除草剂安全剂的研究进展概况

作者  唐剑峰，吴建挺，袁 雪

1 除草剂安全剂的发展历史

1947年，Otto Hoffman在喷施2,4-二氯苯氧乙酸后发现，2,4-二氯苯氧乙酸蒸汽对番茄造成药害，但喷施2,4,6-三氯苯氧基乙酸后，番茄没有出现药害症状。Hoffman发现除草剂的这种影响后，开始研究能够保护农作物免受除草剂伤害的化合物。他最初引入“除草剂解毒剂”来描述这类化合物，但在医学中解毒剂用以治疗人类中毒，“除草剂解毒剂”只能预防药害而不能治疗已经发生的药害，故该概念被多方质疑。因此，“除草剂安全剂”随之而生，并被业内逐步认同。

第1个商用除草剂安全剂1,8-萘二羧酸酐（NA）于1969年被成功研发。NA可以保护玉米及高粱免受醚苯磺隆、苄嘧磺隆、砜嘧磺隆等多种除草剂的药害。第2个除草剂安全剂二氯丙烯胺（dichlormid）于1972年被美国史托福石化公司（现先正达）合成。二氯丙烯胺可以保护玉米、水稻、小麦、草坪免受乙草胺、丁草胺、异丙甲草胺、茵草敌等除草剂的药害。1973年，第1个除草剂与安全剂组合的商品化除草剂品种Eradicane （茵草敌+二氯丙烯胺）面世。

随后，除草剂安全剂的开发和利用受到美国、德国、日本、俄罗斯、加拿大等科技强国的关注与重视。新型除草剂安全剂的创制、应用技术探索、作用机制研究等发展迅速，陆续研发出解草胺腈、解草酮、解草烷、双苯噁唑酸、环丙磺酰胺等安全剂，并进行推广应用。现有30余种除草剂安全剂品种及其与除草剂的商品化组合物投入生产实践应用中，保护水稻、小麦、玉米、高粱等禾本科作物，大豆、棉花等阔叶类作物。

2 除草剂安全剂的分类

除草剂安全剂的研制与使用技术探索已成为除草剂研究领域中不可或缺的部分。有资料显示，在2011年约有30%的玉米和谷物田除草剂产品都含有安全剂，在约6%的水稻田除草剂中添加了安全剂。80%安全剂的市场份额被拜耳、巴斯夫、先正达及科迪华4家农化巨头占据。

按作用机制与方式可将安全剂分为分解型、结合型、补偿型和颉颃型。分解型安全剂可以分解除草剂或除草剂有毒产物使其活性丧失。结合型安全剂可以与除草剂或其有毒产物结合以减少或消除除草剂对作物的损害。补偿型安全剂需要人为供给，以减少或消除除草剂的使用造成作物缺少某一种营养成分而产生的药害。颉颃型安全剂，某些除草剂复配或混用有拮抗作用，是拮抗型安全剂的研发基础。

根据除草剂安全剂化合物结构进行分类，常见类型有二氯乙酰胺、羧酸衍生物、肟醚类、三唑类、噻唑羧酸类、二氢吡唑二羧酸类、二氢异噁唑羧酸类、芳基磺酰基苯甲酰胺类、杂环类等。其代表性品种及相关信息详见表1。

3 除草剂安全剂的作用机制

除草剂-植物-安全剂体系间相互作用复杂，不少国内外学者在几十年间对其作用机制做了大量研究，但至今尚无明确定论。总结现有研究成果，除草剂安全剂缓解药害的作用机制主要形成了4种不同假说。第一，安全剂与除草剂竞争靶标位点；第二，安全剂影响除草剂的吸收与迁移；第三，安全剂影响作物体内的除草剂代谢；第四，多种作用机制的协同作用。

3.1 安全剂与除草剂竞争靶标位点

部分安全剂和除草剂具有相似的化学结构，因此有学者猜测，在作物体内安全剂与除草剂存在竞争关系。两者争夺有限的作用靶标位点，安全剂能够降低或消除除草剂对靶标酶活性的抑制作用，从而缓解除草剂对作物的药害。Ezra、Baldwin等报道，茵草敌、克草敌和其结构类似的安全剂二氯丙烯胺在靶标位点上存在竞争关系。二氯丙烯胺通过提高玉米分生组织内乙酰乳酸合成酶（ALS）的活性来缓解氯磺隆对玉米的抑制作用。Walton等研究表明，茵草敌与安全剂R-29148可竞争玉米体内的蛋白结合位点。在丙草胺中加入安全剂解草啶会提升丙草胺制剂对直播水稻的安全性。在水稻体内，解草啶会消除丙草胺对不饱和脂肪酸顺利合成非脂类物质的阻碍作用。其他安全剂，如解草酮和氟草肟也被报道具有这种消除阻碍的作用。