病害是葡萄栽培中最大的障碍之一,杀菌剂也就成为葡萄上经常使用的东西。杀菌剂杀菌的机理有两个,一个是多位点杀菌,比如铜制剂、硫磺和有机硫制剂等,相当于一杆猎枪,一打一大片;另一个杀菌机理是选择性单位点或叫做单靶标杀菌,就像是目前的导弹一样,瞄准病菌细胞上的某一个位点开火,精准打击。
在单位点选择性杀菌剂中,有一大类杀菌剂的作用靶标是病菌细胞中与能量有关的部位,统称为氧化磷酸化抑制剂,就是干扰病菌的能量代谢。没有了正常的能量,等同于低血糖症,最终瘫痪致死。
细胞内的能量以两种形式存在,一种是比较稳定的高分子物质,比如植物通过光合作用合成或动物直接取食食物得到的脂肪、蛋白质和淀粉等,它是能量的储存形式;另一种是活跃但不稳定的ATP,它是能量的供应形式,直接满足细胞生长发育过程中对能量的需求。比如ATP促使氨基酸、糖和脂肪酸等较小的有机物质合成为大分子的蛋白质、淀粉和脂肪,这样等同于把能量储存起来。等到需要的时候,这些高分子化合物中的能量通过呼吸作用逐渐释放出来,以ATP的形式供应细胞内各种代谢活动。
ATP的全称是腺嘌呤核苷三磷酸,简称三磷酸腺苷。ATP脱去磷酸根,把能量(大约7.37卡)释放出来以后变成ADP,腺嘌呤核苷二磷酸,简称二磷酸腺苷。反过来,ADP吸收能量以后转换成ATP。
呼吸产生ADP,所以适度的运动才会释放出体内储存的一部分能量,身体会更健康。植物、动物和微生物也是如此。呼吸是氧化分解过程,需要有氧气的参与。呼吸也是一个能量逐渐释放的过程。这个过程实际上也是呼吸底物——脂肪、蛋白质和淀粉,在有氧条件下的脱氢和电子传递运动的过程。在电子传递过程中把能量释放出来并最终形成ADP。
氧化磷酸化抑制剂类杀菌剂,就是通过抑制呼吸过程中的电子传递来杀菌的。
真菌细胞呼吸作用中的电子传递过程,涉及到四大类生化物质,分别叫做复合体Ⅰ、复合体Ⅱ、复合体Ⅲ和复合体Ⅳ,还有一个氧化磷酸化偶联过程。
复合体Ⅰ又叫做NADH脱氢酶复合物,或NADH-CoQ复合物,位于线粒体膜的内侧,是线粒体内最大的蛋白质复合体。通过对NADH酶的氧化和对辅酶Q的还原,驱动一对电子和4个质子(氢离子)传递到线粒体膜间隙。哒螨灵、唑螨酯、唑虫酰胺等就是通过干扰这一过程的机理来杀虫杀螨的。杀菌剂中,如今只有日本一家公司在1994年注册了一种用于观赏植物上防治白粉病与锈病的杀菌剂氟嘧菌胺,但销量一直不大。
复合体Ⅱ又叫做琥珀酸脱氢酶,或琥珀酸-CoQ复合物。大致过程是琥珀酸脱氢酶催化2个电子经过FAD、Fe-S传递给辅酶Q,生成能量但不伴随氢离子的泵出。抑制这类复合物的杀菌剂简称为SDHI类,目前世界上登记的这类杀菌剂已经超过了20种,且这几年还在增加。比如噻呋酰胺、啶酰菌胺、氟唑菌酰胺、吡唑萘菌胺、氟吡菌酰胺等,是近些年越来越广泛应用于果树、蔬菜和大田作物上的更优秀的杀菌剂。
这几年炒的最为火热的吡唑醚菌酯就是通过干扰复合体Ⅲ上细胞色素c的Qo位点,也就是Cyt b基因来打乱线粒体中的能量传递的,所以这类杀菌剂又叫做QoI杀菌剂(醌外抑制剂)。嘧菌酯、醚菌酯、肟菌酯以及噁唑菌酮、咪唑菌酮和苯氧菌胺等都属于这类杀菌剂。这类杀菌剂也是特别多,目前全球已经有20种,其中我国研发的有六七种。
复合体Ⅲ上细胞色素c的Qo位点上还有一个基因,叫做豆球蛋白结合子。巴斯夫开发的唑嘧菌胺就是以这个基因为靶标来破坏卵菌纲真菌的。
在复合体Ⅲ的细胞色素c上还有一个位点叫做Qi位点,氰霜唑的作用靶标就在这,所以这类杀菌剂叫做QiⅠ杀菌剂(醌内抑制剂),吲唑磺菌胺也属于这类杀菌剂。
复合体Ⅳ又叫细胞色素c氧化酶,主要功能是将电子从细胞色素c传递给氧分子,每传递一对电子,从线粒体的基质中摄取4个氢离子,其中2个用于水的生成,另2个跨膜转移到膜间隙。如今还没有干扰这一进程的杀菌剂开发。
在蛋白质、淀粉和脂肪等呼吸底物的氧化磷酸化分解过程中,也就是ATP的生产过程中,还需要一个反应,就是氧化和磷酸化的偶联作用,细胞中,只有氧化和磷酸化这两大进程衔接在一起才能生成ATP。有一大类杀菌剂就是通过抑制这一反应来杀菌的,叫做氧化磷酸化解偶联剂。比如,氟啶胺、乐杀螨、敌螨普等。三苯基锡类杀菌剂也是通过干扰氧化磷酸化中ATP的合成杀菌的。
总之,以真菌线粒体中的呼吸系统为靶标来实施杀菌防病的杀菌剂,类别很多,是我们在葡萄病害防控中经常使用的杀菌剂。有必要了解这些杀菌剂的基本性质,以更好更合理的使用。
表1 琥珀酸脱氢酶抑制剂类杀菌剂一览表
化学结构类别 |
通用名称 |
特点与防治对象 |
苯基苯甲酰胺 |
麦锈灵(benodanil) |
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氟酰胺(flutolanil) |
内吸性杀菌剂,抑制病菌生长和穿透侵染垫层。对花生、蔬菜、水稻、核果类和观赏植物上的丝核菌类病害、立枯病、早疫病、雪腐病、褐斑病、锈病有效。对多硫化钙和波尔多液不相容 | |
灭锈胺、担菌宁(mepronil) |
内吸杀菌,对担子菌引起的病害有效。对水稻纹枯病、小麦根腐病和锈病、梨树锈病、棉花立枯病有效。耐雨水冲刷,对人、畜、鱼类安全 | |
苯基氧代乙基噻吩酰胺 |
异丙噻菌胺(isofetamid) |
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吡啶基乙基苯甲酰胺 |
氟吡菌酰胺(fluopyram) |
拜耳开发的杀菌剂(露娜森)、杀线虫剂(路富达) |
呋喃甲酰胺 |
甲呋酰胺(fenfuram) |
杀菌剂,种子处理防治麦类散黑穗病 |
氧硫杂环己二烯酰胺 |
萎锈灵(carboxin) |
杀菌剂,种子处理防治麦类黑粉病和散黑穗病,以及水稻、棉花、花生等作物上丝核菌引起的秧苗病害 |
噻唑羧酰胺 |
噻呋酰胺(thifluzamide) |
杀菌剂,尤以对丝核菌引起的纹枯病、白绢病等有效。葡萄上用于防治白腐病 |
吡唑-4-甲酰胺 |
苯丙烯氟菌唑(benzovindiflupyr) |
广谱性杀菌剂,单独或与其他成分复配,叶面喷雾或土壤处理,防治小麦全蚀病和白粉病、玉米小斑病、花生黑斑病、马铃薯早疫病和黑痣病、多种作物的炭疽病和灰霉病等 |
联苯吡菌胺(bixafen) |
内吸杀菌,对担子菌、子囊菌和半知菌引起的多种病害有效 | |
氟唑菌酰胺(fluxapyroxad) |
巴斯夫开发,和其它成分复配,防治多种作物上的多种病害。比如和吡唑醚菌酯复配防治葡萄灰霉病 | |
吡唑萘菌胺(isopyrazam) |
先正达力作,用于防治高等真菌引起的病害 | |
inpyrfluxam |
住友开发,用于多种作物,防治葡萄白粉病和苹果黑星病等 | |
氟唑菌苯胺(penflufen) |
拜耳开发,欧盟用于马铃薯种薯处理 | |
吡噻菌胺(penthiopyrad) |
日本三井开发,用于多种作物上防治高等真菌引起的病害 | |
氟唑环菌胺(sedaxane) |
先正达开发的种子处理剂 | |
氟唑菌酰羟胺(pydiflumetofen) |
先正达开发,尤其对灰葡萄孢菌、核盘菌、棒孢菌效果突出 | |
啶酰菌胺(boscalid) |
巴斯夫开发,防治灰霉病的常规药剂 |