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分析激素類除草劑未來發展 |
來源:好農資招商網 2015-1-19 |
在1942年2,4-滴的發現,揭開了有機選擇性除草劑新領域,開創了近代化學除草的新紀元。而苯氧羧酸類除草劑的迅速發展及大量使用,使其成為數十年來久盛不衰的一類除草劑。 從合成激素類化合物2,4-滴衍生出一系列其他品種,這些物質是除草劑品種發展中第一類具內吸性、傳導性強、廣譜的苯氧羧酸類選擇性除草劑。此后,在其啟示與誘導下,相繼開發出其他激素類除草劑,如以麥草畏(dicamba)為代表的苯甲酸類以及吡啶類化合物等。 2,4-滴廣泛使用己達70余年,而麥草畏也已達50余年,它們具有殺草譜廣、選擇性強、用量低、安全等特點,被廣泛用于禾本科作物,特別是麥類作物田防除一年生以及多年生闊葉雜草,而如何將其應用于大豆和棉花等雙子葉作物田則是一個需要解決的重要問題。近年來,隨著生物工程技術的進步,特別是轉基因抗除草劑技術的迅速發展,為2,4-滴等在雙子葉作物田的應用開辟了一個重要途徑。 12,4-滴 2,4-滴已在全球74個國家取得注冊登記,在近代農業及雜草治理中發揮著重要作用。這主要是因為它具有廣譜及能與許多除草劑品種混用,雜草對其抗性頻率低特性。雖然2,4-滴大面積應用已70余年,但對其產生抗性的雜草種類僅有30種。2,4-滴作用于若干植物受體而活化植物代謝過程,即植物體內對多靶標發生影響,因此雜草對其產生抗性十分緩慢。 在2,4-滴類使用中,酯結構的揮發與飄移是造成敏感作物受害的一個重要問題,特別是短側鏈高揮發性酯類,如丁酯更為突出。為解決這一問題,陶農科公司最近開發出2,4-滴新劑型——Colex-D的膽堿鹽類。此制劑含有季銨鹽,它與銨鹽及酯類的差別在于:化學穩定、揮發性很低、可改進顆粒分布,能極大限度降低霧滴飄移,提高對非靶標植物與環境的安全性。這種劑型是新的Enlist雜草防除系統的重要成分,它改進了抗草甘膦雜草如牽牛、豚草、三裂葉豚草、苘麻、藜和莧等的防除效果。Colex-D技術是Enlist系統中的工具,使農民利用揮發性非常低的2,4-滴膽堿鹽類新劑型,大大減輕或避免2,4-滴對敏感作物的傷害。 轉基因抗草甘膦作物的廣泛種植及草甘膦的大規模應用,導致草甘膦選擇性壓力增強,從而造成抗草甘膦雜草增多及雜草群落變化。到目前為止,已有19種雜草對草甘膦產生抗性,因而在草甘膦抗性作物種植中,需要另一作用機制除草劑作輔助,而既抗草甘膦又抗2,4-滴作物的創制就顯得十分必要。 對細菌中的芳氧基鏈烷酸酯雙加氧酶(AAD)的研究表明,此類酶能夠有效地降解2,4-滴。同時還發現,其中若干酶還能分解其他廣泛應用的芳氧苯氧丙酸類除草劑品種。AAD-1裂解防除禾本科雜草的芳氧苯氧丙酸類除草劑,AAD-12作用于吡啶氧乙酸激素類除草劑如綠草定(triclopyr)與氟草煙(fluroxypyr),含有AAD-1基因的轉基因玉米對2,4-滴與芳氧苯氧丙酸類除草劑具有顯著抗性,將AAD-12基因導入大豆中,可有效地防除抗草甘膦闊葉雜草。此外,此種轉基因抗2,4-滴棉花與大豆還能抗御苗后莖葉噴霧的其他作用機制除草劑,這說明,AAD轉基因植物對包括2,4-滴在內的重要類型除草劑有抗性。陶農科公司將開發第1代具3基因的抗除草劑(2,4-滴、草甘膦與草銨膦)大豆,它們將結合于Enlist雜草防除系統中。 2麥草畏(dicamba) 麥草畏已用于防除玉米與小麥田的闊葉雜草50多年。在開發抗麥草畏大豆與棉花品種以前,麥草畏僅限定于這些作物播種前與收獲前應用。麥草畏應用廣泛、價格便宜,對環境友好、殺草譜廣、無土壤殘留、對動物毒性很低或無毒,為進一步擴大其使用范圍,創制了轉基因抗麥草畏作物。從麥草畏降解細菌PseudomonasmaltophiliaD1-6中分離出了單加氧酶基因DMO,在細菌中此酶系統含有3種麥草畏O-脫甲基化酶成分。此種酶系統作為一種電子傳遞鏈從NADH通過還原酶最終成為DMO。在雙子葉植物中,DMO的表達將麥草畏轉變為3,6-二氯水楊酸(DCSA),使其喪失活性。 以擬南芥(Arabidopsisthaliana)、番茄與煙草作為模式系統來檢驗DMO基因的表達,結果證明大多數雙子葉植物如煙草對麥草畏十分敏感,使用0.28kg/hm2與0.56 kg/hm2劑量處理就會產生嚴重藥害,而含有DMO的轉基因煙草植株用5.6kg/hm2(10~20倍推薦劑量)僅有極少數植株發生輕微藥害。許多轉基因番茄和大豆等植物能夠完全抗御5.8kg/hm2以上劑量麥草畏處理。這表明,單一復制及表達的DMO基因能夠降低雙子葉植物對麥草畏的敏感性。 雖然麥草畏用來防除大多數雜草已經數10年了,但有時仍會產生藥害,而轉基因編碼DMO基因的玉米不管苗前或苗后處理均對麥草畏的耐性提高,處理劑量可高達27 kg/hm2,這遠遠超過推薦最高劑量0.56kg/hm2。目前,抗麥草畏與草甘膦的大豆正在開發中,商品化后就可用麥草畏與草甘膦有效防除抗草甘膦雜草及其他各種雜草。 3今后的發展 目前,開發除草劑新品種面臨諸多困難,投資顯著增多,環境壓力大大加大,開發時間愈加延長。在此形勢下,一些跨國農藥公司逐步將精力轉投入轉基因抗除草劑作物的研究與開發。對于抗草甘膦作物如大豆、玉米與棉花,在美國、加拿大、阿根廷和巴西等眾多國家基本上已經普及,所以這些國家更注重于草甘膦抗性雜草的產生、分布及危害加劇。今后,作為草甘膦抗性作物的補充與完善,抗激素類除草劑以及其他重要除草劑作物的研制,特別是多抗性作物的創制將會引起極大的重視。今后5~7年將進一步開發與推廣種植以多抗性為主的作物,如陶農科公司的DHT,即2,4-滴+芳氧苯氧丙酸類除草劑品種,2,4-滴+草銨膦等,其中DHT+草甘膦抗性的結合在2012年開始用于SmartStax玉米,2013年用于大豆,2015年用于棉田除草。孟山都公司開發的抗麥草畏大豆,在苗后能安全使用麥草畏,預計2015年商業化種植。目前,還在開發抗麥草畏+草銨膦大豆。此外有抗草甘膦大豆及抗HPPD(對羥基苯基丙酮酸雙氧化酶抑制劑)大豆及抗芳氧苯氧羧酸類除草劑玉米和Glytol(抗草甘膦)+HPPD+LL(抗草銨膦)等3種除草劑抗性的作物。 |
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