Причины избирательного действия гербицидов

Избирательное действие гербицидов связано с видовыми различиями растений. В простейшем случае определяется разницей в их внешнем строении, морфологии и анатомии. Более же глубокие причины избирательности заключаются в свойствах протоплазмы клеток, особенное обмене веществ.

Возможность применения контактного гербицида ДИНОК, а также передвигающегося 2,4-Д на посевах злаковых культур (зерновые и кормовые травы) в значительной мере обусловлена различиями в морфологии и анатомии культурных растений и сорняков, листья злаковых растений узкие и прямостоячие, с восковым налетом. Когда раствор гербицида попадает на листья таких растений, он скатывается с них. Смачиваются только небольшие участки поверхности. Кроме того, у злаковых растений точка роста расположена в корневой шейке, ниже поверхности почвы и защищена влагалищами листьев. Вследствие этого раствору гербицида труднее достигнуть точки роста и повредить ее.

Другое строение и форму имеют двудольные сорняки, засоряющие злаковые культуры. Листья их широкие, расположены горизонтально, точка роста у них находится на верхней части побега или в пазухах листьев. Такие растения легче смачиваются водными растворами, и их точки роста более доступны для гербицидов.

Однако следует отметить, что при инфильтрации одинакового количества раствора указанных гербицидов в устойчивое и чувствительное растение реакция их все же различна. На основании этого можно заключить, что истинная причина избирательности заключается в чем-то другом, а не в морфологии растений. Было проведено много исследований по выяснению физиолого-биохимических основ избирательного действия гербицида 2,4-Д. Однако единой, прочно установившейся точки зрения пока не имеется. Большой интерес представляет установленная корреляция между чувствительностью отдельных видов смородины, сортов яблонь и земляники к 2,4-Д и их способностью окислять углерод карбоксильной и метиленовой групп молекулы этого гербицида. Устойчивые виды и сорта быстрее окисляют углерод указанных групп. В их тканях быстрее, происходит и разрушение 2,4-Д.

Заслуживает внимания также исследование действия 2,4-Д на окислительный распад сахаров (на типы дыхания) у различных по устойчивости растений. У чувствительного растения (горох) 2,4-Д усиливает путь прямого окисления сахаров (пентозофосфатный путь) и тормозит Непрямое окисление (гликолиз, цикл ди- и трикарбоновых кислот, цикл Кребса). Гликолитический путь распада сахаров более богат энергией, чем пентозофосфатный, путь, поэтому торможение его, несмотря на усиление окисления прямым путем, приводит к снижению энергии и ослаблению процессов, осуществляющихся с затратой энергии,
В злаковых растениях (овес, кукуруза) 2,4-Д не оказывает существенного влияния на гликолиз сахаров.

В дополнение к сказанному приведем некоторые данные по органическим кислотам, которые образуются при окислительном распаде сахаров.
Чувствительное растение фасоль содержит лимонную, яблочную и малоновую кислоты. Две первые из них входят в цикл ди- и трикарбоновых кислот, малоновая кислота образуется при прямом распаде сахаров. Под влиянием 2,4-Д увеличивается количество малоновой кислоты, содержание же лимонной и яблочной, наоборот, сильно падает.

У овса (устойчивого растения) нет малоновой кислоты. Имеются те же яблочная и лимонная, что и у фасоли и, кроме того, еще аконитовая кислота. Все кислоты овса входят в цикл Кребса. 2,4-Д вызывает некоторые количественные изменения в этих кислотах. Отсутствие малоновой кислоты у овса дает основание полагать, что у этого растения нет и прямого пути распада сахаров, а имеется один гликолитический путь, богатый энергией. Может быть, это является одной из причин выживаемости злаковых растений при обработке 2,4-Д. В литературе имеются сообщения, что в злаковых растениях (в частности, пшенице) сахара распадаются только гликолитическим путем.

Близко стоят гербициды, производные хлорфенокси-масляных кислот (2,4-ДМ и 2М-4ХМ), к производным хлорфеноксиуксусных кислот. Эти гербициды характеризуются ярко выраженной биохимической природой избирательности. Действие их связано с наличием у растений ферментов окисления, т. е. ферментов, которые окисляют углерод, находящийся в р-положении по отношению к карбоксильной группе. Чувствительные растения имеют такие ферменты, в устойчивых их нет.

При исследовании механизма избирательного действия карбамата ИФК было высказано предположение, что избирательность этого гербицида обусловливается различным метаболизмом его в тканях устойчивого и чувствительного растения. В устойчивом растении ИФК разлагается до нетоксического продукта (анилина), который .затем окисляется, в чувствительном образуется токсическое соединение.

Устойчивость растений к гербицидам триазинам, в частности кукурузы к симазину, связывают со способностью этих растений разлагать гербицид до нетоксического соединения, в частности до гидроксисимазина. Предполагалось вначале, что такое разложение осуществляется ферментными системами. Позднее это стали приписывать веществу небелковой природы, именно циклической гидроксамовой кислоте, которая была выделена из тканей кукурузы и которая оказалась способной разлагать симазин. Такой способностью обладают также производные гидроксамовой кислоты —глюкозиды и аглюконы. Казалось бы, вопрос об избирательном действии симазина разрешен, но при анализе чувствительных растений—пшеницы и ржи — гидроксамовая кислота была тоже обнаружена. Очевидно, причины избирательности симазина заключаются еще и в другом.

Рядом исследователей было установлено, что в чувствительные растения симазин поступает значительно быстрее и в большем количестве, чем в устойчивую кукурузу. Корни кукурузы в силу каких-то, еще невыясненных причин задерживают поступление гербицида. В результате в кукурузу не поступает такого количества симазина, которое было бы токсичным для растения. Количество поступившего симазина определяет дальнейшее существование растения. Когда гербицида поступает немного, растение при наличии детоксицирующего механизма сможет полностью обезвредить его. При поступлении же большого количества, да при этом еще за короткий срок, растение не в состояний разложить весь поступивший симазин. Большая часть гербицида связывается жизненно важными для растения метаболитами, которые выпадают из общего хода обмена веществ, в результате чего растение погибает.

На основания сказанного можно заключить, что большое значение, а может быть даже и главное, в устойчивости растений к триазинам имеет различное количественное поглощение этих гербицидов корневыми системами. Конечно, и в этом случае, и в случаях с другими гербицидами каждая из отдельных причин имеет значение для избирательности действия; в целом все же избирательность определяется комплексом причин. Поэтому более разносторонние исследования скорее помогут вскрыть причину избирательного действия гербицидов.

Избирательность действия гербицидов, помимо физиологических причин, может быть обусловлена еще и различным расположением семян культурных и сорных растений в почве. Культурные растения с глубокой заделкой, семян (например, зернобобовые, кукуруза, хлопчатник) не повреждаются целым рядом гербицидов, вносимых в почву, тогда как семена сорняков, - расположенные выше семян культурных растений, при прорастании погибают. Следует при этом отметить, что такие случаи избирательного применения возможны только для гербицидов, которые не вымываются глубоко в почву, а остаются в верхних слоях ее.