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殺菌劑的作用機(jī)理：
殺菌劑進(jìn)入病原菌體內(nèi)到達(dá)作用點(diǎn)后，引起菌體內(nèi)生理生化異常反應(yīng)，破壞菌體正常代謝，使菌體中毒死亡。 30年代就有人研究傳統(tǒng)殺菌劑的作用機(jī)制，1943年澤特邁爾（G.H. Zentmyer）首先提出螯環(huán)化作用是殺菌劑的一個重要作用機(jī)制，8—羥基喹啉（quinolinate）是典型的螯環(huán)化制劑；1956年英國的霍斯福爾（J. G. Horsfall ）著《殺菌劑作用原理》 （Principles of Fungicidal Action）一書，全面介紹了50年代前殺菌劑作用機(jī)制的研究，到50年代末因使用的基本上是保護(hù)性殺菌劑，其作用機(jī)制主要與菌體呼吸氧化有關(guān)。 進(jìn)入60年代以后，隨著分子生物學(xué)的發(fā)展和化學(xué)分析技術(shù)的進(jìn)步，尤其是內(nèi)吸殺菌劑大量出現(xiàn)以后，殺菌劑的發(fā)展提高到一個新階段，作用機(jī)制的研究也更趨深入和提高。1967年西斯勒（H. D. sisler）等證明放線菌酮（cycloheximide）的作用機(jī)制是抑制蛋白質(zhì)合成；1969年證明多抗霉素D（多氧霉素，polyoxin）作用機(jī)制是抑制幾丁質(zhì)合成酶的活性；1971年西斯勒等首先指出多菌靈（carbendazim）的作用機(jī)制是影響菌體DNA合成。1975年后射拉德（J. L. Sherald）等證明嗪胺靈（triforine）等作用機(jī)制是抑制麥角甾醇合成。 80年代，已知咪唑類、***類、吡啶類、嗎啉類和哌嗪類等十?dāng)?shù)個品種均為麥角甾合成抑制劑，此外，干擾真菌寄生或加強(qiáng)寄主植物防御作用化合物的研究有新的發(fā)展。如抗穿透性殺菌劑三環(huán)唑是稻瘟菌黑色素合成抑制劑，黑色素是稻瘟菌穿透表皮侵入稻株不可缺少的物質(zhì)。近來殺菌劑作用機(jī)制研究對象主要是內(nèi)吸性殺菌劑，其作用機(jī)制多為抑制菌體內(nèi)生物合成。 殺菌劑對病菌的作用機(jī)制，從生物化學(xué)角度講，可以歸納為兩大類型，即：殺菌劑影響了病原菌的生物氧化—能量生成及生物合成—生長。 （一）殺菌作用和抑菌作用 1、中毒病菌的癥狀： 病原菌中毒的癥狀主要表現(xiàn)為：菌絲生長受阻、畸型、扭曲等；孢子不能萌發(fā)；各種子實(shí)體、附著孢不能形成；細(xì)胞膨脹、原生質(zhì)瓦解、細(xì)胞壁破壞；病菌長期處于靜止?fàn)顟B(tài)。 2、殺菌和抑菌的區(qū)別： 從中毒癥狀看，殺菌主要表現(xiàn)為孢子不能萌發(fā)，而抑菌表現(xiàn)為菌絲生長受阻(不是死亡)，藥劑解除后即可恢復(fù)生長。 從作用機(jī)制看，殺菌主要是影響了生物氧化——能的生成(孢子萌發(fā)需要較多的能量)，而抑菌主要是影響了生物合成(菌絲生長耗能較少)。 但殺菌和抑菌作用往往不能截然分開。一個殺菌劑是表現(xiàn)為殺菌作用還是抑菌作用，還和下列因素有關(guān)： （1）藥劑本身的性質(zhì)：一般來說，重金屬鹽類、有機(jī)硫類殺菌劑多表現(xiàn)為殺菌作用，而許多內(nèi)吸殺菌劑，特別是農(nóng)用抗菌素則常表現(xiàn)為抑菌作用。 （2）藥劑濃度：一般來說，殺菌劑在低濃度時表現(xiàn)為抑菌作用，而高濃度時則表現(xiàn)為殺菌作用。如5mg/L的苯來特可抑制白粉菌菌絲生長，而500mg/L則影響孢子的萌發(fā)。 （3）藥劑作用時間：作用時間短，常表現(xiàn)為抑菌作用，延長作用時間，則表現(xiàn)為殺菌作用。 （二）殺菌劑的主要作用部位及其機(jī)制： 由于生物化學(xué)和分子生物學(xué)的飛速發(fā)展，目前對主要的殺菌劑的作用機(jī)理都有了不同程度的了解，但并沒有一種殺菌劑的作用機(jī)制是真正搞清楚了。此外，病原菌的被抑制或死亡往往并非對單一位點(diǎn)的作用，而是對多個位點(diǎn)綜合作用的結(jié)果。 殺菌劑的作用機(jī)制，從生物化學(xué)的角度講，可歸結(jié)為兩大類型：殺菌劑影響了病原菌的生物氧化；影響了病原菌的生物合成。 1、殺菌劑影響生物氧化： 病原菌的生命過程需要能量，尤其是孢子萌發(fā)，更需要較多的能量，這些能量來自碳水化合物、脂肪和蛋白質(zhì)的氧化，最終生成的ATP。 其中碳水化合物的氧化尤為重要。糖的氧化主要有跬罰海?）糖酵解通路： 這是不需氧的呼吸過程，是葡糖或葡糖—l—磷酸轉(zhuǎn)變成丙酮酸的過程，而在缺氧情況下，糖酵解則包括丙酮酸進(jìn)一步還原成乳酸(在哺乳動物中)或經(jīng)乙醛還原成乙醇(如在酵母菌中)。糖酵解是在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行的。 （2）有氧氧化：其前面一大段和糖酵解相同，只是到磷酸甘油醛時，才在輔酶I的作用下脫氫(氫最后和氧結(jié)合生成水)，經(jīng)二磷酸甘油酸形成丙酮酸乃至乙酰輔酶A，然后進(jìn)入三羧酸循環(huán)轉(zhuǎn)入電子傳遞鏈及末端氧化。其中三羧酸循環(huán)是在線粒體的基質(zhì)中進(jìn)行的，而電子傳遞則在線粒體“脊”(即內(nèi)膜)上進(jìn)行的。 （3）磷酸戊糖支路： 即從6—磷酸葡糖經(jīng)6—磷酸葡糖酸到戊糖的旁路，因此又稱磷酸戊糖支路。磷酸戊糖支路也是在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行的。 脂肪酸氧化時先在細(xì)胞質(zhì)中活化，生成酯酰輔酶A： R—COOH ﹢ COASH R—CO—S—COA ﹢H2O ATP ADP 活化了的脂肪酸進(jìn)入線粒體進(jìn)行β氧化： R-CH2-CH2-CH2-CO-S-COA 脫氫酶 R-CH2-CH2=CH2- CO-S-COA FAD FADH2 H2O R-CH2-CH（OH）-CH2-CO-S- COA 脫氫酶 FAD FADH2 R-CH2-CO-CH2-CO-S-COA COASH（硫解） R-CH2-CO-S-COA ﹢CH3-CO-S-COA 生成的乙酰輔酶A進(jìn)入三羧酸循環(huán)。 三羧酸循環(huán)（即Krebs cycle）是所有有機(jī)物質(zhì)初步代謝產(chǎn)物的共同氧化途徑，最終產(chǎn)生CO2和水，具體過程如圖所示。 前已述及，呼吸鏈電子傳遞是在線粒體的“脊”上進(jìn)行的。 目前，可將線粒體的這一亞單位劃分成4種復(fù)合體。 呼吸氧化作用產(chǎn)生的能量不是直接被利用的，而是暫時被貯存在高能化合物如三磷酸腺苷(ATP)中，然后再由高能化合物釋放出來(如當(dāng)ATP ADP時)。呼吸氧化產(chǎn)生的能量進(jìn)入高能化合物一般涉及兩個過程：一個是氧化過程(如上所述)，另一個是磷酸化過程，即能量作為磷的高能鍵貯存起來。這兩個耦合的過程即為氧化磷酸化。 2、酞酰亞胺類（三氯甲硫基類）殺菌劑作用機(jī)制： 酞酰亞胺類是50年代初發(fā)展起來的一類有機(jī)硫殺菌劑。1951年Kittleson報(bào)道了克菌丹，它是一種比較安全的殺菌劑，同時藥效高，不但對真菌且對細(xì)菌也有毒殺作用。因此三氯甲硫基類化合物很快作為銅、汞類殺菌劑的代用品。 三氯甲硫基類殺菌劑主要有兩個品種：克菌丹(captan)、滅菌丹(folpet)。 N—三氯甲硫基—4—環(huán)己烯 N—三氯甲硫基鄰苯二甲酰亞胺 —l，2—二甲酰亞胺 克菌丹和滅菌丹都是殺菌譜廣的保護(hù)性殺菌劑，對植物安全。如克菌丹是廣譜性殺菌劑，對豆類、蔬菜的根腐病、立枯病、馬鈴薯、晚疫病、葡萄霜霉病、小麥赤霉病都有很好的防效。 酞酰亞胺類殺菌劑主要作用機(jī)制是： （1）影響丙酮酸的脫羧作用，使之不能進(jìn)入三羧循環(huán)。棉鈴紅腐病菌（Fusarium roseum）用克菌丹處理后，發(fā)現(xiàn)其細(xì)胞內(nèi)丙酮酸大量積累，而很少有乙酰輔酶A生成。實(shí)質(zhì)是克菌丹改變了丙酮酸脫氫酶系中一種輔酶硫胺素(TPP)。硫胺素在丙酮酸脫羧過程中的作用是轉(zhuǎn)移乙酰基。TPP的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)是噻唑環(huán)中氮和硫原子之間的碳原子上的氫很容易離解，使該碳原子形成反應(yīng)性很強(qiáng)的負(fù)碳離子，因而可親核攻擊丙酮酸的羰基原子(δ+)形成加成物。TPP的噻唑環(huán)上的氮帶正電，可作為電子受體使脫羧容易進(jìn)行，脫羧后產(chǎn)生羥乙基TPP： TPP是一些脫羧酶的輔基，如丙酮酸脫羧酶、琥珀酰脫氫酶系，其作用是在脫羧過程中轉(zhuǎn)移乙酰基，而TPP接受乙?；鶗r只能以氧化型(TPP+)進(jìn)行，在有克菌丹存在的情況下，TPP+的結(jié)構(gòu)就會受破壞，失去轉(zhuǎn)乙酰基的作用，乙酰輔酶A就不能形成，丙酮酸大量積累，因此以后的氧化反應(yīng)都受到抑制?？司づcTPP的反應(yīng)如下： 由于N失去正四價離子，失去結(jié)合CH3CO—能力，此外，克菌丹還作用于含—SH的酶或輔酶，生成的硫光氣，也會抑制酶或輔酶的活性。 硫光氣易于和蛋白質(zhì)中的—SH、—OH、—NH2等基因反應(yīng)，如與蛋白質(zhì)中的半胱氨酸反應(yīng)： （2）抑制α—酮戊二酸脫氫酶系的活性，阻斷三羧酸循環(huán)。三羧循環(huán)中，從α—酮戊二酸到琥珀酰輔酶A需要α—酮戊二酸脫氫酶系催化，而這一酶系的一種輔酶也是硫胺素(TPP)，因此和上述丙酮酸脫氫酶系的情形相同，克菌丹也作用于TPP，從而阻斷了三羧酸循環(huán)。 因此克菌丹等酞酰亞胺類殺菌劑是多作用點(diǎn)的殺菌劑，具有廣泛的殺菌譜。 ②銅、汞制劑的影響： 主要作用于細(xì)胞膜，破壞菌體細(xì)胞膜，膜的通透性發(fā)生變化，使一些金屬離子，主要是K+向細(xì)胞膜外滲透，而菌體內(nèi)糖酵解過程中最重要的磷酸果糖激酶的活性是由K+來活化的。 丙酮酸激酶也需要K+作為輔助因素。 在藥劑作用下，使膜內(nèi)K+濃度降低，這些酶的活性受到破壞而使糖酵解受阻。 ③硫磺（Sulphur）作用： 有資料證明硫?qū)σ烟羌っ敢灿幸种谱饔谩?br>2、硫代氨基甲酸酯類殺菌劑的作用機(jī)制： 硫代氨基甲酸酯類包括乙撐雙二硫代氨基甲酸鹽，即“代森”類，二甲基二硫代氨基甲酸類“福美”類，其主要作用機(jī)制： （1）破壞COASH，從而影響脂肪酸的氧化。如代森鋅: 又如福美雙，亦又類似反應(yīng)： 輔酶A被瓦解后直接影響了脂肪酸的β—氧化，丙酮酸脫氫酶系、α—酮戊二酸脫氫酶系的活性受到抑制，因?yàn)檫@些酶系中必須要有輔酶A的參與。 （2）抑制以銅、鐵等為輔基的酶的活性。 硫代氨基甲酸酯類殺菌劑可和鐵、銅等形成螯合物可使酶失去活性。 如在三羧酸循環(huán)中，檸檬酸經(jīng)順烏頭酸到異檸檬酸必須要有烏頭酸酶的參與，而烏頭酸酶的輔基含有高鐵，代森類、福美類殺菌劑和鐵形成螯合物使烏頭酸酶失活，三羧酸循環(huán)中斷。 3、取代苯類殺菌劑的作用機(jī)制： 取代苯類殺菌劑以百菌清(chlorothalonil)為代表，還有diclroan和dichlone，其主要作用機(jī)制在于和含—SH的酶反應(yīng)，抑制了含—SH基團(tuán)酶的活性，特別是磷酸甘油醛脫氫酶的活性。 磷酸甘油醛脫氫酶催化糖酵解途徑中從3—磷酸甘油醛到1，3—二磷酸甘油酸的反應(yīng)。其催化機(jī)理是磷酸甘油醛脫氫酶活性位置上半胱氨酸殘基的—SH基是親核基團(tuán)，它與醛基作用形成中間產(chǎn)物，可將羥基上的氫移至與酶緊密結(jié)合的NAD+上，從而產(chǎn)生NADH和高能硫酯中間產(chǎn)物。NADH從酶上解離，另外的NAD+與酶活性中心結(jié)合，磷酸攻擊硫酯鍵從而形成1，3—二磷酸甘油。 百菌清和該酶的—SH結(jié)合，抑制其活性，中斷糖酵解，從而影響ATP的生成。 此外，Vincent和Sisler認(rèn)為百菌清也和含—SH的谷胱甘肽反應(yīng)，破壞了谷胱甘肽。眾所周知，谷胱甘肽在菌體內(nèi)對外源物的解毒反應(yīng)中有主要作用。Barak和Edgington在抗性機(jī)理研究中發(fā)現(xiàn)，抗百菌清菌株中的谷胱甘肽含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于敏感菌標(biāo)，這也是百菌清作用于谷胱甘肽的一個證據(jù)。 4、羧酰苯胺類殺菌劑作用機(jī)制： 羧酰苯胺類，以氧硫雜環(huán)二烯為主，還有噻吩、噻唑、呋喃、吡唑、苯基等衍生物，代表品種有萎銹靈(carboxin)、氧化萎銹靈(oxycarboxin)、鄰酰胺(mebenil)、氟酰胺(flutolanil)、furametper、triflumazid等。這些殺菌劑的主要作用部位是線粒體呼吸電子傳遞鏈中從琥珀酸到輔酶Q之間的氧化還原體系，即復(fù)合體Ⅱ。復(fù)合體Ⅱ是由黃酶Ⅱ(FAD)為輔酶的黃素蛋白、非血紅素鐵硫蛋白及其他結(jié)合蛋白組成的。底物(琥珀酸)脫出的2個H傳遞給FAD FADH2，而Fe3+將FADH2氧化成FAD，放出2個H，同時Fe3+ Fe2+，這2個H又被CoQ接受，成CoQH2： 萎銹靈和復(fù)合體Ⅱ的活性中心——非血紅素鐵硫蛋白結(jié)合，從而阻斷了電子向輔酶Q的傳遞(圖5—17)。氟酰胺等殺菌劑也作用于復(fù)合體Ⅱ，但這些殺菌劑的結(jié)合部位既不是黃素蛋白，也不是非血紅素鐵硫蛋白這兩個主要的亞單位，而是結(jié)合于一種固膜蛋白，嵌入鐵硫蛋白和輔酶Q之間，阻止電子傳遞。 在圖中的模式中，有兩個萎銹靈分子嵌進(jìn)鐵硫蛋白活性中心，萎銹靈分子中的甲基和苯基錨在鐵硫蛋白的疏水區(qū)，從而整個地改變了蛋白的結(jié)構(gòu)。 5、甲氧丙烯酸酯類殺菌劑的作用機(jī)制： Strobilurin A．B是Anke和Oberwinkler(1977)從擔(dān)子菌中分離的天然抗菌活性物質(zhì)。近年來以Strobilurin A為先導(dǎo)化合物，開發(fā)出一類新型殺菌劑——甲氧丙烯酸酯類，代表品種有ICIA5504和BAS490F。甲氧丙烯酸酯類殺菌劑同樣抑制了病原菌線粒體呼吸電子傳遞鏈中電子的傳遞，其作用部位是復(fù)合體Ⅲ(即細(xì)胞色素b和細(xì)胞色素C1復(fù)合體)。據(jù)研究，甲氧丙烯酸酯類殺菌劑就通過和復(fù)合體Ⅲ中的活性部位結(jié)合而抑制了線粒體的電子傳遞。 此外，抗菌素抗霉素A(antimycin A)和殺菌劑殺枯凈(phenazine，5—氧吩嗪)也是作用于復(fù)合體Ⅲ。 6、敵克松的作用機(jī)制： 敵克松(dexon)為重氮磺酸鹽類殺菌劑，主要用于防治煙草黑脛病、小麥腥黑穗病、白菜軟腐病及水稻爛秧。敵克松作用于復(fù)合體工，阻斷了輔酶Ⅰ(NAD)和黃酶Ⅰ(FMN)之間的電子傳遞： FMN(磷酸核黃素)中具有異咯嗪環(huán)結(jié)構(gòu)，敵克松可能和這種異咯嗪環(huán)組成了一個穩(wěn)定的復(fù)合物，從而使FMN失去傳遞電子的功能。 7、 氟啶胺的作用機(jī)制： 氟啶胺(fluazinam)近年來投入歐洲市場，主要用于防治馬鈴薯晚疫病。據(jù)研究，氟啶胺是一種強(qiáng)有力的解偶聯(lián)劑，破壞氧化磷酸化，推測是分子中的氨基基團(tuán)的質(zhì)子化和質(zhì)子化作用引起的。 此外，五氯硝基苯(terrachlor)也是解偶聯(lián)劑。 2、 影響生物合成的殺菌劑： （1）有機(jī)磷殺菌劑的作用機(jī)制： 有機(jī)磷殺菌劑以異稻瘟凈(IBP)和克瘟散(edifenphos)為代表，主要用于防治水稻稻瘟病。關(guān)于有機(jī)磷殺菌劑的作用機(jī)制，20世紀(jì)70年代認(rèn)為是干擾了病原菌細(xì)胞壁幾丁質(zhì)的合成，20世紀(jì)80年以后人們傾向于認(rèn)為這類殺菌劑主要是抑制了卵磷脂的合成而破壞了細(xì)胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)。卵磷脂(磷脂酰膽堿)是細(xì)胞質(zhì)膜最重要的組分，其生物合成途徑如圖所示。 卵磷脂的合成必需要有磷脂酰乙醇胺甲基轉(zhuǎn)移酶的參與。異稻瘟凈的作用機(jī)制主要是抑制磷脂酰乙醇胺甲基轉(zhuǎn)移酶的活性，阻斷了卵磷脂合成。 （2） 嘧啶胺類殺菌劑作用機(jī)制： 早期開發(fā)的嘧啶胺類殺菌劑有甲菌啶(dimethirimo1)和乙菌啶(ethirimo1)，主要用于防治瓜類和谷物白粉病。關(guān)于乙菌啶的作用機(jī)制，Hollomoon(1979)曾指出，主要是非競爭性地抑制了腺(嘌呤核)苷脫氨酶的活性而影響了某些堿基及核酸的合成。 腺苷脫氨酶是在一條“補(bǔ)救”(salvage pathway)途徑中起作用，即某一組織中的核酸分解后的堿基可以被另一組織重新利用來合成新的核酸。腺苷脫氨酶所催化的反應(yīng)如下： 核苷酸酶 腺嘌呤核苷酸 腺嘌呤核苷 H2O 腺嘌呤核苷酸脫氫酶 H3N 核苷磷酸化酶 次黃核苷核苷 次黃核苷 Pi 核糖-1-P 近年來又有幾種新的嘧啶苯胺商品化，如嘧菌胺(mepanipyrim)，pyrimethanil和cyprodini，對灰葡萄孢引起的多種病害，特別是灰霉病有特效，而且與二甲酰亞胺類殺菌劑無交互抗性。目前對嘧菌胺等殺菌劑的作用機(jī)制主要有兩種解釋：一是抑制細(xì)胞壁降解酶的分泌。以蠶豆褐斑病菌為試驗(yàn)材料的研究發(fā)現(xiàn)，Pyrimethanil對孢子萌發(fā)和附著孢的形成沒有影響，對病原菌的早期入侵階段幾乎沒有影響，但能顯著地減少入侵點(diǎn)周圍寄主細(xì)胞的死亡。正常情況下，接菌后6—8h寄主細(xì)胞開始裂解，2—3d出現(xiàn)水漬狀擴(kuò)展的病斑，經(jīng)Pyrimethanil處理的蠶豆葉片上病菌侵入點(diǎn)周圍被裂解的寄主細(xì)胞很少，相應(yīng)的病斑也很小。 寄主細(xì)胞的裂解是病菌分泌的各種細(xì)胞壁降解酶(如果膠酶、纖維素酶等)作用的結(jié)果，病原菌依靠這些酶的分泌破壞寄主細(xì)胞，并獲得自身發(fā)展所需營養(yǎng)。Pyrimethanil和嘧菌胺在很低的濃度下就對病菌細(xì)胞壁降解酶的分泌有抑制作用，結(jié)合顯微技術(shù)的觀察結(jié)果，可以認(rèn)為對酶分泌的抑制作用是這些殺菌劑極其重要的抗菌機(jī)制。 二是干擾甲硫氨酸(蛋氨酸)的生物合成。在寄主植物和病原菌體內(nèi)，甲硫氨酸是由天冬氨酸合成的。 許多研究結(jié)果表明，Pyrimethanil、嘧菌胺抑制了甲硫氨酸生物合成途徑中次末端—β胱硫醚裂解酶(β-cyctathionase)的活性從而抑制了甲硫氨酸的合成，但詳細(xì)的抑制機(jī)理還不清楚。 （3） 苯基酰胺類殺菌劑的作用機(jī)制： 苯基酰胺類殺菌劑至少包括4類：?；彼犷悺⒍?nèi)酯類、硫代丁內(nèi)酯類和惡唑烷酮類，其中以酰基丙氨酸類(以甲霜靈為代表)、惡唑烷酮類(以惡霜靈為代表)最重要。這類殺菌劑廣泛用于藻菌綱病害(如霜霉病)的防治。關(guān)于苯基酰胺類的作用機(jī)理，一般認(rèn)為是抑制了病原菌中核酸的生物合成，主要是RNA的合成。 細(xì)胞各類RNA，包括參與翻譯過程的mRNA、rRNA和tRNA，以及具有特殊功能的小RNA，都是以DNA為模板，在RNA聚合酶的催化下合成的，真核生物的RNA聚合酶有好多種，分子量大約在50萬／u，通常由4—6種亞基組成，并含有Zn++。利用抑制劑α—鵝膏蕈堿的抑制作用可將其分為3類，對抑制劑不敏感的RNA聚合酶A(或I)，可被低濃度抑制劑抑制的RNAB(或Ⅱ)，只被高濃度抑制劑抑制的RNAC(或Ⅲ)。Hayes等認(rèn)為，甲霜靈、惡霜靈主要是抑制了對α—鵝膏蕈堿不敏感的RNA聚合酶A，從而阻礙了rRNA前體的轉(zhuǎn)錄。具體的抑制機(jī)理尚不清楚。 （4）農(nóng)用抗菌素的作用機(jī)制： 農(nóng)用抗菌素的種類較多，作用也比較復(fù)雜?，F(xiàn)就幾種常用農(nóng)用抗菌素的作用機(jī)制作簡單介紹。 A、 多氧霉素D的作用機(jī)制： 多氧霉素D(polyoxin D)主要千擾真菌幾丁質(zhì)的合成。幾丁質(zhì)是構(gòu)成某些真菌細(xì)胞壁的主要組分，其生物合成過程如下： 葡萄糖 6-磷酸果糖 6-磷酸葡萄糖胺 N-乙酰葡萄糖胺—6—磷酸 N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸 尿苷二磷酸-N-乙酰葡萄糖胺 幾丁質(zhì) 幾丁質(zhì)合成酶 由于多氧霉素D和尿苷二磷酸N—乙酰葡萄糖胺分子結(jié)構(gòu)有一定相似性，多氧霉素D和底物競爭性地結(jié)合幾丁質(zhì)合成酶，從而抑制了該酶的活性，破壞了真菌細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)。 井岡霉素的作用機(jī)制： 井岡霉素，國外稱有效霉素，主要是有效霉素A(VM-A)，是水溶性內(nèi)吸殺菌劑，而且很容易在紋枯病菌絲中傳導(dǎo)，引起菌絲異常分枝，從而抑制其生長。作用機(jī)制主要是抑制核酸和蛋白質(zhì)合成。 最近的研究結(jié)果表明，VMA對菌體中海藻糖酶有頡頏性抑制作用，因此提出有效霉素的作用機(jī)制是基于阻斷了海藻糖分解而切斷了葡萄糖供應(yīng)。海藻糖酶把一個海藻糖分子分解成2個葡萄糖。 春雷霉素和滅瘟素的作用機(jī)制： 這兩種農(nóng)用抗菌素主要用于防治水稻稻瘟病。根據(jù)現(xiàn)有的研究資料，春雷霉素和滅瘟素主要是抑制了病原菌的蛋白質(zhì)合成。 蛋白質(zhì)合成的場所是核糖體(rRNA)。蛋白質(zhì)合成的大致過程如下(以大腸桿菌的蛋白質(zhì)合成為例)： ①氨基酸活化。消耗一個ATP，氨基酸和tRNA結(jié)合。 ②mRNA結(jié)合到rRNA的30S小亞基上。 ③攜帶氨基酸的兩個tRNA結(jié)合到30S小亞基上，大亞基也與之結(jié)合形成穩(wěn)定的70S復(fù)合體。 ④在轉(zhuǎn)肽酶作用下，將P位點(diǎn)的氨基酸轉(zhuǎn)移到A位點(diǎn)的帶氨基酸的tRNA上，與之形成肽鍵。 ⑤核糖體沿mRNA相對移動一個密碼的距離，供P位點(diǎn)上脫去氨基的tRNA離開，去泡液中再運(yùn)送氨基酸；而帶有新合成肽鏈的tRNA從A位點(diǎn)移到P位點(diǎn)，空出A位點(diǎn)，接受下一個帶氨基酸的tRNA，從而使肽鏈延長。 ⑥到一定長度時，停止合成，多肽脫下，mRNA和rRNA分開，大、小亞基分開。 據(jù)研究，滅瘟素是和rRNA的大亞基上某一單一位點(diǎn)結(jié)合，從而影響了氨?！猼RNA(攜帶氨基酸的tRNA)和其應(yīng)有的位點(diǎn)結(jié)合，阻止了肽鏈延長。 春雷霉素和滅瘟素的作用機(jī)制不同，用大腸桿菌進(jìn)行的研究證明，雖然它也和30S小亞基結(jié)合，從而阻止30S小亞基與氨酰-tRNA以及mRNA形成復(fù)合物，蛋白質(zhì)合成無法起始。 （5） 麥角甾醇合成抑制劑作用機(jī)制： 麥角甾醇(ergostero1)是病原菌細(xì)胞膜的重要組分，其合成受阻將間接地影響細(xì)胞膜的通透性功能。此外，麥角甾醇還是甾類激素的前體，在無性、有性生殖過程中起重要作用。 目前至少有8類、幾十個殺菌劑品種的作用機(jī)制是抑制麥角甾醇合成(圖5-20)。 其中***類、嘧啶類、咪唑類和哌嗪類抑制了從24—甲撐—24，25—二氫羊毛甾醇到4，4—二甲基fecosterol C-14脫甲基的反應(yīng)。Gadher等提出了這種抑制作用的分子機(jī)制：C—14脫甲基反應(yīng)是由多功能氧化酶(MFO)中的細(xì)胞色素P450來完成的。***類殺菌劑抑制C-14脫甲基是因?yàn)闅⒕鷦┖蚉450的結(jié)合部位相結(jié)合，***中的N原子和P450中心的Fe原子的第6位配位成一個復(fù)合物，從而抑制了細(xì)胞色素P450的脫甲基活性(圖5-21)。此外，C-22雙鍵的引入和C-24(28)雙鍵的加氫還原亦受到抑制。 嗎啉類和哌啶類則主要是抑制了異構(gòu)酶活性，使△8—△7之間的異構(gòu)化[即雙鍵從C—8(9)移到C-7(8)]。此外，這類殺菌劑還抑制C-14(15)雙鍵加氫還原酶的活性?！?—△7異構(gòu)酶及C-14(15)還原酶，都是和碳陽離子中間態(tài)(圖5—22中方括弧部分)結(jié)合才起催化作用。嗎啉／哌啶殺菌劑在菌體生理PH條件下可質(zhì)子化，模擬了碳陽離子中間態(tài)和這兩種酶強(qiáng)烈結(jié)合，從而使酶失活。 （6） 苯并咪唑類殺菌劑作用機(jī)制： 苯并咪唑類殺菌劑，苯來特、多菌靈和甲基硫菌靈等殺菌劑主要影響菌體內(nèi)微管的形成而影響了細(xì)胞分裂(圖5-23)。 微管(microtubule)是廣泛存在于植物(包括病菌)細(xì)胞中的纖維狀結(jié)構(gòu)，直徑20—25nm，主要含有一種蛋白質(zhì)，叫做微管蛋白(tububin)。它的功能是保護(hù)細(xì)胞形狀、細(xì)胞運(yùn)動和細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸，和微絲、居間纖維共同形成了立體網(wǎng)絡(luò)，稱為“微梁系統(tǒng)”。細(xì)胞器和膜系統(tǒng)都由這個網(wǎng)絡(luò)來支架。可以說，微管是細(xì)胞的骨骼。微管除了參與合成細(xì)胞壁和在鞭毛、纖毛運(yùn)動中起作用外，最主要的是在細(xì)胞分裂中起作用——微管構(gòu)成了減數(shù)分裂和有絲分裂紡錘體的纖維。 微管是由微管蛋白的亞單位靠疏水鍵的結(jié)合聚合成多聚體，最后再形成完整的微管。 在植物體內(nèi)，苯來特和硫菌靈都轉(zhuǎn)換成多菌靈起作用。近年的研究表明，這類殺菌劑的主要作用機(jī)制是由于多菌靈和微管蛋白的β亞單位相結(jié)合，阻止了微管的組裝，從而破壞了紡錘體的形成，影響了細(xì)胞分裂。 另據(jù)報(bào)道，下面的化合物也是影響微管形成的殺菌劑： （7） 三環(huán)唑和豐谷隆的作用機(jī)制： 殺菌劑三環(huán)唑(tricyclelazole)、咯嗪酮(pyroquilon)、稻瘟醇、四氯苯酞，chlobenthiazone等都主要用于防治水稻稻瘟病，其作用機(jī)制主要在于影響了黑素的生物合成。 菌類黑素(Velanin)是一類酚類化合物，以1，8—二羥萘的聚合物為主要成分。黑素在病原菌的致病性(Pathogenicity)中起主要作用。稻梨孢及豆刺盤孢和葫蘆科刺盤孢對植物侵染前先形成一種附著孢的結(jié)構(gòu)，然后該結(jié)構(gòu)穿透寄主表皮細(xì)胞壁而產(chǎn)生侵染。在附著孢穿透表皮之前不久，這些跗著孢的壁黑化（產(chǎn)生黑素)，如果附著孢的壁不黑化。則不會穿透表皮或其他屏障。 附著孢壁的黑化可提供剛度和結(jié)構(gòu)，這種剛度和結(jié)構(gòu)在穿透過程中起著支持和集中機(jī)械力的作用。黑化尤其可使稻梨孢的附著孢的下壁變硬，對寄主角質(zhì)層產(chǎn)生膨脹力，當(dāng)附著孢向下生長到寄主表面細(xì)胞時，這一堅(jiān)實(shí)的黑化壁可有助于切斷角質(zhì)層。黑素生物合成過程如圖5-24所示。 圖中三條合成黑素的途徑，主要是 黑素這一途徑。三環(huán)唑等殺菌劑主要在圖中有*號處切斷了黑素合成，從而阻礙了稻瘟病菌附著孢對水稻細(xì)胞的穿透。因此，三環(huán)唑等又稱為抗穿透劑。 也有人認(rèn)為，三環(huán)唑可能是抑制了多聚乙酰的代謝，造成多聚乙酰的積累，而多聚乙酰對稻瘟病菌來說是有毒物質(zhì)。亦或抑制多聚乙酰代謝和阻斷黑素合成相輔相成。 （8）苯基吡咯殺菌劑的作用機(jī)制： 近年來，以天然抗生素硝吡咯菌素(pyrrolnitrin)為先導(dǎo)化合物開發(fā)出一類新型殺菌劑，拌種咯(fenpiclonil)和fludioxonil是其代表： 關(guān)于苯基吡咯殺菌劑的作用機(jī)制已有較深入的研究。當(dāng)以拌種咯處理Fusarium sulphureum，使其生長受到50％抑制時，菌絲中單糖的輸送受到抑制；細(xì)胞內(nèi)中性多元醇如甘油和甘露醇積累。除此之外，拌種咯對細(xì)胞核分裂、呼吸氧化、幾丁質(zhì)合成、甾醇合成、磷酯、核酸和蛋白合成均無影響?；谶@些研究結(jié)果，Jesper等(1995)認(rèn)為拌種咯的初始靶標(biāo)是與輸送相聯(lián)系的葡萄糖磷酸化的酶，特別是己糖激酶(hexokinase)，然而沒有找到拌種咯對己糖激酶有直接影響的證據(jù)。最近，Pillonel和Meyer(1997)研究后認(rèn)為蛋白激酶PK—Ⅲ才是苯基吡咯殺菌劑的初始靶標(biāo)。PK—Ⅲ調(diào)節(jié)菌體內(nèi)甘油的合成，其調(diào)節(jié)機(jī)制如圖5-25所示。 拌種咯和蛋白激酶PK—Ⅲ結(jié)合，抑制了它的活性，使活化的調(diào)節(jié)蛋白不失活(不被磷酸化)，從而導(dǎo)致甘油合成失控，細(xì)胞內(nèi)滲透壓加大，細(xì)胞發(fā)生腫脹而死亡。 （9） 防御素激活劑的作用機(jī)制： 這一類殺菌劑對病原菌在離體條件下并無殺菌作用，但它們可以誘導(dǎo)病原菌的寄主植物產(chǎn)生某些防御作用物質(zhì)，即所謂植物防御素(phytotoxin)從而防止病害的蔓延。 乙磷鋁(aliette)可以有效地防治藻菌綱病害，但在離體條件下乙磷鋁并不表現(xiàn)明顯的殺菌作用，而在活體試驗(yàn)中，當(dāng)乙磷鋁噴到葉面上卻表現(xiàn)明顯的防病效果。Bompeix等研究證實(shí)，乙磷鋁是通過干擾植物多元酚代謝、刺激寄主植物產(chǎn)生酚類及倍半萜烯類植物防御素，從而抑制了病害的擴(kuò)展。 噻菌靈(probenazole)對稻瘟病和白葉枯病有良好的防治效果。噻菌靈及其在稻株中的主要代謝產(chǎn)物糖精(鄰磺酰苯甲酰亞胺)和水楊酸，可以促使有毒脂類物質(zhì)的產(chǎn)生并提高過氧化物酶的水平，阻止病菌擴(kuò)展。 水楊酸類似物CGA41396和CGA245704是一類新殺菌劑，用于白粉病、葉稻瘟、煙草霜霉病的防治，其作用機(jī)理同樣是激活了寄主植物的防御系統(tǒng)。 評論這張
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