用中需要根据作物和杂草的特性、土壤条件和环境要求等多方面因素综合考虑,合理确定施药量,以实现除草剂的选择性。
除草剂作用机理汇总
异恶唑草酮、异恶氯草酮
细胞分 裂
细胞分裂、微管组装抑制剂与 细胞膜破坏剂
二硝基苯胺类
二甲戊乐灵、地乐胺、氟乐灵
叶绿素
乙羧氟草醚、乙氧氟草醚、氟磺胺草
卟啉原氧化酶抑制剂 (Protox),抑制叶绿素合成。
二苯醚类
醚、氟呋草醚、氟酯肟草醚、氟草醚 酯、氟萘草酯、乳氟禾草灵、氯氟草
醚
是一种合成激素抑制剂。用于水稻直播田,水稻2-4叶期,稗草2-3叶期施药最佳,主要通过抑制稗草生长点, 使其心叶不能抽出从而达到防除稗草的目的。本剂溶于水,能被土壤微生物降解。 杀草谱广,不仅防除一年生阔叶。个别品种还能有效的防除多年生杂草和木本杂草。可以被植物叶片与根迅速 吸收,并在体内迅速传导,具有植物激素的作用,单位面积用药量小。在土壤中的稳定性强,故持效期长。 用于禾本科作物 内吸传导,根茎叶都可吸收,阻碍植物激素的正常活动。小麦4叶前和拔节后禁止施用,安全 临界期为小麦拔节期。注意漂移药害。 最大优点是:①水溶液的贮存稳定强,不易挥发与光解;②与其它除草剂的物理相容性好,利于开发混合制 剂;③弱酸性除草剂,便于植物吸收。植物分生组织失绿白 化,造成植物死亡。 防除稗草、若干莎草科杂草及多年生阔叶杂草。对羟基丙酮酸酯双氧化酶(HPPD)抑制剂,能阻止植物体中的4羟基丙酮酸向脲黑酸的转变,从而导致无法合成质体醌和生育酚,进而间接抑制了类胡萝卜素的生物合成,使 植物产生白化症状,直至最终死亡。 一种选择性内吸型苗前除草剂,主要用于玉米、甘蔗等旱作物田防除苘麻、藜、地肤 、猪毛菜、龙葵、反枝苋、柳叶刺蓼、鬼针草、马齿苋、繁缕、香薷、苍耳、铁苋菜 、水棘针、酸模叶蓼、婆婆纳等多种一年生阔叶杂草,对马唐、稗草、牛筋草、千金子、大狗尾草和狗尾草等 一些一年生禾本科杂草也有较好的防效。 土壤处理剂,主要杀灭杂草的幼芽,因而多在作物播种前或播种后出苗前施,此除草剂典型作用特性是抑制次 生根生长,对芽也有明显的抑制作用,对单子叶的效果好些 。除草机制只要是抑制细胞的有丝分裂与分化,破坏核分裂,被认为是一种核毒剂,使根尖呈鳞片状。易挥发 和易光解是此类除草剂的冲突特征,因此在田间喷药后必须尽快耙地拌土。
农药的作用机制和作用机理
农药的作用机制和作用机理
农药是一种用于控制害虫、杂草和病原体的化学物质,是农业生产中不可或缺的重要手段之一。
农药的作用机制和作用机理是农药在植物或害虫体内产生效应的原因和方式,了解这些对于正确、有效地应用农药至关重要。
作用机制
杀虫剂
杀虫剂的作用机制主要有以下几种:
1.神经系统作用:部分杀虫剂能够干扰害虫的神经系
统,引起传导障碍,最终导致神经元死亡。
2.生长调节素作用:一些昆虫生长调节素类杀虫剂可
以干扰害虫的发育过程,例如阻止幼虫蜕皮或干扰昆虫的生殖功能。
除草剂
除草剂的作用机制主要有以下几种:
1.光合作用干扰:一些除草剂能够干扰植物的光合作
用过程,导致植物无法制造足够的养分,最终死亡。
2.生长调节作用:某些除草剂可以影响植物的生长调
节激素的合成和运输,导致植物生长异常或死亡。
作用机理
农药的作用机理主要有以下几个方面:
1.选择性作用:农药能够选择性地作用于特定的害虫
或杂草,而对作物或其他非靶标生物的影响较小,实现了有针对性的防治效果。
2.残留性:农药在作物或土壤中残留的时间长度与降
解速率密切相关,残留时间长的农药会对环境和生态系统造成潜在的危害。
3.抗药性问题:害虫或杂草可能产生对某种农药的抗
药性,这就需要通过轮换使用不同机制的农药以减少抗药性发生的可能性。
为了更好地保护作物并减少对环境的影响,农药的合理使用和了解其作用机制和机理是至关重要的。
通过科学的农药管理,我们可以更有效地控制虫害和杂草,提高农作物产量,从而促进农业的可持续发展。
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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。
光合磷酸化抑制剂,也叫解偶联剂。
4.抑制色素生物合成在类囊体膜上,有大量的叶绿素和类胡萝卜素。
这两类色素紧密相连,前者收集光能,后者则保护前者免受氧化作用的破坏。
抑制这两类色素中任何一种的合成,将导致植物出现白化现象。
有多种除草剂如吡氟酰草胺、氟啶草酮、苯草酮、苄胺灵、广灭灵抑制类胡萝卜素生物合成,但不同的除草剂的作用靶标酶则不尽相同。
大多数类胡萝卜素抑制剂是抑制去饱和酶(八氢番茄红素去饱和酶和5-胡萝卜素去饱和酶)。
广灭灵不抑制去饱和酶,其作用位点在异戊烯焦磷酸与牻牛儿基焦磷酸之间。
类胡萝卜素合成受阻导致叶绿素遭到破坏,植物出现白化现象。
最新的研究证明了一些除草剂如二苯醚类除草剂和恶草灵,直接抑制叶绿素的生物合成,其作用靶标酶是原卟啉原氧化酶,导致原卟啉IX合成受阻,从而抑制叶绿素的合成。
此外,苯达松则是通过抑制水光解(Hill反应)杀灭杂草的。
(二) 抑制脂肪酸合成脂类是植物细胞膜的重要组成成份。
现已发现有多种除草剂抑制脂肪酸的合成和链的伸长。
如芳氧苯氧丙酸类、环已烯酮类,硫代胺基甲酸酯类、哒嗪酮类。
它们的作用位点见图5-4-1。
芳氧苯氧丙酸类和环已烯酮类除草剂的靶标酶均是乙酰辅酶A羧化酶。
常称作乙酰辅酶A羧化酶抑制剂。
(三) 抑制氨基酸的合成1.抑制芳香氨基酸合成三种芳香氨基酸苯基丙氨酸、酪氨酸和色氨酸是通过莽草酸途径合成的,很多次生芳香物也是通过该途径合成的。
在动物中,没有莽草酸途径,但在植物、真菌和细菌中很重要。
在目前商品化的除草剂中只有草甘瞵影响莽草酸途径,其作用靶标酶是5-烯醇式丙酮酸莽草酸-3-磷酸合成酶(EPSPS)。
该酶是缩合莽草酸-3-磷酸和磷酸烯醇式丙酮酸产生5-烯醇式丙酮酸莽草酸-3-磷酸和无机磷酸。
2.抑制支链氨基酸合成缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸是通过支链氨基酸途径合成的。
新开发的超高效除草剂磺酰脲类、咪唑啉酮类和磺酰胺类除草剂抑制这三种支链氨基酸的合成,其作用靶标酶是支链氨基酸合成途径中第一个酶--乙酰乳酸合成酶(ALS)。
乙酰乳酸合成酶也叫乙酰羟酸合成酶(AHAS),缩合两个丙酮酸分子产生亮氨酸和缬氨酸的前体2-乙酰乳酸,同时也缩合一个丙酮酸和2-酮丁酸产生异亮氨酸的前体2-乙酰羟基丁酸。
3.抑制谷氨酰胺合成谷氨酰胺合成酶是氮代谢中重要的酶,它催化无机氨同化到有机物上,同时也催化有机物间的氨基转移和脱氨基作用。
草丁膦除草剂的作用靶标是谷氨酰胺合成酶,阻止氨的同化,干扰氮的正常代谢,导致氨的积累,光合作用停止,叶绿体结构破坏。
双丙氨膦本身是无除草活性的,被植物吸收后,分解成草丁膦和丙氨酸而起杀草作用。
(四) 干扰激素平衡最早合成的有机除草剂苯氧乙酸类(如2.4-D、2甲4氯)以及苯甲酸类除草剂具有植物生长素的作用。
使它隆和二氯喹啉酸也属激素型除草剂。
植物通过调节生长素合成和降解、输入和输出速度以及共轭作用(包括可逆和不可逆共轭)来维持不同组织中的生长素正常的水平。
其中可逆共轭作用最为重要。
激素型除草剂处理植物后,由于缺乏调控它在细胞间浓度,所以,植物组织中的激素(激素型除草剂)浓度极高,而干扰植物体内激素的平衡,影响植物的形态发生,最终导致植物死亡。
(五) 抑制微管与组织发育植物细胞的骨架主要是由微管和微丝组成。
它们保持细胞形态,在细胞分裂、生长和形态发生中起着重要的作用。
目前,还没有商品化的除草剂干扰微丝。
大量研究明确了很多除草剂直接干扰有丝分裂纺锤体,使微管的机能发生障碍或抑制微管的形成。
如二硝基苯胺类除草剂与微管蛋白结合,抑制微管蛋白的聚合作用,导致纺锤体微管不能形成,使得细胞有丝分裂停留在前、中期,而影响正常的细胞分裂,导致形成多核细胞,肿根。
第四节除草剂的作用机理文:admin 发表时间2005-6-12 上午 10:36:06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N ADP+,每还原一分子NADP+为NADPH需要两个电子,并同时形成ATP。
A TP的合成包括在两个光系统中,称为非循环光合磷酸化(noncyclicphot ophorylation)。
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Q A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(chl)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 2 15)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D1、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Q B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。