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转让信息
专利转让 —— 靶向杂草谷胱甘肽-S-转移酶的广谱除草剂增效剂介绍 (专利申请)
网站编辑:华体会hth·体育(中国)官方网站    发布日期:2023-07-27 16:04:52    字号: A   A   A

化学类型

增效剂为小分子化合物,结构新颖,为全新谷胱甘肽-S-转移酶(GST)抑制剂,可抑制杂草GSTs总酶的活性。

知识产权

2022年4月22日申请国内与国际发明专利“二苯基吡唑类化合物作为除草剂增效剂的用途”和“一种除草组合物”,申请人为西北农林科技大学,发明人为刘吉元、张雅林,专利申请号:202210424707.X;202210424779.4。

分子机理

通过直接抑制杂草GSTs总酶的活性,阻止其与谷胱甘肽(GSH)和外源化合物(如除草剂)结合,从而达到抑制杂草GSTs总酶功能的作用,进而阻止杂草GSTs代谢除草剂。本增效剂对其它解毒酶系如P450、羧酸酯酶等均无抑制活性,具有良好的靶向特性。

对农田杂草的GSTs总酶抑制效果

对2种麦田杂草(多花黑麦草、日本看麦娘)和1种稻田杂草(稗)的GSTs总酶均具有明显的抑制活性,可显著降低以上杂草GSTs总酶对除草剂的代谢活性。

农田杂草田间品系室内生测结果

1)  与炔草酯复配增效

(1) 增效剂对炔草酯防除多花黑麦草的增效作用

检测所用多花黑麦草于2019年采集自驻马店驿城区刘庄小麦田,检测所用多花黑麦草对炔草酯的相对抗性倍数为28.12。当增效剂添加量达到200mg/L时,对炔草酯使用剂量800mg/L的增效作用显著。特别地,对于800mg/L的炔草酯对多花黑麦草的鲜重抑制率达到56.86%,显著高于其他处理及对照(不添加增效剂);而此时炔草酯对多花黑麦草的ED50为306.04 mg/L,比炔草酯单独使用时的ED50降低了至少61.75%。该增效剂对炔草酯防除多花黑麦草有显著的增效作用。

(2) 增效剂对炔草酯防除日本看麦娘的增效作用

检测所用日本看麦娘于2019年采集自信阳罗山小麦田,检测所用日本看麦娘对炔草酯的相对抗性倍数为41.51,表现为高抗。当增效剂添加量为12.5~200mg/L时,对炔草酯使用剂量100mg/L、200mg/L、400mg/L的增效作用显著。增效剂的添加量为12.5~200mg/L时,炔草酯对日本看麦娘的ED50分别为389.67mg/L、412.44mg/L、321.60mg/L、289.00mg/L和282.62mg/L,较炔草酯单独使用时对日本看麦娘的ED50分别降低了25.63%、21.28%、38.62%、44.84%、46.06%。该增效剂对炔草酯防除日本看麦娘有显著的增效作用。

2)  与五氟磺草胺复配增效

增效剂对五氟磺草胺防除稗的增效作用

检测所用稗于2019年采集自河南省信阳市商城县河凤桥乡水稻田,检测所用稗对五氟磺草胺的相对抗性倍数为28.37,表现为高抗。当增效剂添加量为25~200mg/L时,对五氟磺草胺防除稗具有显著增效作用。增效剂添加量为25mg/L、50mg/L、100mg/L和200mg/L时,五氟磺草胺对稗的ED50分别为3.44mg/L、1.84mg/L、1.90mg/L和2.74mg/L,较五氟磺草胺单独使用时对稗的ED50分别降低了31.91%、63.49%、62.38%和45.71%。其中,增效剂添加浓度为50mg/L时,对五氟磺草胺防除稗的增效作用最佳。该增效剂对五氟磺草胺防除稗有显著的增效作用。

与除草剂复配对大田杂草防治试验结果

与主剂20%恶唑氰氟EC或20%氰氟草酯OD混配后,与单独使用20%恶唑氰氟EC或20%氰氟草酯OD对比,混合药剂对3-5叶期的稗草、千金子、马唐等杂草的田间防效有明显提高,其中增效剂50ppm对20%恶唑氰氟EC或20%氰氟草酯OD的防效提升已很显著。

前景分析

(1) 全新的抗药性解决方案

由于过度依赖和长期使用相对有限的化学除草剂,杂草抗药性问题越来越突出,已成为农田杂草高效治理的主要制约因素之一。杂草抗药性的发生和发展不仅严重影响了除草剂的使用寿命,同时还会导致除草剂使用次数和剂量的增加,给人类造成巨大损失。如何有效治理杂草抗药性已成为杂草防除领域亟待解决的难题。

杂草种群的个体多实性、易变性及多型性是其对除草剂产生抗性的内在因素。除草剂的筛选压力会促使杂草体内做出一系列代谢反应,通过阻止除草剂活性分子达到靶标位点、消除除草剂的毒害作用或者两方面综合作用等使得杂草能够忍受除草剂的伤害。细胞色素P450单加氧酶(CYPs)和谷胱甘肽S-转移酶(GSTs)是与除草剂代谢有关的生物酶。其中,GSTs既可直接代谢除草剂活性分子,又可催化CYPs代谢产物与谷胱甘肽的轭合,在除草剂代谢过程中扮演着重要角色,因此,GST可作为消除现有除草剂抗药性的理想靶标。

鉴于GSTs在除草剂代谢中的重要作用,降低杂草体内GSTs的活性可有效延缓除草剂在防治对象体内的代谢速度。研发靶向杂草GSTs的抑制剂不但可以提高除草剂的防治效果,还可延缓抗药性的产生,延长除草剂的使用寿命,对杂草的化学防除具有重要意义,有望成为解决除草剂抗药性问题的全新解决方案。

(2) 具有广谱的农田杂草防治效果

对2种麦田杂草(多花黑麦草、日本看麦娘)和1种稻田杂草(稗)的GSTs总酶均具有明显的抑制活性,可显著降低以上杂草GSTs总酶对除草剂的代谢活性。由对消除抗药性靶标GST抑制活性和杂草GSTs的同源性可预见对其它农田杂草也会有良好的防治效果。

(3) 可与除草剂抗性行动委员会(HRAC)公布的大多数不同类型的除草剂复配

已完成与炔草酯(第A类:乙酰辅酶A羧化酶抑制剂芳氧苯氧丙酸酯类除草剂)和五氟磺草胺(第B类:乙酰乳酸合成酶抑制剂磺酰胺类除草剂)两大类不同类型除草剂的复配。炔草酯和五氟磺草胺这两类除草剂属于作用机理完全不同的除草剂类型,该增效剂是消除抗药性靶标GST抑制活性,可推断本增效剂可以与HRAC的其它32类除草剂复配产生增效作用。

(4) 延缓新型除草剂的抗药性。

在新型除草剂上市初期就开始添加该增效剂,拟可延缓新型除草剂产生抗药性的时间周期。

(5) 本身无除草活性,安全性好

该增效剂通过小鼠急性经口毒性试验,所有48只小鼠未有死亡情况,根据药物受试浓度,药物毒性对小鼠为>5000mg/kg。

(6) 合成成本较低、混配稳定

按目前该增效剂50ppm(非最优浓度)与五氟磺草胺成品药复配为例,成本约为2元/亩/次(实验室小试阶段)。通过合成工艺优化和进一步的减量梯度试验,在中试和工业化生产阶段有望继续降低小于1元/亩。

已开发出该增效剂的微乳剂剂型,与炔草酯和五氟磺草胺的制剂复配后溶液理化性质较为稳定,该增效剂既可以预混,也可以桶混。


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