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咯菌腈(luojunjing,不是gejunqing)作用机理详析

作者:赵占周 更新时间:2019-01-02

   咯菌腈,早已经是农资人很熟悉的一种种子处理剂了,但要说清楚它是怎样杀菌保护种苗的,恐怕知道的人不多。

 

   这还得先从生物体是如何感知外界刺激信号并作出反应的基本机理来说起。

 

   任何细胞生物在生长发育过程中都难免会遇到外部的诸如温度、光照、水分或营养等因素的突然增高或降低,甚至其它生物攻击所带来的各种刺激。通常,细胞会有一种自我应对平衡机制,把这些接收到的刺激逐步传递到细胞内的某个器官由对应的基因做出某种表达,来化解这些刺激所造成的损伤,进而忍耐生存下来。这种包括细胞从感应接收到刺激到告知细胞内部的某种基因做出应对的信号转导过程,就是所谓的信号转导通路。

 

 

   不同的生物对外界刺激信号转导的通路,也就是信号转导路线和方式不一样,人和高等动物最为复杂,真菌细胞之间也不一样,农业科学家研究最多的是HOG-MAKP信号通路和G蛋白信号通路。

酿酒酵母菌的信号转导机制叫做HOG-MAKP信号通路,当酵母菌感应到细胞膜外部高渗透压刺激信号以后会通过一系列的激酶把它传递给细胞质中的Hoglp蛋白,Hoglp蛋白随即进入细胞核内迅速启动多个基因合成甘油来平衡来自细胞膜外面的高渗透压,也就是通过甘油来降压。

 

   科学家们一直在寻找一种能够通过打断病菌细胞的信号转导通路而杀死它们的化合物,但都相继失败了。直到1964年从一种叫做延胡索假单胞菌(Pseudomonas pyrocinia)的细菌中分离出一种次生代谢产物--硝吡咯菌素。这种化合物对真菌有强烈的呼吸抑制作用,但和其它大多数生物制剂一样,见光易分解,不宜在田间使用。后来,科学家们就在这种化合物的基础上进行化学结构优化,以开发出更加实用的新产品。

 

   1972年一个叫做Van Leusen的人把硝吡咯菌素吡咯环上的3-位氯原子用氰基取代,变成3-氰基吡咯,一下子提高了该化合物的光稳定性。使其成为这类杀菌剂的先导化合物。当时的汽巴公司也就是现在的先正达,加大了这类杀菌剂的开发力度。

 

   1988年,汽巴公司得到了拌种咯,两年后咯菌腈被开发出来。

 

   拌种咯是作为种子处理剂,是第1个苯基吡咯类杀菌剂,但我国没有引进登记。

 

   大家印象最深最为熟悉的就是作为第2种苯基吡咯类杀菌剂的咯菌腈了。所以,今天我们就重点聊聊咯菌腈。

 

   首先,咯菌腈的化学结构式中带有吡咯环(吡咯环的英文是pyrrole ring,第一个单词的发音类似于,丕骆,所以翻译成汉语后的咯菌腈应该称之为luojunjing,而不是gejunqing),但其杀菌作用方式并不同于其起始化合物硝吡咯菌素所具有的呼吸抑制作用,而是通过打断病菌细胞HOG-MAPK信号转导通路,导致细胞内产生超高的渗透压,撑裂细胞。

 

   真菌在孢子萌发、芽管伸长的侵染过程中,会消耗超高的能量集中所有的精力,对其外界环境也是最为敏感的时候,菌体细胞内的各种酶类物质严阵以待处于蓄势待发状态,此时一旦有来自外界的高渗透压刺激,病菌细胞的HOG-MAPK信号转导通路就会快速地进行化解。此时,咯菌腈来了,HOG-MAPK信号转导被中断了,后果当然也就很惨了。

 

   于是,咯菌腈的作用效果就是抑制病原真菌的孢子萌发、芽管伸长和菌丝生长。

 

   其次,咯菌腈对光和水解的稳定性不错,光照半衰期为24.9小时,在pH值5~9的时候,70℃下也不发生水解。所以,咯菌腈成为长效保护种苗生长的种子处理使用,且包被在种子表面的咯菌腈成分大多数保留在种子表面或附近,建立起一个防止土传或种传性病菌侵染种苗的保护区,大约4%的施用量会穿透种皮提供对位于种子深层的病菌抑制。

 

   第三,咯菌腈的杀菌谱非常广,从镰刀菌、雪腐病菌、链格孢菌到立枯病菌、褐腐病菌等,除了卵菌之外的大多数植物病原真菌,都是咯菌腈的靶标。对咯菌腈最为敏感的植物病原真菌则是多种作物上根腐病的罪魁祸首之一,镰刀菌,包括禾谷镰刀菌、尖镰刀菌、黄色镰刀菌和腐皮镰刀菌;小麦、水稻和甜菜纹枯病的病原,立枯丝核菌;还有桃褐腐病菌、黑曲霉菌和灰霉菌,油菜菌核病菌对咯菌腈最为敏感,其EC50仅为0.002 mg a.i/L。

 

   第四,印象中,咯菌腈似乎都是应用于种子处理,但实际上,咯菌腈也可用于叶面喷雾来防治多种作物上的灰霉病、小麦雪腐叶枯病、桃褐腐病、番茄早疫病以及由链格孢菌、曲霉菌引起的各种果实和叶片上的病害。葡萄开花期用咯菌腈喷花蘸穗也已经是一项常规措施了。千万别忘了,它仅仅是保护性杀菌剂,没有内吸传导性,也没有治疗活性。

 

   第五,尽管咯菌腈对光和水解作用很稳定,但咯菌腈对人畜、鸟、蜜蜂和生态还是友好的,不过,对鱼和水蚤的毒性比嘧霉胺大。叶面喷施在葡萄上14天以后没有检测到有活性成分进入果皮和果肉。

 

   第六,咯菌腈的抗药性风险,FRAC把它划定为中等。但在生产使用的时候还是不要滥用为宜。

除了拌种咯和咯菌腈,美国陶氏益农的科学家们1996年还推出了通过打断真菌G蛋白信号通路的一种杀菌剂,苯氧喹啉。

 

   苯氧喹啉对小麦、葡萄等各种作物上的白粉病防效非常好,在谷物上可以保留长达42天的活性。苯氧喹啉虽然只对病菌的孢子萌发与附着胞的形成起到抑制作用,不具备治疗作用,但可以在植物体内随着导管进行系统性传导,因而成为全株性强有力的预防保护剂。

 

   但是,和咯菌腈比较起来,苯氧喹啉的命运不太好,我国没有登记,欧盟今年开始也不再批准苯氧喹啉的登记。

(来源:老赵说农技)

tag: 咯菌腈  种子处理剂  信号转导  拌种咯  HOG-MAPK  叶面喷雾  苯氧喹啉  

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