ALS抑制剂

乙酰乳酸合成酶抑制剂乙酰乳酸合成酶（ALS）抑制剂一、ALS抑制剂研究现状1978年杜邦公司报道了DPX－4189的合成及除草活性的研究后，新类型，新品种的除草剂不断出现，现已探明它们为：二、定义乙酰乳酸合成酶(AcetolactateSynthase——ALS)存在于植物生长过程中，它能以高度专一性和极高的催化效率催化丙酮酸为乙酰乳酸，从而导致支链氨基酸的生物合成。ALS抑制剂是除草剂通过抑制ALS而破坏植物体内缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的合成。抑制ALS靶标的发现对除草剂的发展具有重要意义，这不但发现了高活性的除草剂，而且由于这一靶标不涉及人和动物，因此这种除草剂对人和动物十分安全。三、ALS抑制剂的作用机制ALS抑制剂是通过抑制植物体内的ALS酶活性以阻止支链氨基酸的生物合成,导致蛋白质的合成受到破坏,从而使植物细胞的有丝分裂停止于Gl阶段的S期(DNA合成期)和G2阶段的M期,干扰了DNA的合成,细胞因此不能完成有丝分裂,进而使其本体生长停止而死亡,最终达到杀死生物个体的目的。四、ALS抑制剂的作用模式但现有的ALS抑制剂中没有一种抑制剂与ALS的辅助因子(FAD、TPP和Mg2+)、天然底物(丙酮酸钠和α-酮基丁酸)或是变构因子(缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸)等在化学结构或其他方面表现出明显的相似性,因此ALS抑制剂和ALS的结合部位可能不是酶的催化或调节功能性部位。Schloss等用“非功能部位抑制剂”来描述它们之间的作用模式。五、ALS抑制剂的特点（一）、用药量少。传统除草剂每公顷用药量以公斤计，ALS高效除草剂每公顷用药量以克计，多用10g左右就增加用量几倍甚至几十倍，对作物肯定会造成明显的影响。（二）、在不同的环境条件下的表现不同，特别受土壤的PH值土壤的质地和降雨量影响较大。1、在偏碱性条件下，降解很慢会危及后茬的敏感作物。土壤质地和降雨量影响着除草剂的移动性。一般在有机质含量高、粘性土壤中移动性小，反之移动性大，所以在低洼地带作物极易受害。（三）、不同的作物以及同一作物的不同品种对其敏感性有很大的不同。（四）、抗药性问题，由于作用于ALS的除草剂靶标单一，连续使用易产生抗药性，并且作用于ALS的除草剂存在着交互抗性的问题。如果合理轮用作用机理不同的除草剂，能显著延缓抗药性的产生。六、ALS抑制剂的发展方向植物ALS抑制剂不仅会向高效、低毒、高选择性方向发展,而且随着三维构效关系研究的深入和分子设计水平的提高,必将出现更多的结构新颖的、优良的ALS抑制剂。七、几种ALS抑制剂的除草剂品种在选择性除草剂中，抑制乙酰乳酸合成酶的除草剂是发展最快、品种最多、市场最大的一大类除草剂。从化学结构分，此类除草剂主要有磺酰脲类、咪唑啉酮类、嘧啶并三唑类、水杨酸嘧啶类等。从20世纪80年代磺酰脲类除草剂问世后，此类除草剂已成为仅次于草甘膦类除草剂、位居第二的除草剂系列，也在选择性除草剂中占居首位。主要磺酰脲类除草剂的品种及市场自从第一个磺酰脲类除草剂问世以来，目前已有近40个品种商品化，其中销售额最高的为烟嘧磺隆，达1.85亿美元，而销售额在1亿美元以上的还有苄嘧磺隆、甲磺隆、砜嘧磺隆、碘甲磺隆等共5个品种。八、磺酰脲类除草剂由于磺酰脲类独特的功能，使人们热衷于对此类除草剂的开发，并不断有结构新颖的品种问世。除了上述碘甲磺隆、甲酰胺磺隆、甲磺胺磺隆以及三氟啶磺隆等4个在21世纪上市的品种外，还有韩国化学所开发的IKI1145及巴斯夫公司开发的三氟甲磺隆(tritosulfuron)等品种。我国也创制了一些磺酰脲类除草剂，其中有南开大学元素有机所研制的单嘧磺隆和单嘧磺酯，以及湖南化工研究院研制的甲硫嘧磺隆。例一：苯磺隆:tribenuron-methly1、物化性质①、又名DPX-L5300、ExpressTM、巨星、阔叶净。②、本品为白色固体，无味，熔点141℃，蒸气压3.6×10-5帕/25℃。③、溶解度：甲醇为3.39，醋酸乙酯为17.5，丙酮为43.8，乙腈为54.2。④、水溶度：pH4.0为28，pH5.0为50，pH6.0为280mg/l。⑤、对温血动物的毒性很低，对野生动物及鱼类的毒性低。2、作用机制內吸性除草剂，通过植物的根、茎、叶吸收后，迅速传导，抑制乙酰乳酸合成酶(ALS)的活性，阻碍缬氨酸与异亮氨酸生物合成，造成生长受抑制，植株在1-3周内死亡。在正常情况下，施药后经60天，可以安全种植各种作物，因而适于在多熟地区的麦田应用。3、施用技术苯磺隆用于小麦、大麦等作物地防治田蓟、繁缕、播娘蒿、藜、蓼、反枝苋、田芥及宝盖草、麦家公等对2，4-滴有抗药性的阔叶杂草，每公顷有效用量10-20g在作物出苗后、杂草幼龄阶段喷药，加入非离子型表面活性剂能提高杀草活性。苯磺隆在土壤中的持效期一般不超过30天，因而对轮作中各种后茬作物无害。例二、苄嘧磺隆：bensulfuronmethyl1、物化性质①、又称农得时(Londax)②、毒性：对人畜低毒。大鼠急性口服LD50＞5000毫克/公斤，兔急性经皮LD50＞2000毫克/公斤。鱼毒小，对鸟和蜜蜂低毒。③、剂型10%可湿性粉剂。特点:是选择性内吸传导型稻田除草剂。能有效防治1年生及多年生阔叶杂草和莎草，能被杂草根、叶吸收并传到其他部位。对水稻安全，使用方法灵活。适用范围：适用于稻田防除1年生及多年生阔叶杂草和莎草。使用方法:1.水稻秧田和直播田播种后至杂草2叶期以内均可施药。防除1年生阔叶杂草和沙草，每亩用10%可湿性粉剂20-30克，对水30公斤喷雾或混细潮土20公斤撒施。施药时保持水层3-5cm，持续3-4天。2、水稻移栽田移栽前后3周均可使用，但以插秧后5-7天施药为佳。每亩用10%可湿性粉剂20-30克，防除多年生杂草并兼除稗草，药量可提高到30-50克。保水层5cm施药，可对水喷雾，亦可混细土撒施，保持水层3-4天，自然落干。注意事项:1.苄嘧磺隆对2叶期以内杂草效果好，超过3叶效果差。2、对稗草效果差，以稗草为主的秧田不宜使用。3.喷雾器具使用结束后要冲洗干净。例三、磺酰脲类除草剂新品种——玉嘧磺隆玉嘧磺隆（rimsulfuron）系杜邦公司于20世纪80年中期发现并开发成功的磺酰脲类除草剂新品种，1992年在欧洲注册用于玉米，1995年在美国注册用于马铃薯与玉米，1997年在我国注册作为玉米苗后除草剂开始推广使用。它是近年来开发的众多磺酰脲类除草剂新品种中经较突出的品种之一。1、主要特点（1）生物活性高，杀草谱广，每公顷用量5-20g可有效的防除大多数阔叶与禾本科杂草；（2）使用范围广，可用于玉米、马铃薯与番茄等作物；（3）毒性低，在环境中易消失，在土壤中斗衰期短，对轮作中各种后茬作物安全。2、物化性质①、玉嘧磺隆原药为白至棕黄色，无明显气味②、熔点176-1780C③、水解溶度（250C）：未缓冲蒸馏水10mg/L,pH7.0的缓冲水730mg/L④、饱和蒸气压1.5×10-6Pa（250C）,pKa4.1,Kow0.034（250C,pH7.0）⑤、玉嘧磺隆的毒性很低3、吸收、传导与作用机制玉嘧磺隆通过幼牙与叶片被植物吸收，在木质部与韧皮部传导，通过抑制支链氨基酸生物合成中第一阶段的酶——乙酰乳酸合成酶（ALS）而造成杂草死亡。其药害症状：喷药迅速抑制生长，最早症状产生于植物分生组织，敏感和禾本科杂草植株矫化，阔叶杂草失绿、组织坏死，最终死亡。药害是缓慢发生的，从杂草出现受害症状至相干株死亡约需8–12d。4、代谢作用与选择性：在植株内代谢作用速度的差异是玉嘧磺隆的选择性原因，玉米代谢迅速，半衰期1h，而每感杂草如假高粱、反枝苋、马唐等代谢作用缓慢，半衰期相应为38，48与27h，药害与半衰期之间有很好的相关性。5、施用技术①、作物与用量玉嘧磺隆芽前土表处理或苗后早期喷用于玉米、马铃薯与番茄等作物防除大多数阔叶与禾本科杂草，用量5-15g/hm2,它防除阔叶杂草的效果优于禾本科杂草，与其它磺酰类除草剂品种不同的是，玉嘧磺隆是防除龙葵的有效除草剂；甜玉米不同品种对玉嘧磺隆的反应存在着显著差异。②、表面活性剂与混用玉嘧磺隆苗后早期使用时，非离子型表面活性剂及植物油在提高其杀草活性中起重要作用，HLB12-17、形成湿润凝胶雾滴沉积的非离子型表活性剂可使玉嘧磺隆生物活性提高10倍，其用量为喷液量的0.1-0.25%，乙氧基脂肪胺的增效作用最好，它具有非离子与阳离子特性，通常，每公顷喷液量142L，表面活性剂0.1-0.25%能最大限度发挥玉嘧磺隆生物活性。此外，双功能氧化酶抑制剂胡椒基丁醚（PBO）由于阻止除草剂在杂草体内的代谢并促进吸收，故作为玉嘧磺隆的增效剂使用，而尿与硝酸铵也有增效作用。玉嘧磺隆的可混性很强，用于玉米田可与莠去津、烟嘧磺隆、噻磺隆、嗪草酮、异丙甲草胺等混用，杜邦公司已生产出苗后用混剂Ultin(玉嘧磺隆+噻磺隆，50+25%)与BASIS-Gold(烟嘧磺隆+玉嘧磺隆+莠去津，1.34+1.34+82.44%)。用于玉米与马铃薯进行牙前土表处理时，玉嘧磺隆可与嗪草酮（1：8）、乙草胺、异丙甲草胺、利谷隆、二甲戊乐灵、茵达灭（EPTC）等混用。