草甘膦的作用机理与生物降解以及在作物田的应用.pdf

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1、杂草科学与环境及粮食安全草甘膦的作用机理与生物降解以及在作物田的应用周波陶波·(东北农业大学农学院植保系，哈尔滨黑龙江150030)摘要草甘膦作为除草剂开发已有30多年，是除草剂开发中最成功的品种之一，随着抗革甘膦转基因作物的出现和推广，草甘膦的使用必定会进一步扩大。本文棕述了近年来草甘麟的系草作用以及生物降解的机理的一些研究，并对除草剂在几种作物田的应用作出了初步的总结和叙述。关键词：草甘膦作用机理生物降解使用琳作物田草甘膦(glyphosate)化学名N(膦酸甲撑)甘氨酸，分子式(HO)2P(O)

2、CH2NHCH2COOH．是1971年首先由美国孟山都公司研制成功的，并于1974年作为除草剂在美国注册，成为广泛应用的除草剂．问世30多年来经久不衰．一直是世界上增长最快的农药，也是当今世界生产量最大的农药．也是全世界开发最成功的农药品种。目前草甘膦在全球的生产能力为30万吨以上，我国于1980年研制成功以后，经过20多年农药工业的飞速发展，现已成为除美国之外生产能力最大的国家，年生产能力达到6万吨以上，并成为我国主要的农药出口品种⋯。草甘膦是优秀的芽后灭生型除草剂可以防除如藜，苋菜等一年生杂草，而

3、且有着良好的内息传导性可以杀死有地下繁殖器官的恶性杂草如苣荬菜，苦菜，以及莎草，狼尾草，剪股颖等禾本科杂草，对旋花属，香蒲属也有着非常显著的防效．主要用于果园、茶桑、橡胶园、甘蔗园、森林和防火隔离带、边境防火道，以及铁路机场、仓库、河道、公路的除草和草原改良”I，在农田中应用一定的使用技术利用时差和位差也可以应用。由于开发除草剂品种耗资巨大美国盂山都公司利用生物技术从1988年进行抗草甘膦的大豆新品种培育，到1995年获得抗草甘膦大豆新品种。随着抗草甘膦转基因作物不断的商品化种植，草甘膦的使用范围和用

4、量也继续不断扩大，伴随而来的是丰厚的经济效益。1草甘膦的作用机理以及抗草甘膦作物机理1．1革甘膦的作用机理关于草甘膦的作用机制早在1972年Jaworski就报道了草甘膦抑制植物体内芳香族氨基酸的生物合成‘191，1980年，Steinrucken等证实了草甘膦抑制EPSP合成酶的活性口⋯。其作用机理主要是竞争性抑制莽草酸途径中催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)和3-磷酸莽草酸(S3P)合成5．烯醇式丙酮酸．3．磷酸莽草酸的5．烯醇丙酮莽草酸．3．磷酸合成酶(EPSP合成酶)。该合成酶是真菌、细菌、藻类、

5、高等植物体内芳香族氨基酸(包括色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸)生物合成过程中一个关键性的酶)。芳香族氨基酸的合成途径一从磷酸烯醇式丙酮酸(糖酵解中间产物)和赤藓糖．4．磷酸(五碳糖磷酸途径中间产物)开始，到合成莽草酸、分枝酸是植物和微生物所共有的。草甘膦抑制EPSP合成酶的活性导致分枝酸合成受阻，阻断芳香族氨基酸和一些芳香化合物的生物合成，从而扰乱了生物体正常的氮代谢而使其死亡。但这并不是草甘膦作用的唯一途径。早在1976Campbell年证明草甘膦对叶绿体亚微结构有影响，1983年Foley证明草甘膦抑制

6、核酸的生物合成。日本的松田昭一在1987年对草甘膦抑制叶绿体核糖体、叶绿体RNA及色素的形成等其他途径作出了详细的阐述，1986年我国首次发现草甘膦能抑制光合作用中·通讯作者。E．mail：botaol@163．coin．．364-除草剂机理和抗药性的光合磷酸化，而且对循环及非循环磷酸化均有抑制作用，然而对希尔反应不仅没有抑制作用，反而随浓度增加有所促进。草甘膦的其作用部位主要是抑制ATP酶的活性”】。苏少泉对草苗瞵的作用机理总结是(1)阻断植物体内芳香族氨基酸和某些由其参与合成韵维生素、生物碱、香豆

7、素、类黄酮、木质素、哼I哚衍生物、酚类物质等次生代谢物的生物合成。(2)导致3一磷酸莽草酸shikimate．3．phosphate)积累，每分子3一磷酸莽草酸的积累消耗一一分子磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)和一分子ATP而产生的能量消耗。(3)造成普通途径中间代谢物(尤其是磷酸化合物如NADP或shikimate-3一phosphate)积累，对植物产生毒性”1(苏少泉，1989)。上述各种机理都能说明草甘膦能够杀草的特性，但是任何单一的机理都对草甘膦的杀草机理完全诠释，所以笔者认为草甘膦进入植株体内的

8、去向是多条途径而不是单一的，一条主要线路是抑制EPSP合成酶，但是植株的死亡却是在这些机理的共同作用下导致了植株的死亡，所以草甘膦的作用机理还需要进一步的研究和探讨。1．2抗草甘膦作物的抗性机理根据草甘膦的作用机理针对EPSE合酶的特点，结合酶促动力学，植物对草甘膦的抗性机理为：采用突变或筛选的方法使植株产生对草甘膦不敏感或过量的EPSE合酶，使植物能够耐受正常的草甘膦使用量而不被杀死。根据这一机理，美国Monsanto等公司从鼠伤寒沙门氏菌及大肠杆菌(