Ugrás a tartalomhoz

Agrokémia és növényvédelmi kémia

Loch Jakab – Nosticzius Árpád

Mezőgazda Kiadó

Az acetil-CoA-karboxiláz enzimet gátló herbicidek

Az acetil-CoA-karboxiláz enzimet gátló herbicidek

A lipidek felépülése két szénatomonként acetil-CoA-ból történik. Azonban az acetil-CoA önmagában még nem elég reakcióképes, a malonil-CoA viszont már igen. Azaz az acetil-CoA egy CO2-molekulát felvéve karboxilálódik, az e folyamatot katalizáló enzim az acetil-CoA-karboxiláz (EC. 6.4.1.2.). Maga a karboxilációs folyamat két lépésből áll. Az első lépésben az ATP energiáját felhasználva a biotin koenzim teljes (apoenzimet is tartalmazó) formája, a biocitin veszi fel a CO2-ot karboxilcsoport formában. A következő lépésben a biocitin adja át a karboxilcsoportot az acetil-CoA-nak. Egy acetil-CoA és a már reakcióképesebb malonil-CoA reagál egymással CO2 leadása közben, négy szénatomos termék keletkezésével.

A malonil-CoA segítségével épülnek fel a zsírsavak, a karotinoidok és szteránvázas vegyületek. Ezen vegyületek hiánya a legfeltűnőbb az enzim gátlásakor, de a malonil-CoA-nak még más folyamatokban is van szerepe. Nem világos még, hogy a karboxilációs folyamat két lépése közül melyiket gátolják ezek a vegyületek. Két vegyületcsoport tartozik ide az ariloxi-fenoxi propionsavak és a ciklohexándion származékok. Úgy tűnik, hogy mindkét csoport kettős hatással rendelkezik.

Ugyanis e herbicidek a membrán polaritását is megszüntetik, azaz ha egy növényi sejtmembrán elektrokémiai potenciálja –100 mV értékű volt, ez diklófop vagy szetoxidim (ciklohexándion-származék) hatására lecsökken –30 és –50 mV közötti értékre. Az e szerekkel szemben rezisztens növény membránját is megvizsgálták, és azt tapasztalták, hogy a herbicid eltávolítása után csak a rezisztens növény membránja volt képes visszaállni az eredeti –100 mV körüli értékre. E potenciálváltozás oka még nem tisztázott.

Ariloxi-fenoxi-propionsav-származékok

E vegyületek általában egyszikű gyomokat irtanak, többnyire posztemergens alkalmazás mellett, kétszikű kultúrnövényben.

A diklofop-metil szelektív, szisztemikus herbicid, van kontakt hatása is. Főleg a levél köti meg, bár nedves talaj esetén a gyökér is képes felvenni valamennyit. Gyorsan áramlik a növényben. Vadzabot, vadkölest és más egynyári egyszikű gyomot irt kalászosokban. A kalászosok közül toxikus a zabra, a nem kalászosok közül a kukoricára és rizsre. Főleg búza-, cukorrépa-, szója-, burgonya-, borsókultúrákban használják magról kelő egyszikű gyomnövények ellen.

A fluazifop-butil szelektív, szisztemikus herbicid, a levél köti meg. Vándorol a növényben, és az egynyári és évelő egyszikű gyomok merisztéma részében akkumulálódik. Posztemergensen használják egyszikű gyomok ellen kétszikű kultúrákban.

A fluazifop-P-butil annyiban tér el, hogy csak az R formát tartalmazza, míg a fluazifop-butil vegyesen tartalmazza az R és S formát. Napraforgó-, cukorrépa-, burgonya-, lucerna-, szója-, bab-, borsókultúrában használatos.

A haloxifopot mind a levél, mind a gyökér abszorbeálja. Nagyon sok kétszikűkultúrában használják egyszikű gyomnövények ellen. Észterei használatosak, a metilészter R izomerje a ma használatos.

A fenoxaprop-etil kontakt és szisztemikus hatással rendelkező herbicid. Főleg a levél abszorbeálja, és a gyökérbe áramlik. Mind magát a fenoxaprop-etilt, amely az R és S formát egyaránt tartalmazza, mind a csak R formát tartalmazó fenoxaprop-P-etilt használják. Ez utóbbi hatékonyabb, kisebb dózis szükséges az eredményes hatáshoz. Egyszikű gyomokat irtanak sok kétszikűkultúrában (borsó, cukorrépa, burgonya, napraforgó stb.).

A quizalofop-etil szisztemikus herbicid, a levelek veszik fel, vándorlása után a merisztémaszövetekben halmozódik fel. Az egyszikű gyomnövényeket irtja kétszikűkultúrában, használják a hatékonyabb R formát tartalmazó quizalofop-P-etilt is. Használatos a csak R formát és az etilcsoport helyett a tetrahidrofurfuril csoportot tartalmazó quizalofop-P-tefuril is.

A klodinafopnak főleg a propargilalkohollal (HO-CH2-CCH) alkotott észterét használják, egynyári egyszikű gyomokat irt kalászosokban. Csak az R izomer használatos herbicidként.

A propaquizafop szisztemikus posztemergens herbicid. Mind a levél, mind a gyökér abszorbeálja. A kezelt növények 3–4 napon belül megszüntetik a növekedést, a fiatal szövetekben klorózisos tüneteket lehet észlelni, majd 10–20 nap alatt következik be a pusztulás. Egynyári és évelő egyszikű gyomnövények ellen használják sok kétszikűkultúrában. Csak az R izomer használatos herbicidként.

Ciklohexándion-származékok

A ciklohexándion-származék herbicidek egyik első képviselőjét, az alloxidim-Na nevű herbicidet sokáig mint karotinszintézis-gátlót tartották számon, mert szubletális dózisban használva ez volt a legjellemzőbb tünet. Tudva, hogy az acetil-CoA-karboxiláz enzimet gátolja, érthető a karotinszintézis gátlása, hiszen minden lipid képződéséhez szükséges a malonil-CoA. Nemcsak a zsírsavak, hanem a karotinoidok és szteránvázas vegyületek képződése is igényli a malonil-CoA létrejöttét. Nélküle nem képződhetne a karotinoidok és szteránvázas vegyületek szintéziséhez szükséges alapvegyület, a dimetil-allil-pirofoszfát vagy ismertebb nevén a prenil-pirofoszfát. Általában fűféléket irtanak kétszikűkultúrában.

Kivételt csak a tralkoxidim jelent, mert ezt egyszikűkultúrában, búzában, árpában hasznosítják a vadzab irtására. A másik négy esetében érvényes, hogy egyszikű gyomokat kétszikűkultúrákban irtanak. A kultúrák felsorolása túlságosan sok helyet igényelne, ezért csak neveiket és képleteiket tüntetjük fel.

A kukorica egyes fajtái szetoxidimmel szemben eltérően viselkedtek, voltak toleráns és érzékeny fajták. Mind a toleráns, mind az érzékeny fajta acetil-CoA-karboxiláz (ACC-ase) enzimét kivonva három herbicidre adott válaszát nézték meg, e három herbicid a kletodim, szetoxidim és tralkoxidim volt. A rezisztens kukoricából kinyert ACC-ase 3,7-szer, 77-szer és 12,8-szor volt rezisztensebb e három hibridre, mint az érzékeny kukoricából kivont ACC-ase enzim. A rezisztens ACC-ase háromszor több fehérjét tartalmazott, mint az érzékeny ACC-ase. Tehát az enzim eltérése eredményezi az eltérő érzékenységet. Azt is megnézték, mi az oka annak, hogy a diklofop-metillel szemben nem érzékenyek az egyszikű kalászosok (a zab kivételével) és számos kétszikű növény. Azt tapasztalták, hogy a rezisztenciának eltérő oka van. A kalászosok (a zab kivételével) rezisztenciája a gyors méregtelenítésen alapul, először az aromás magon egy hidroxilcsoportot hoznak létre e növények, majd e hidroxilcsoportot glükózzal kapcsolva nem toxikus termék jön létre. A kétszikűek ACC-ase enzime viszont érzéketlen a diklofop-metillel szemben. Kanadában a vadzab olyan biotípusát azonosították, amelyik érzéketlen mind a diklofop-metillel, mind a többi ACC-ase inhibitor herbiciddel szemben. Feltételezik, hogy a plazma membránon való átjutásban van eltérés az érzékeny és rezisztens vadzab között, mert a plazmamembrán-potenciálban mértek eltérést. Az itt felsorolt eredmények érzékeltetik a peszticidek cseréjének, új vegyületek létrehozásának szükségességét. Az új biotípusok megjelenése, a fajták eltérő érzékenysége megkívánja a peszticidek használatának folyamatos figyelését, illetve új peszticidek létrehozását.