2-3-除草剂作用的种类和作用机理
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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。
（5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate ）合成酶的活性：
COOH
PO
OH
OH
CH2
COOH
C
glyphosate OP
CH2
C
P
COOH
PO
O COOH
OH
shikimate3-phosphate
phosphoenolpyruvate
5-enolpyruvylshikimate phosphate 3-phosphate
抑制细胞生长
这类除草剂主要包括： 新燕灵 （benzoylpropethyl）、麦草氟甲酯 （flampropmethyl）、麦草氟异 丙酯（flampropisopropyl）、燕麦酯 （chlorfenpropmethyl）、 dichlofop-methyl。
这些除草剂抑制植株 顶端细胞的生长。使 之在生长竞争中失去 优势。
激素类除草剂
主要种类有：2，4-D、2，4，5-T、草芽畏（2，3，6-TBA）、 2甲4氯（MCPA）及其丁酸同系物2甲4氯丁酸（MCPB）。
这类除草剂模仿植物激素IAA的作用方式，但植物的受药量却是 IAA的1000倍左右，并且不如IAA容易代谢。
用这类药剂处理过的植物有过度生长现象。
CH 3 alachlor
吡唑草胺
（metolachlor）、毒草
O
胺（propachlor）、 ClCH 2C N
CDAA等可以抑制氨酰
CH
基tRNA的形成，从而阻
CH 3 CH 3
止多肽的形成。
p rop achlor
CH 3 O ClCH 2C N
CHCH 3 CH 2 CH 3 O CH 3 metachlor
用氟草敏（metflurazon）处理过的植物， 胡罗卜素前体八氢番茄红素 （phytoene）出现积累。
抑制脂肪合成
主要是一些硫代氨基甲酸酯类化合物，如， 茵草敌（EPTC）、燕麦敌（diallate）、燕麦 畏（triallate）等。
CH3CH2CH2 CH3CH2CH2
O NCSCH2CH3
除草剂的作用机理
作用于光合系统 作用于呼吸系统 生物合成抑制剂 生长抑制剂
抑制光合作用 抑制氨基酸合成 抑制类脂合成 抑制色素合成 抑制叶酸合成 干扰激素平衡 抑制细胞发育 破坏膜的完整性
光合光合作用的电子传递系统
光合作用的电子传递系统位于叶绿 体内类囊体的膜上。
用细胞分裂抑制剂处 理过的植物细胞会出 现巨型核以及终止于 有丝分裂不同阶段的 细胞形态。
SO2NHCOOCH3 asulam
NN CH3 CH3 difenzoquat
O NH C O CH2C CCH2Cl
Cl
barban
ON SO2NHCNH
N
chlorsulfuron
OCH3 N CH3
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。
CH2COOH O
Cl
CH2COOH
O
COOH
Cl Cl
Cl
CH2COOH O
CH3
Cl 2,4-D
Cl Cl
2,4,5-T
Cl Cl
2,3,6-TBA MCPA
CH3
H7C3 C3H7 N
NO2
NO2
H7C3 C3H7
N
NO2
NO2
的影响。细胞内Ca2+浓度过
amiprophosmethyl
高，聚合作用就不能发生。
SO2NH2
CF3
除草剂氨磺乐灵（oryzalin）、 氟乐灵（trifluralin）、苯胺
oryzalin
trifluralin
灵（propham）、氯苯胺灵 （chlorpropham）和甲基胺
莽草酸途径
莽草酸途径是植物 和微生物特有的氨 基酸代谢途经，用 于合成一些必须氨 基酸和次生性物质， 如类黄酮和花青 素。
作为诱导植物和微生物体内支链氨基酸(异亮 氨酸、亮氨酸、缬氨酸)生物合成过程第一阶 段的关键性酶，乙酰乳酸合成酶(acetolactate synthase, ALS) 催化2个丙酮酸形成乙酰乳酸 和CO2，或催化丙酮酸和α－丁酮酸形成乙酰 羟丁酸和CO2 ，因此ALS受抑制后支链氨基酸 合成受阻，进而造成蛋白质合成和植物细胞 有丝分裂停止。
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
metflurazon
氟啶草酮
CH3
（fluridone）
N Cl
苄氨灵
CF 3
（dichlomate）
Cl
O
Pyrichlor
difuron（EMD-IT 5914）
fluridone
氟草隆 （fluometuron） H 3C
CN
CF 3
N CH O O
H 3C
CH 3
N
N
H
磺酰脲类、咪唑啉酮类、磺酰胺类、嘧啶水 杨酸类除草剂的作用靶标都是ALS。
抑制蛋白质合成
肽链合成：游离氨基酸
与tRNA结合形成氨酰基 O tRNA，然后在mRNA的 ClCH 2C N
CH 2CH 3
引导下在核糖体上按一 定顺序连接成肽链。
CH 2
O
CH 2CH 3
氯乙酰氨类除草剂，如 甲草胺（alachlor）、
(CH3)2CH
O
NCSCH2CCl CHCl (CH3)2CH
(CH3)2CH O NCSCH2CCl CC2l
(CH3)2CH
EPTC
diallate
triallate
植物表面由蜡质保护。蜡质主要由酯（低级醇和高级 脂肪酸）和长链烷烃组成。可见高级脂肪酸是蜡质的 重要组份。任何干扰高级脂肪酸碳链延长的化合物都 会使植物失去保护层。
O NHC CH(3C)2H
O NHC CH(3C)2H
草灵（amiprophosmethyl）
阻止线粒体对Ca2+的吸收， 使细胞内Ca2+浓度上升，微
propham
Cl chlorpropham
管蛋白的聚合受阻。
其它抑制细胞有丝分 裂的除草剂还有磺草 灵（asulam）、燕麦 灵（barban）、甲黄 NH2 隆（chlorsulfuron）、 燕麦枯 （difenzoquat）。
（metamitron）; 尿嘧啶（uracil）：环草定（lenacil）, isocil
二苯醚类除草剂三氟消草醚（fluorodifen）的 作用位点（受体）被证实位于光系统Ⅱ（PS Ⅱ ）和质体醌（plastoquinone, PQ）之间。 该受体浸没于脂蛋白膜内。
除草剂分子与受体发生作用后改变了后者的电 位，使电子传递无法进行。
电子传递系统的作用有两个：
– 还原NADP+； – 形成跨膜的氢离子浓度梯度，为下一
步光合磷酸化系统的运作创造条件。
1. 作用于光合系统的除草剂
苯胺（aniline）：甲氯酰草胺（pentanochlor）, 敌稗（propanil） Benzothiadiazinone：苯达松（bentazon） 二苯醚（diphenylether）：三氟消草醚（flurodifen），除草醚
O
CH 2CH CH 2
ClCH 2C N
CH 2CH CH 2
CDAA
4. 抑制生长
细胞分裂 细胞生长 激素类除草剂
抑制细胞分裂
微管蛋白聚合：细胞有丝分
裂时形成的纺棰丝由微管球
NO2
蛋白（α和β微管蛋白）组成。
CH3 O PO
微管蛋白的聚合受Ca2+浓度
NH (CH 3)2CH
研究表明，除草剂只阻止乙酸基与长链烷烃的结合， 乙酸基与短链烷烃的结合不受影响，表明除草剂只对 特定延伸酶有抑制作用。
硫代氨基甲酸酯类除草剂还是脂肪酸脱氢反应的抑制 剂，这类除草剂还抑制不饱和脂肪酸，特别是亚麻酸 的生成。
不饱和脂肪酸合成
抑制氨基酸合成
草甘磷的作用方式是抑制莽草酸途径中催化莽草酸-3-磷酸 （shikimate-3-phosphate）和磷酸烯醇丙酮酸 （phosphoenolpyruvate）反应的5-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸
CF 3
N
Cl
O
norflurazon
OH
Cl
Cl
O
CH 2 O C NHCH 3
N Cl
dichlormate
pyrichlor
O CH 3 NHC N
CH 3
NH N
NH 2
difunon
fluometuron
aminotriazole
类胡罗卜素合成
类胡罗卜素有双重功能：一是为光合作 用吸收光能；二是作为光保护剂，防止 激发态的三体叶绿素和由其产生的单体 氧。
（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
OH
NO 2
CHC2H5
CH 3
NO 2
dinoseb
OH
NO 2
CH 3
NO 2 DNOC
碘苯腈（ioxynil） 溴苯腈（bromoxynil）
CN
CN
I
I
OH
ioxynil
Br Br OH
bromoxynil
CN
Cl
Cl
dichlobenil
O
O
S
NS C3F
O
O
perfluidone
除草醚（nitrofen）
Βιβλιοθήκη Baidu
精吡氟草灵（fluazifop-butyl）
双吡啶类的百草枯
（paraquat）和敌草 快（diquat），二苯
醚类除草剂乙氧氟草
醚（oxyfluorfen）与 PSⅠ电子传递链上的
铁氧化还原蛋白
（Ferredoxin, Fd）争 夺电子，使NADP+的 还原过程受到抑制。
这些除草剂可以渗入线粒体内膜，导致相应的底物氧化反应失控， 使细胞经济利用能量的特性丧失。
3. 生物合成抑制剂
类胡罗卜素 脂肪 氨基酸 蛋白质
抑制类胡罗卜素合成
氟草敏 metflurazon, SAN 6706)
CH 3
N
N
CH 3
CF 3
N
Cl
O
氟草敏 （norflurazon， SAN 9789）
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。
（5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate ）合成酶的活性：
COOH
PO
OH
OH
CH2
COOH
C
glyphosate OP
CH2
C
P
COOH
PO
O COOH
OH
shikimate3-phosphate
phosphoenolpyruvate
5-enolpyruvylshikimate phosphate 3-phosphate
抑制细胞生长
这类除草剂主要包括： 新燕灵 （benzoylpropethyl）、麦草氟甲酯 （flampropmethyl）、麦草氟异 丙酯（flampropisopropyl）、燕麦酯 （chlorfenpropmethyl）、 dichlofop-methyl。
这些除草剂抑制植株 顶端细胞的生长。使 之在生长竞争中失去 优势。
激素类除草剂
主要种类有：2，4-D、2，4，5-T、草芽畏（2，3，6-TBA）、 2甲4氯（MCPA）及其丁酸同系物2甲4氯丁酸（MCPB）。
这类除草剂模仿植物激素IAA的作用方式，但植物的受药量却是 IAA的1000倍左右，并且不如IAA容易代谢。
用这类药剂处理过的植物有过度生长现象。
CH 3 alachlor
吡唑草胺
（metolachlor）、毒草
O
胺（propachlor）、 ClCH 2C N
CDAA等可以抑制氨酰
CH
基tRNA的形成，从而阻
CH 3 CH 3
止多肽的形成。
p rop achlor
CH 3 O ClCH 2C N
CHCH 3 CH 2 CH 3 O CH 3 metachlor
用氟草敏（metflurazon）处理过的植物， 胡罗卜素前体八氢番茄红素 （phytoene）出现积累。
抑制脂肪合成
主要是一些硫代氨基甲酸酯类化合物，如， 茵草敌（EPTC）、燕麦敌（diallate）、燕麦 畏（triallate）等。
CH3CH2CH2 CH3CH2CH2
O NCSCH2CH3
除草剂的作用机理
作用于光合系统 作用于呼吸系统 生物合成抑制剂 生长抑制剂
抑制光合作用 抑制氨基酸合成 抑制类脂合成 抑制色素合成 抑制叶酸合成 干扰激素平衡 抑制细胞发育 破坏膜的完整性
光合光合作用的电子传递系统
光合作用的电子传递系统位于叶绿 体内类囊体的膜上。
用细胞分裂抑制剂处 理过的植物细胞会出 现巨型核以及终止于 有丝分裂不同阶段的 细胞形态。
SO2NHCOOCH3 asulam
NN CH3 CH3 difenzoquat
O NH C O CH2C CCH2Cl
Cl
barban
ON SO2NHCNH
N
chlorsulfuron
OCH3 N CH3
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。
CH2COOH O
Cl
CH2COOH
O
COOH
Cl Cl
Cl
CH2COOH O
CH3
Cl 2,4-D
Cl Cl
2,4,5-T
Cl Cl
2,3,6-TBA MCPA
CH3
H7C3 C3H7 N
NO2
NO2
H7C3 C3H7
N
NO2
NO2
的影响。细胞内Ca2+浓度过
amiprophosmethyl
高，聚合作用就不能发生。
SO2NH2
CF3
除草剂氨磺乐灵（oryzalin）、 氟乐灵（trifluralin）、苯胺
oryzalin
trifluralin
灵（propham）、氯苯胺灵 （chlorpropham）和甲基胺
莽草酸途径
莽草酸途径是植物 和微生物特有的氨 基酸代谢途经，用 于合成一些必须氨 基酸和次生性物质， 如类黄酮和花青 素。
作为诱导植物和微生物体内支链氨基酸(异亮 氨酸、亮氨酸、缬氨酸)生物合成过程第一阶 段的关键性酶，乙酰乳酸合成酶(acetolactate synthase, ALS) 催化2个丙酮酸形成乙酰乳酸 和CO2，或催化丙酮酸和α－丁酮酸形成乙酰 羟丁酸和CO2 ，因此ALS受抑制后支链氨基酸 合成受阻，进而造成蛋白质合成和植物细胞 有丝分裂停止。
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
metflurazon
氟啶草酮
CH3
（fluridone）
N Cl
苄氨灵
CF 3
（dichlomate）
Cl
O
Pyrichlor
difuron（EMD-IT 5914）
fluridone
氟草隆 （fluometuron） H 3C
CN
CF 3
N CH O O
H 3C
CH 3
N
N
H
磺酰脲类、咪唑啉酮类、磺酰胺类、嘧啶水 杨酸类除草剂的作用靶标都是ALS。
抑制蛋白质合成
肽链合成：游离氨基酸
与tRNA结合形成氨酰基 O tRNA，然后在mRNA的 ClCH 2C N
CH 2CH 3
引导下在核糖体上按一 定顺序连接成肽链。
CH 2
O
CH 2CH 3
氯乙酰氨类除草剂，如 甲草胺（alachlor）、
(CH3)2CH
O
NCSCH2CCl CHCl (CH3)2CH
(CH3)2CH O NCSCH2CCl CC2l
(CH3)2CH
EPTC
diallate
triallate
植物表面由蜡质保护。蜡质主要由酯（低级醇和高级 脂肪酸）和长链烷烃组成。可见高级脂肪酸是蜡质的 重要组份。任何干扰高级脂肪酸碳链延长的化合物都 会使植物失去保护层。
O NHC CH(3C)2H
O NHC CH(3C)2H
草灵（amiprophosmethyl）
阻止线粒体对Ca2+的吸收， 使细胞内Ca2+浓度上升，微
propham
Cl chlorpropham
管蛋白的聚合受阻。
其它抑制细胞有丝分 裂的除草剂还有磺草 灵（asulam）、燕麦 灵（barban）、甲黄 NH2 隆（chlorsulfuron）、 燕麦枯 （difenzoquat）。
（metamitron）; 尿嘧啶（uracil）：环草定（lenacil）, isocil
二苯醚类除草剂三氟消草醚（fluorodifen）的 作用位点（受体）被证实位于光系统Ⅱ（PS Ⅱ ）和质体醌（plastoquinone, PQ）之间。 该受体浸没于脂蛋白膜内。
除草剂分子与受体发生作用后改变了后者的电 位，使电子传递无法进行。
电子传递系统的作用有两个：
– 还原NADP+； – 形成跨膜的氢离子浓度梯度，为下一
步光合磷酸化系统的运作创造条件。
1. 作用于光合系统的除草剂
苯胺（aniline）：甲氯酰草胺（pentanochlor）, 敌稗（propanil） Benzothiadiazinone：苯达松（bentazon） 二苯醚（diphenylether）：三氟消草醚（flurodifen），除草醚
O
CH 2CH CH 2
ClCH 2C N
CH 2CH CH 2
CDAA
4. 抑制生长
细胞分裂 细胞生长 激素类除草剂
抑制细胞分裂
微管蛋白聚合：细胞有丝分
裂时形成的纺棰丝由微管球
NO2
蛋白（α和β微管蛋白）组成。
CH3 O PO
微管蛋白的聚合受Ca2+浓度
NH (CH 3)2CH
研究表明，除草剂只阻止乙酸基与长链烷烃的结合， 乙酸基与短链烷烃的结合不受影响，表明除草剂只对 特定延伸酶有抑制作用。
硫代氨基甲酸酯类除草剂还是脂肪酸脱氢反应的抑制 剂，这类除草剂还抑制不饱和脂肪酸，特别是亚麻酸 的生成。
不饱和脂肪酸合成
抑制氨基酸合成
草甘磷的作用方式是抑制莽草酸途径中催化莽草酸-3-磷酸 （shikimate-3-phosphate）和磷酸烯醇丙酮酸 （phosphoenolpyruvate）反应的5-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸
CF 3
N
Cl
O
norflurazon
OH
Cl
Cl
O
CH 2 O C NHCH 3
N Cl
dichlormate
pyrichlor
O CH 3 NHC N
CH 3
NH N
NH 2
difunon
fluometuron
aminotriazole
类胡罗卜素合成
类胡罗卜素有双重功能：一是为光合作 用吸收光能；二是作为光保护剂，防止 激发态的三体叶绿素和由其产生的单体 氧。
（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
OH
NO 2
CHC2H5
CH 3
NO 2
dinoseb
OH
NO 2
CH 3
NO 2 DNOC
碘苯腈（ioxynil） 溴苯腈（bromoxynil）
CN
CN
I
I
OH
ioxynil
Br Br OH
bromoxynil
CN
Cl
Cl
dichlobenil
O
O
S
NS C3F
O
O
perfluidone
除草醚（nitrofen）
Βιβλιοθήκη Baidu
精吡氟草灵（fluazifop-butyl）
双吡啶类的百草枯
（paraquat）和敌草 快（diquat），二苯
醚类除草剂乙氧氟草
醚（oxyfluorfen）与 PSⅠ电子传递链上的
铁氧化还原蛋白
（Ferredoxin, Fd）争 夺电子，使NADP+的 还原过程受到抑制。
这些除草剂可以渗入线粒体内膜，导致相应的底物氧化反应失控， 使细胞经济利用能量的特性丧失。
3. 生物合成抑制剂
类胡罗卜素 脂肪 氨基酸 蛋白质
抑制类胡罗卜素合成
氟草敏 metflurazon, SAN 6706)
CH 3
N
N
CH 3
CF 3
N
Cl
O
氟草敏 （norflurazon， SAN 9789）