Синтетические аналоги физиологически активных веществ. Гербициды

источник: Физиология растений - 3-е изд., М: 1988 г. // Лебедев С.И.

Все большее практическое применение получают синтетические химические препараты — аналоги фитогормонов, природных ингибиторов и гербициды.

При вегетативном размножении растений черенками используют стимуляторы роста. Обычно синтетические ростовые вещества применяют для обработки трудноукореияющихся черенков древесных пород. К таким стимуляторам роста относятся гетероауксин (C10H9O2N — β-индолилуксусная кислота), индолилмасляная кислота и другие физиологически активные вещества. Черенки с целью быстрого их укоренения перед высадкой в грунт погружают морфологически нижним концом в 0,005-0,02%-ный раствор гетероауксина на 12-24 ч.

Синтетические стимуляторы роста употребляют также в овощеводстве и садоводстве, чтобы уменьшить опадание завязи и плодов.

Синтетические физиологически активные вещества применяют и для борьбы с сорняками.

Используют соединения, действие которых на растительный организм проявляется в нарушении нормального хода физиологических процессов, — гербициды избирательного действия. По химическим свойствам эти препараты близки к элементам цитоплазмы или различным важнейшим продуктам обмена веществ в растении. Гербициды — органические соединения. Их молекулы нейтральны, поэтому они свободнее и быстрее проникают в ткани и клетки растений, чем соединения, имеющие заряд. Поскольку ткани растения несут положительный и отрицательной заряды, проникновение в них катионов и анионов затруднено. Гербициды растворяются в жироподобных соединениях — липоидах, содержащихся в клетках. Проникая в цитоплазму, они легко вступают с ней во взаимодействие, вызывая нарушение нормального хода физиологических процессов, в результате чего наступает гибель растения или его части.

Из гербицидов особого внимания заслуживают производные 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты — \(\ce{(C6H3Cl2)*O*CH2COOH}\) и 2-метил-4-хлорфеноксиуксусной кислоты — \(\ce{(CH3C6H3Cl)*OCH2COOH}\).

Значительное распространение получили препараты группы 2,4-Д, характеризующиеся чрезвычайно высокой биологической активностью. Введение незначительного количества препарата (даже меньше 1 мг) в растение вызывает существенные изменения физиологических процессов, прежде всего роста. В сравнительно небольшой концентрации гербициды группы 2,4-Д угнетают рост и вызывают гибель многих растений. Первый признак нарушения нормального роста растений, обработанных гербицидами, — скручивание листьев. Молодые листья после обработки их указанными препаратами замедляют или прекращают рост, новые листья имеют уродливую форму. У обработанных гербицидами растений искривляется верхушка стебля, рост ее, а также более старых частей стебля приостанавливается, в результате чего растение полегает; стебли в нижней части начинают разрастаться в толщину, покровные ткани растрескиваются, образуются различные бугорки, начинается загнивание.

Все это свидетельствует о том, что в растительном организме под влиянием гербицидов происходят глубокие изменения. Как показали наблюдения, под действием препаратов 2,4-Д угнетается фотосинтез, а дыхание, наоборот, резко усиливается, прекращается нормальное развитие растений, появляются различные аномалии в формообразовательных процессах, нарушаются углеводный и белковой обмены и ускоряются процессы распада сложных соединений на более простые.

Нарушение обмена веществ у растений объясняется тем, что под действием гербицида на цитоплазму активность определенных ферментов и направленность ферментативных реакций подвергаются глубоким необратимым изменениям, что приводит к аномалиям в жизнедеятельности растительного организма. Гербициды группы 2,4-Д уничтожают двудольные растения — горчицу долевую, лебеду, подмаренник, ярутку полевую и т. д., из многолетних двудольных — осот полевой, одуванчик, тысячелистник, хвощ полевой, цикорий дикий, молочай, полынь и др. Устойчивы к препаратам однодольные растения, в частности злаки. Причина неодинаковой реакции растений заключается в том, что разные виды, внешне даже близкие между собой, различаются по химическому составу, характеру и типу обмена веществ. Именно поэтому различные виды или одни и те же растения, но в разные фазы развития неодинаково реагируют на условия внешней среды — температуру, свет, влажность почвы и воздуха, концентрацию и состав питательных веществ и т. д.

Реакция растений на препараты 2,4-Д зависит от их строения и формы. Злаки с их узкими и почти вертикально расположенными листьями, покрытыми восковым налетом, значительно труднее смачиваются, чем двудольные растения с широкими, почти горизонтально расположенными листьями. Препарат применяют чаще всего в фазе кущения культуры. В этот период двудольные сорняки в основном еще не окрепли, легко гибнут от небольших доз гербицида, а злаковые культуры уже достаточно развиты и не реагируют на применяемые дозы препарата. Посевы рекомендуется обрабатывать в ясный солнечный день при температуре воздуха не ниже 12-15°С. В результате действия гербицидов гибнет 70% сорняков, увеличивается урожай.

Применяют в качестве гербицидов производные триазина — симазин — 2-хлор-4,6-бис-(этиламино)-симм-триазин и атразин — 2-хлор-4-этиламино-6-изопропиламино-симм-триазин.

Симазин проникает в растение через корневую систему, поэтому его вносят в почву. Он токсичен для многих сорняков и культурных растений в начальные фазы их роста и развития.

Симазин и атразин токсически действуют на реакцию Хилла, митоз, синтез трикарбоновых кислот и др. Считают, что у устойчивой к симазину кукурузы наблюдается быстрый его распад в результате взаимодействия с 2,4-диокси-7-метокси-1,4-бензоксазин-3-ОН, который содержится в растениях. Химическая прополка посевов с применением гербицидов показала высокую экономическую эффективность этого метода борьбы с сорняками.

Известно свыше 1000 соединений с гербицидными свойствами. Для борьбы с сорняками используется около 200. Работы по изучению и созданию новых гербицидов продолжаются.

Исследования молекулярных механизмов действия гербицида диурона — действующее вещество NN-диметил-N`-(3,4-дихлорфенилмочевина), мишенью которого являются светозависимые реакции растительной клетки, показали, что он блокирует перенос электрона между двумя пластохиноновыми компонентами ЭТЦ: хиноновым акцептором Q и пластохиноном в фотосистеме II. Диурон и другие гербициды-антифотосинтетики подавляют те или иные реакции мембранного светового периода фотосинтеза в хлоропластах, действуя на реакции высокоупорядоченной системы мембран этих пластид.

Гербициды системного действия группы 2,4-Д подавляют фосфоенолпируваткарбоксилазу в растениях с С4-фотосинтезом. Имеются гербициды, действующие на дыхание митохондрий, ядерный аппарат клетки, биосинтетические процессы.

Поделиться: