除草劑安全劑的應(yīng)用研究進(jìn)展

劉亞新++金晨鐘++李靜波

摘要 除草劑的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展為我國(guó)乃至世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)做出了巨大貢獻(xiàn)。除草劑使用的關(guān)鍵是提高選擇性，除草劑安全劑在提高除草劑的選擇性上起了重要作用。本文較為系統(tǒng)地介紹了除草劑安全劑類型，并展望了安全劑的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞 除草劑安全劑；類型；機(jī)理

中圖分類號(hào) S482.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2015）18-0155-03

Research Progress on Application of Herbicide Safener

LIU Ya-xin 1 JIN Chen-zhong 1，2 LI Jing-bo 1，2 *

（1 Key Laboratory of Pesticide Harmless Application，Hunan University of Humanities，Science and Technology，Loudi Hunan 417000；

2 Farmland Weed Control Technology and Application Collaborative Innovation Center，Hunan University of Humanities，Science and Technology）

Abstract The discovery and development of herbicide made great contributions to the agricultural production of our country and the world. Selectivity was the precondition of herbicide application and herbicide safeners played an important role in the selection of herbicides. This paper systematically introduced varieties，and the prospect of herbicide safeners.

Key words herbicide safener；type；mode of action

從發(fā)現(xiàn)到廣泛推廣應(yīng)用至今，除草劑為我國(guó)乃至是世界的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)做出了重大的貢獻(xiàn)。但由于除草劑的選擇性局限，使得除草劑不能在一些敏感作物中使用。為解決除草劑選擇性差的難題，除草劑安全劑應(yīng)運(yùn)而生。

除草劑安全劑（safener）又稱為解毒劑（antidote）或保護(hù)劑（protectant），簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，是指用來(lái)保護(hù)作物免受除草劑的藥害，從而增加作物的安全性和改進(jìn)雜草防除效果的化合物[1]。解決除草劑選擇性差的方法有2種：一是研發(fā)具有選擇性的常規(guī)除草劑；二是在除草劑中加入安全劑來(lái)增強(qiáng)除草劑的選擇性。但由于前者投入大、技術(shù)要求高、不確定性大，所以研究者傾向于利用安全劑來(lái)增強(qiáng)除草劑的選擇性。

1 除草劑安全劑的研究現(xiàn)狀

1947年Hoffmann發(fā)現(xiàn)，將2，4-D施加到之前用2，4，6-涕處理過(guò)的番茄，番茄不會(huì)產(chǎn)生藥害；將燕麥靈施加到之前用2，4-D處理過(guò)的小麥上，小麥不會(huì)產(chǎn)生藥害。Hoffmann認(rèn)為這并不是一種偶然現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)對(duì)這種相互關(guān)系的長(zhǎng)期研究，其于1962年首次提出了安全劑這一概念。經(jīng)過(guò)幾年研究，Hoffmann研發(fā)出了1，8-萘二甲酸酐（NA），NA是第一個(gè)安全劑，在向用NA處理過(guò)的玉米施用硫代氯基酸酯除草劑時(shí)不會(huì)產(chǎn)生藥害。NA于1972年被Gulfoil公司進(jìn)行商品化后投入市場(chǎng)使用。隨后有數(shù)百種具有安全劑作用的化合物被研究出來(lái)，目前有30余種已經(jīng)被商品化[2-4]。

2 除草劑安全劑的種類及應(yīng)用

根據(jù)化合物的結(jié)構(gòu)差異可以將除草劑安全劑分為磺酰脲（胺）類、二氯乙酰胺類、雜環(huán)類、萘酸酐類、肟醚類、殺菌劑類、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑類等。安全劑種類非常多，一部分安全劑已經(jīng)被商品化，其他安全劑的商品化也正在推進(jìn)中[5]。

2.1 NA

1969年，Hoffmann研究得出NA可以作為許多除草劑的安全劑的結(jié)論之后，Gulfoil公司于1972年將NA商品化之后推向市場(chǎng)。鄭伯霖等[6]對(duì)NA保護(hù)作物的機(jī)制進(jìn)行了深入研究。還有學(xué)者發(fā)現(xiàn)NA還可作為異惡草酮、苯磺隆、氟嘧磺隆、煙嘧磺隆等磺酰脲類除草劑的安全劑[7-9]。研究表明，煙嘧磺隆（0.04 kg/hm2）與特丁磷（9.8 kg/hm2）混合使用可使玉米芽鮮重降低85%，而加入NA（0.5%，w/w）后玉米芽鮮重僅降21%[8]。近來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，NA對(duì)抗性玉米的保護(hù)系數(shù)為3～4倍，對(duì)敏感性玉米的保護(hù)系數(shù)為7.5倍[10]。

2.2 二氯丙烯胺（dichlormid）

由美國(guó)Stauffer公司研發(fā)的安全劑二氯丙烯胺（N -二烯丙基-2，2-二氯乙酰胺）俗稱氯草烯安，是一種能夠解除與其結(jié)構(gòu)相似的除草劑，如乙草胺、異丙甲草胺、某些磺酰脲[10]對(duì)作物產(chǎn)生藥害的安全劑。用二氯丙烯胺對(duì)玉米使用8.96 kg/hm2的劑量處理后可顯著降低藥害。在配制菌達(dá)滅種衣劑、土壤處理劑時(shí)用二氯丙烯胺作為復(fù)配助劑可減少藥害。

2.3 解草酮（benoxacor）

Ciba-Geigy公司研發(fā)的安全劑解草酮（4-二氯乙?；?3，4-二氫-3-甲基-2H -1，4-苯并噁嗪）可作為異丙甲草胺、氯乙酰胺類等除草劑Emethenamid（SAN582H）的安全劑[11]。異丙甲草胺施加到玉米時(shí)若加入0.06～0.12 kg/hm2的解草酮作為安全劑可減少對(duì)玉米的藥害。

2.4 肟醚安全劑

Ciba-Geigy公司研發(fā)的商品名為Coneep的安全劑解草胺腈（cyometrinil，氰基甲氧基亞氨基苯乙腈）對(duì)異丙甲草胺等除草劑的解毒作用較二氯丙烯胺好。解草胺腈用作種衣劑可以減少異丙甲草胺對(duì)高粱和水稻的藥害。研究發(fā)現(xiàn)，解草胺腈也可以對(duì)膦酸磺酸酯產(chǎn)生的藥害有較好的解毒作用[12]。endprint

與解草胺腈有著相似功能的氟草肟[fluxofenim，4-氯苯基-2，2，2-三氟甲基酮肟（1，3-二氧戊環(huán)-2-基）甲基醚]和解草腈[oxabetrinil，α-（1，3-二氧戊環(huán)-2-基）甲氧基亞氨基苯乙腈]能夠提高異丙甲草胺、甲草胺等除草劑和選擇性減少對(duì)玉米的藥害。研究發(fā)現(xiàn)，向二甲酚草胺除草劑中加入解草腈和氟草肟時(shí)可在一定程度上減少對(duì)高梁的藥害[13]。

2.5 解草唑（fenchlorazole）

Hoechst公司開(kāi)研發(fā)的商品名為Puma的除草劑的有效成分為解草唑[1-（2，4-二氯苯基）-5-氯甲基-1H-1，2，4-三唑-3-甲酸乙酯]和噁唑禾草靈。適用于除小麥、黑麥中的一年生的禾本雜草。Puma為一種芽后除草劑，添加解草唑保護(hù)作物免受噁唑禾草靈藥害[14]。

2.6 解草啶（fenclofim）

Ciba-Geigy公司研發(fā)的安全劑解草啶（2-苯基-4，6-二氯嘧啶），在苗前處理種子可以減輕直播田丙草胺對(duì)水稻的藥害。商品名為Sofit的除草劑的主要成分為丙草胺和解草啶，加入解草啶后大大提高了Sofit對(duì)水稻的選擇性，Sofit可以用于防除水稻田中的鴨舌草、稗草、異型莎草等雜草，防除效果達(dá)到90%以上[11]。

2.7 吡唑解草酯（mefenpyr-diethyl）

AgrEvo公司研發(fā)的安全劑吡唑解草酯[1-2，4-二氯苯基-4，5-二氫-5-甲基-1H-吡唑-3，5-二甲酸二乙酯]與除草劑精噁唑禾草靈聯(lián)用能減少對(duì)小麥、黑麥、大麥等作物的藥害[14]。

2.8 解草胺（flurazole）

Ciba-Geigy公司和Monsanto公司研發(fā)的安全劑解草胺（2-氯-4-氟甲基-5-噻唑甲酸芐酯）常被用作種衣劑來(lái)減輕異丙甲草胺、乙草胺對(duì)高粱的藥害。同時(shí)，解草胺也可作為氟嘧磺隆、特丁磷、氟嘧磺隆對(duì)玉米的安全劑[10]。

2.9 解毒喹（Cloquintocet-mexyl）

Ciba-Geigy公司研發(fā)的安全劑解毒喹（5-氯-8-喹啉基氧乙酸-1-甲基已基酯）可以加強(qiáng)除草劑Clodinafop-propargyl在谷類作物中的解毒作用，從而達(dá)到增強(qiáng)Clodinafop-propargyl選擇性的目的[15]。

2.10 BAS145138

由BASF公司研發(fā)的安全劑BAS145138 [1-二氯乙?；?六氫-3，3，8-三甲基吡咯[1，2-a]嘧啶-6（2H）-酮]處理玉米種子可以減輕異丙甲草胺、乙草胺對(duì)玉米的傷害。BAS145138用作除草劑XRD2498的安全劑時(shí)具有良好的選擇性。向玉米中施用0.03 kg/hm2 XRD2498時(shí)可使玉米芽長(zhǎng)、芽鮮重、芽干重分別減少46%、41%、34%，若向XRD2498中加入0.4 kg/hm2 BAS145138后則只減少4%、6%、4%。

2.11 MON213900

Ciba-Geigy公司研發(fā)的安全劑MON213900[1-二氯乙?；?2，2-二甲基-5-（2-呋喃基）噫唑烷]與鹵代酰胺類除草劑同時(shí)施用時(shí)可減少對(duì)玉米的藥害。如向玉米中施用2 kg/hm2劑量的除草劑ClCH2CON（CH2CH2OCH3）時(shí)會(huì)產(chǎn)生藥害，但在加入0.5 kg/hm2的MON213900后其藥害明顯降低。另外，MON213900也能減少某些磺酰脲除草劑對(duì)玉米的藥害。

2.12 解草烷（MG2191）

匈牙利科學(xué)院化學(xué)中心研究院和Nitrokenia制藥廠研制的高效安全劑解草烷（2-二氯甲基-2-甲基-1，3-二氧戊烷）能夠提高硫代氨基甲酸酯、氯乙酰苯胺類除草劑的選擇性減輕對(duì)玉米的藥害[16]。當(dāng)用0.2 kg/hm2劑量MG2191與撲草滅、蘇達(dá)滅同時(shí)施用可保護(hù)作物免受藥害。

2.13 喹啉衍生物安全劑

近幾年，對(duì)新型安全劑喹啉衍生物的研究比較多，已發(fā)表20余篇專利文獻(xiàn)。喹啉衍生物可作為某些嘧啶類、環(huán)己二酮類、磺酰脲類、三嗪類等除草劑對(duì)小麥、玉米、大麥等作物的安全劑[14]。特丁磷與煙嘧磺隆混用對(duì)玉米的藥害能夠被5-氯喹啉-8-氧基乙酸酯緩解。

2.14 磺酰脲（胺）類安全劑

某些化合物本身是一種高效除草劑，但其也能用作其他除草劑的安全劑，如磺酰脲類化合物。研究發(fā)現(xiàn)，磺酰胺和磺酰脲可分別緩解某些磺酰脲除草劑對(duì)水稻、玉米的傷害[14]。

2.15 其他安全劑

研究者在研制新化合物作為安全劑的同時(shí)，還對(duì)一些植物源材料用作除草劑安全劑進(jìn)行了試驗(yàn)。2012年，李靜波[17]研究發(fā)現(xiàn)，川芎提取物針能夠降低精異丙甲草胺對(duì)水稻的藥害作用。2013年，趙建[18]的研究表明，花椒提取物能解除異丙甲草胺的脅迫，起到明顯保護(hù)水稻的作用。

3 除草劑安全劑的作用機(jī)理研究現(xiàn)狀

從1962年安全劑的概念被提出來(lái)之后，對(duì)于安全劑作用機(jī)理的研究也不斷深入。但由于安全劑種類較多且作用較復(fù)雜，因此安全劑對(duì)除草劑的解毒作用并無(wú)被廣泛接受的結(jié)論。但目前有幾種關(guān)于安全劑作用機(jī)理的假設(shè)：①安全劑通過(guò)上述過(guò)程的綜合而發(fā)揮保護(hù)效應(yīng)[19-23]。②安全劑干擾除草劑的吸收和傳導(dǎo)[17]。③安全劑促進(jìn)除草劑在作物中的代謝[24-30]。④安全劑與除草劑受體和靶標(biāo)位點(diǎn)之間的競(jìng)爭(zhēng)[17，20，26]；大多數(shù)的研究表明，多數(shù)安全劑通過(guò)增強(qiáng)作物對(duì)除草劑代謝保護(hù)作物免受除草劑藥害，其中谷胱甘肽軛合作用、羥基化作用是較為普遍的機(jī)制解釋[15]。

4 國(guó)內(nèi)外除草劑安全劑的發(fā)展前景

除草劑安全劑的研究是除草劑研究的一個(gè)新熱點(diǎn)，安全劑的研究為提高除草劑的選擇性具有重要價(jià)值。安全劑的研究具有非常廣闊的研究前景和開(kāi)發(fā)應(yīng)用市場(chǎng)。我國(guó)對(duì)安全劑的研究雖起步較晚，但已取得一些研究成果，還有很大的研究空間。對(duì)安全劑的進(jìn)一步研究方向是結(jié)合生物技術(shù)和化學(xué)從分子水平研究安全劑的解毒作用機(jī)制[31]。國(guó)外，Barrett猜測(cè)在不久的將來(lái)直接的基因分離也許變成例行常規(guī)，但要鑒別基因產(chǎn)品作用和評(píng)價(jià)它們對(duì)除草劑選擇性所作的貢獻(xiàn)仍將是困難的。endprint

綜上所述，安全劑的研究為提高除草劑的選擇性提供了一個(gè)新的途徑，對(duì)除草劑的應(yīng)用具有重要意義。在除草劑日益受到重視的今天，應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到安全劑的重要性及其應(yīng)用前景[32-33]。

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