磺酰脲类除草剂的专利有400多项,已商品化的有氯磺隆、甲磺隆、氯嘧磺隆、苄嘧磺隆、胺苯磺隆、苯磺隆、氟胺磺隆、玉嘧磺隆、氟啶磺隆、噻磺隆、啶嘧磺隆,吡嘧磺隆等[3 ]。我国研发的具有自主产权的高效磺酰脲类除草剂有南开大学开发的单嘧磺隆和湖南化工研究院开发的甲硫嘧磺隆[4]。
1.2 磺酰脲类除草剂特点
磺酰脲类除草剂的基本结构由3部分组成,即由活性基团、疏水基团芳基和桥(兼电子传递基团)所组成。
1.2.1 超高活性和低剂量
磺酰脲类除草剂通过对植物体内的乙酰乳酸合成酶(ALS)的抑制,从而阻碍支链氨基酸(缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸)生物合成,抑制植物细胞的分裂和生长。 除草活性与其抑制ALS抑制高度相关。 由于抑制ALS活性所需外源物质质量浓度极低,磺酰脲类除草剂以极低剂量(约2~75 g/hm2)表现出卓越的除草活性,为传统除草剂的100~1 000倍。
1.2.2 低毒性
动物体内缺乏支链氨基酸(缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸)的生物合成途径,从植物产品中获得。因此以抑制此类氨基酸生物合成作为靶标的除草剂,对动物的安全性很高[5],LD50≥5 000 mg/kg。
1.2.3 高选择性
等科学家阐明了磺酰脲类除草剂具有选择性的机理。不同植物对除草剂代谢能力、途径和降解水平差异很大,表现出的敏感度不一样。同种除草剂在敏感植物体内比在相对抗性植物体内的代谢和降解速度相对缓慢得多,从而在敏感植物内发挥活性。如氯磺隆在小麦植株内代谢很快,半衰期为2~4 h,而在敏感植物体内半衰期>24~48 h。
1.2.4 对环境友好
所有的磺酰脲类除草剂都容易在土壤中发生化学水解和微生物降解,半衰期为1~8周。其电离和水解可在水和土壤中进行。此类除草剂属非挥发性弱酸,pKa在3.3~5.2之间。在任何正常的土壤pH值下,磺酰脲类除草剂脲桥上的氮都可以发生电离,形成中性分子和阴离子态分子。
2 磺酰脲类除草剂的作用机理
磺酰脲类农药为选择性内吸传导型除草剂,易被植物的根、叶吸收,在木质部和韧皮部传导,它能够抑制植物体内至关重要的乙酰乳酸合成酶( ,ALS)也称为乙酰羟酸合酶( ,AHAS)的活性,从而抑制带支链氨基酸如缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸的生物合成,导致底物α-丁酮的积累,阻碍细胞分裂期间DNA 的合成,使有丝分裂停止,细胞不能正常生长,最终达到除草目的。ALS 酶是植物、真菌和细菌细胞内支链氨基酸生物