Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Арилоксикарбоновые кислоты

10.11.2018

Широкий поиск регуляторов роста среди арилоксикарбоновых кислот в 1930-х гг. привел в 1941 г. к созданию 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты (2,4-Д), обладающей высокой гормональной и гербицидной активностью. В посевах зерновых их высокая физиологическая активность обусловлена присутствием заместителей в параположении кольца, причем самыми эффективными заместителями оказались галогены. Препараты этой группы в зависимости от дозы оказывают стимулирующее, фитотоксическое или гербицидное действие. Они являются избирательными гербицидами системного действия, поступая в растение через надземные органы и корневую систему. Несмотря на то что чувствительность растений к 2,4-Д при поступлении через корневую систему в десятки, а иногда и в сотни раз выше, применяют его по всходам, так как при внесении в почву требуются более высокие нормы расхода. Через надземные органы (кутикулу, устьица) лучше прониают масляные растворы, эфиры, а через корни — водные растворы. При этом максимум препарата поглощается в первые 5—6 ч после обработки, поэтому дождь через сутки после обработки не снижает эффективности гербицида. Оптимальная температура для проявления гербицидного действия — 18—20 °C. В сухую жаркую погоду и при низких температурах 2,4-Д действует слабо.

Визуально наблюдаемое гербицидное действие проявляется быстро. Уже через несколько часов после обработки останавливается рост растений, скручиваются черешки и молодые побеги, утолщаются стебли, образуются придаточные корни.

Избирательность арилоксикарбоновых кислот объясняется различиями в проницаемости, скорости передвижения к месту действия, удержании раствора на поверхности растений, интенсивности сорбции, метаболизма или выделения через корни, неодинаковой реакцией клеток на гербицид.

Устойчивость определяется, видимо, суммой факторов, препятствующих концентрированию гербицида в местах конечного действия, причем доля участия каждого из слагаемых у разных растений неодинакова. Избирательность действия гербицида проявляется в случае, когда сумма факторов устойчивости у одного вида растений значительно выше, чем у другого.

В тканях устойчивых растений быстро образуются малоподвижные конъюгаты действующего вещества с глюкозой, аминокислотами, полипептидами, белками. Устойчивость к гербициду снижается в ряду: рожь > пшеница > рис, ячмень > овес > кукуруза. Чувствительны к этим гербицидам многие двудольные сорняки, кроме ромашки непахучей, горцев, звездчатки, тысячелистника, горчицы, пикульника, льнянки, подмаренника. Устойчивы также однолетние и многолетние злаковые (однодольные) сорняки. Производные феноксипропионовой кислоты эффективны против ряда двудольных сорняков, устойчивых к 2,4-Д (подмаренник, звездчатка, щавель, ромашка, крапива, дымянка). Зерновые культуры более устойчивы к производным пропионовой кислоты, поэтому применять их можно в более ранние сроки. Особое место в этой группе занимают производные 2-пиридилоксиуксусной кислоты, поскольку они эффективны не только против двудольных сорняков, устойчивых к 2,4-Д, но и против многолетних корнеотпрысковых сорняков (вьюнок полевой).

Проникновение в растения галоидфеноксикислот происходит в несколько этапов. Первый этап проникновения представляет собой диффузию через кутикулу листа, скорость которой сравнительно мало зависит от факторов внешней среды и определяется величиной градиента концентрации гербицида между наружной и внутренней поверхностями кутикулы. Из всех производных галоидфеноксикислот наиболее легко проникают через кутикулу сложные эфиры, которые здесь же гидролизуются, так что плазма-леммы достигает высвободившийся при гидролизе кислотный остаток. На втором этапе галоидфеноксикислоты преодолевают плазмалемму, причем скорость этого процесса зависит от наличия АТФ, образующегося при фотофосфорилировании. Поступление галоидфеноксикислот в клетку способствует снижению их концентрации во внутренних слоях кутикулы и тем самым оказывает влияние на скорость диффузии через кутикулу.

Высокая скорость проникновения галоидфеноксикислот через листья является важным, но не единственным условием проявления их фитотоксичности. В опытах при помощи поверхностно-активного вещества удалось в 10 раз повысить количество поглощенной листом 2,4-Д, однако это не сопровождалось адекватным усилением гербицидного действия, поскольку основная часть вещества не перемещалась за пределы обработанного гербицидом листа.

По флоэме 2,4-Д передвигается со скоростью 10—100 см/ч, сопоставимой со скоростью оттока продуктов фотосинтеза, которую принято считать равной 40—60 см/ч. Передвижение 2,4-Д прекращалось при 0 °C, а повышение температуры в физиологических пределах приводило к постепенному его ускорению. Транспорт гербицида по флоэме почти прекращался в темноте из-за блокирования фосфорилирования.

Поглощенные листьями галоидфеноксикислоты следуют за потоком продуктов фотосинтеза, направляясь к меристемам, активно растущим и дифференцирующимся клеткам. Возможен как базипетальный, так и акропетальный транспорт гербицида, причем соотношение определяется видом сорняка, фазой его развития, погодными условиями. Так, 2,4-Д, неоднократно применявшаяся для обработки вьюнка полевого вплоть до завершения фазы цветения, всегда перемещалась и базипетально, и акропетально (в зависимости от расположения обработанного листа), причем акропетальный транспорт преобладал. После окончания цветения основная часть гербицида устремлялась в корни (базипетально), преодолевая расстояние до 170 см по вертикали. Однако известны и такие растения, например мать-и-мачеха, в которых гербицид вне зависимости от фазы развития передвигался и акропетально, и базипетально. Вместе с тем в хвоще полевом 2М-4Х на протяжении всего вегетационного периода передвигался акропетально, в результате чего в корнях гербицид не накапливался. При повышении влажности воздуха преобладал базипетальный транспорт, тогда как при понижении влажности до 20% — акропетальный. Интересная тенденция отмечена при изменении температуры воздуха. При 21 °C 2,4,5-Т в проростках мескита передвигался главным образом базипетально, а при 29 °C — и базипетально, и акропетально, а при 38 °C преобладал акропетальный транспорт гербицида.

Попадая в клетки камбия, перицикла и флоэмной паренхимы, галоидфеноксикислоты в гербицидных дозах индуцируют изодиаметрическое растяжение, а затем и деление клеток. Активность РНК-полимеразы при этом возрастает, синтез ДНК и особенно РНК сильно ускоряется. Накопление массы слабодифференцированных паренхимных клеток приводит к пролиферации тканей стебля и корня, флоэма и эпидермис повреждаются, затрудняя транспорт питательных веществ. Одновременное накопление 2,4-Д приводит к сдвигу баланса эндогенных стимуляторов роста (прежде всего ауксинов и цитокининов), нарушению дифференциации клеток, а затем и формированию своего рода «раковых тканей». Возникновение меристематических очагов, играющих роль мощных «центров мобилизации», способствует истощению листьев за счет ускоренного оттока питательных веществ.

Для проявляения гербицидного эффекта не меньшее значение имеет ингибирование ряда метаболических процессов в меристематических и растущих растяжением клетках, что приводит к их отмиранию или образованию деформированных листьев и репродуктивных органов.

Галоидфеноксикислоты оказывают многообразное влияние на дыхательный метаболизм. Вызываемый гербицидами ускоренный синтез нуклеиновых кислот, деление клеток и пролиферация тканей осевых органов, повышая потребность этих тканей в питательных веществах и АТФ, способствует интенсификации окислительного фосфорилирования и ускоренному оттоку углеводов из листьев. Вместе с тем по мере накопления в меристематических и растущих растяжением клетках гербициды ингибируют процессы окислительного фосфорилирования, повреждают мембраны и даже дезинтегрируют митохондрии. В результате тормозится транспорт электронов и синтез АТФ.

Галоидфеноксикислоты в сублетальных дозах не являются ни эффективными, ни специфическими ингибиторами фотосинтетических процессов. Так, интенсивность фотосинтеза у люпина не снижалась даже при дозах 2,4-Д, на 50% подавляющих рост растений. Их гербицидное действие не связано с вмешательством в реакции фотолиза воды, фотосинтетического фосфорилирования или ассимиляции CO2. При обработке растений повышенными дозами гербицидов ИФ снижается за счет закрытия устьиц, торможения оттока продуктов фотосинтеза (в том числе за счет повреждения флоэмы), а также повреждения клеток мезофилла, которое может сопровождаться разрушением хлоропластов.

Торможение процессов поглощения веществ корнями под действием 2,4-Д проявляется очень быстро. Так, погружение корней проростков горчицы на 45 мин в раствор 2,4-Д с концентрацией 10в-3 M подавляло на 82% поступление 14С-глицина. 2,4,5-Т и ДНФ оказывали такое же действие на поглощение этой аминокислоты корнями, что может указывать на разобщение реакций окислительного фосфорилирования. Об этом же свидетельствуют опыты, в которых поглощение нитратов отделенными отрезками корней пшеницы чрезвычайно сильно тормозилось добавленной в инкубационную среду 2,4-Д. Интенсивность дыхания корней при этом не изменялась. Под влиянием сублетальных концентраций 2М-4Х в надземных органах томатов (особенно в верхушках) резко снижалось содержание N, P и К. Спустя 3 ч после обработки 2,4-Д содержание серы в апексах и черешках листьев фасоли было в 2—3 раза ниже, чем у контрольных растений. Еще через 21ч уже все надземные органы растений отличались от контроля пониженным содержанием 35S. Поступление 45K и 36Cl вначале активизировалось, а через 24—48 ч после обработки заметно отставало от контроля. Обеднение подземных органов чувствительных растений элементами минерального питания в результате обработки 2,4-Д отмечено на многих культурах.

Таким образом, гербицидный эффект складывается из реализации гормональной и ингибиторной активности галоидфеноксикислот. Если гормональная активность этих веществ локализуется главным образом в «потенциальных» меристемах, то ингибиторная — в делящихся и интенсивно растущих клетках. Характер реакции различных тканей определяется их компетентностью и уровнем концентрации галоидфеноксикислот.

Наряду с основными направлениями гербицидного действия могут проявляться многочисленные побочные эффекты, являющиеся следствием реализации активности галоидфеноксикислот в местах конечного действия или результатом применения этих веществ в чрезмерно высоких концентрациях.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: