基本介紹
- 中文名：除草劑安全劑
- 外文名：Safener
- 又稱：解毒劑或保護劑
- 作用：保護作物免受除草劑的藥害
- 優點：提高作物的耐藥性
- 發現時間：1947年
研究歷程,作用機制,
研究歷程
除草劑安全化現象最早發現於1947年，當時Hoffman偶然發現用2，4-D處理過的番茄，以後接觸到除草劑2，4-D的液霧不會產生藥害。進一步研究表明，用2，4-D葉面處理後，能保護小麥免受燕麥靈（barban）的藥害。然而，這種桔抗機制不可能開發利用，因為用2，4-D種子處理的結果證實對小麥有藥害，而葉面噴灑處理則對靶標雜草的活性降低。儘管這些初次探索失敗了，Hoffman認為這些相互作用關係具有潛在的意義，因而他建立了檢測化合物是否具有安全劑活性的篩選程式，並於1962年首次提出了安全劑概念。幾年後，他提出了第一個安全劑—萘二甲酸酐（NA）作為保護玉米免受流代氨基甲酸酯除草劑的藥害，其效果足以商品化。1972年Gulf公司介紹此藥，並以商品名“Protect”進入市場。起初，NA是作為種子處理安全劑使用開發的，用於降低EPTC對玉米的藥害，而現在知道NA還可有效地降低多種不同除草劑對多種作物的藥害。以後的IS年中，一些安全劑商品化方面不斷發展。最具成功的是1973年原Stauffer公司開發了由Pallos等提出的二氯乙酸胺類安全劑R－25788（dichlormid），可使玉米免受硫代氨基甲酸酯或EPTC的藥害。Ciba－Geigy公司開發的CGA－43089可使異丙甲草胺（metolachlor）用於高粱地除草。由於酸胺類除草劑丙草胺對水稻有藥害，Ciba－Geigy公司又開發了安全劑CGA－123407。並將兩者混和成製劑成功地用於直播稻田。
NA和dichlormid的成功引起了許多化學公司的探索研究，目標是發現對其所有權產品有保護作用的安全劑。這些研究的目的是與重要作物雜草除草劑的結合，動用經典的篩選方法檢測先導化合物。這種研究途徑導致Ciba－Geigy公司發現了肟醚類安全劑：解草胺腈（Cyometrinil）、解草腈（Oxabetrinil）和肟草安（Fluxofenin），Monsanto公司發現2、4-一二取代基噻唑羧酸酯類如解草安（Flurazole）。
作用機制
4種假說來解釋其作用
儘管安全劑保護作物免受除草劑毒害的作用機制迄今尚無定論，但有人提出了4種假說來解釋其作用的模式：（1）安全劑可能幹擾除草劑的吸收和輸導；（2）安全劑可能與除草劑受體和靶標位點競爭；（3）安全劑加強除草劑在作物中的除解；（4）以上幾種作用模式的結合。結構活性論（QSAR）和谷脫甘肽軛合論是兩種最為普遍的機制解釋。
Stephenson等在測定
Stephenson等在測定了大量醯胺類衍生物對丙草丹的解毒效應的基礎上，提出了相似結構活性聯繫理論（QSAR）。他們指出：安全劑的結構與活性密切相關，和除草劑結構相似的物質具有較好的解毒活性，如和硫代氨基甲酸酯除草劑結構非常相似的N，N－二取代二氯乙醯胺衍生物是玉米免受這類除草劑傷害的最有效的安全劑。對於安全劑dichlormid，StePhenson等認為：最具活性的是N，N一二取代基-2，2-二氯乙醯胺，並且二氯乙醯胺生物活性要大於一氯和三氯取代物。此外，Yenne等利用計算機進行計算機輔助分子模型設計（CAMM）研究後發現，安全劑分子結構的特徵官能團對於解毒效應至關重要，化學結構的某些變化將會導致安全劑解毒活性的喪失。最近報導的苯基磺醯脲類可以保護作物免遭磺醯脲類除草劑的傷害，也進一步豐富了相似結構活性理論。
然而對於像NA和EPTC這種典型解毒效能的情況，QSAR理論和CAMM研究都不能給予滿意的解釋。Lay和Casida提出了谷胱甘肽軛合作用機制論。他們指出：硫代氨基甲酸酯除草劑在植物體內首先轉變成亞機，而亞碸的毒性更強，安全劑則是通過增進還原型谷胱甘肽（GSH）含量及提高谷胱甘肽-S-轉移酶（GST）的活性；他們推斷這些變化是軛合和解毒EPTC的代謝物——EPTC亞碸所必需的，否則這種代謝物會對玉米產生藥害。StePhenson和Ezra通過研究發現：結構與EPTC非常相似的氯乙醯胺類化合物的解毒作用可能是提高了化合物本身代謝及EPTC代謝所需的底物或酶的活性。Dichlormid在玉米體內本身不與GSH軛合，但它的類似物CDAA（2-氛-N，N－二－2-烯丙基乙醯胺）作為EPTC的安全劑有很好效果，它在玉米體內提高了GSH水平和GST活性後，本身與谷胱甘肽軛合。另外，幾種被安全劑處理而拮抗活性的咪唑啉酮和磺醯脲類除草劑能與葡萄糖進行軛合，Kreuz等報導安全劑解草酯能增強小麥體內芳氧基苯氧基丙酸酯類除草劑塊草酸的葡糖基化作用；同樣，安全劑BAS145138被發現能強化玉米體內羥基化氯嘧磺隆的葡糖基化。然而安全劑對這些反應過程的作用至今還不明確。
Cronwald等分離定性
Cronwald等分離定性了玉米和高粱中谷胱甘肽-S-轉移酶（GST），並確定了安全劑對玉米和高粱中GST的影響。研究證實：安全劑的作用包括了除草劑解毒酶的引入。Fuerst等將篩選的安全劑和除草劑用於小麥實驗，分離了小麥中數種GST的引入，表明它們決定了解毒代謝是安全劑選擇的基礎，安全劑的作用加速了除草劑的代謝。
儘管在過去的十幾年中，除草劑安全劑作用機制的研究已引起人們的廣泛注意，然而確切的作用機制仍未闡明。大量的研究表明安全劑的作用並非一種機制運行，可能是一系列過程的綜合。但種種假說，還需要更多、更有說服力的工作證明。
