علف کش های فنوکسی

« گروه فنوكسي‌ها »
مقدمه:
علف‌كش‌هاي فنوكسي از جمله قديمي‌ترين و كم‌خطرترين علف‌كش‌هايي هستند كه در كشاورزي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. اين علف كش ها به گيرنده‌هاي اكسين كه در قسمت‌هاي مختلف سلول از جمله ديواره و سيتوپلاسم سلول قرار دارند متصل شده و از طريق بر هم زدن تعادل مخزن اكسين در گياه در رشد و نمو گياهان اختلال ايجاد مي‌كنند.
MCPA و ۲٫۴٫D از جمله اين علف‌كش‌ها هستند كه بطور جداگانه توسط محققان آمريكايي و انگليسي ارائه گرديدند. اين علف‌كش ها مي‌توانند علف‌هاي هرز پهن برگ موجود در گياهان زراعي باريك برگ را به خوبي كنترل كنند.

تركيبات فنوكسي شامل خانواده‌اي از سموم گياهي مي‌باشند كه به عنوان علف‌كش‌هايي‌به‌فرم‌بنيان‌اسيدي ياعموماً بصورت‌نمك واسترها بكاربرده‌مي‌شوند تركيب مهم اين‌خانواده۲٫۴٫D و دوتركيب مهم‌ديگرشامل۲,۴٫۵-T و MCPA مي‌باشد.

تركيبات فنوكسي همانند هورمون گياهي تنظيم كننده رشد هستند، آنها در غلظت‌هاي نسبتاً پايين سبب رشد در قسمت‌هاي مجاور محل كاربرد مي‌شوند.
براي نشان دادن طبيعت مسئله فرمولاسيون ، ساختمان آنها نشان داده شده است.

گروه فنوكسي به صورت R به عنوان مثال در نمك‌ها و استرهاي مختلف به صورت زير مي‌باشد:
۱- نمك سديم
نمك‌ها مثل :
۲- نمك آمونيوم

۱ – استربوتيل

استرها مثل:
۲- استراكتيل
لازم به توضيح است اين تركيبات به غلظت اپتيمم عكس‌العمل نشان مي‌دهند.
ثابت شده است كه آنالوگ‌هاي اسيد پروپيونيك براي گونه‌هاي چوب و علف‌هاي هرز آبزي سميّت بالايي دارند. گروه‌هاي اسيد بوتيريك علف هاي هرز را كنترل مي كنند كه داراي سيستم تبا اكسيداسيون مؤثري بوده و قادر به تبديل اسيد بوتيريك به اسيد استيك باشند.

رشد و ساختمان گياه:
علف‌كش‌هاي كلروفنوكسي بر رشد و ساختمان گياهان اثرات عميقي دارند. با بكار بردن آنها روي شاخ و برگ گياهان ممكن است در عرض چند دقيقه اپي ناستي بروز كرده و يا در عرض چند ساعت رشد افزايش يابد و يا چنانچه گياه چند روز در معرض آنها باشد ايجاد غده و ريشه‌هاي ثانويه نموده و ساختارهاي راه راه مانندي را بروز دهند. چنانچه گياهچه‌هاي حساس با ۲٫۴٫D اسپري شوند الگوي رشد نرمال گياه بسرعت تغيير مي‌كند، تقسيم سلول‌هاي مريستمي افزايش مي‌يابد. رشد طولي در اثر ممانعت از طويل شدن سلول‌ها متوقف اما گسترش شعاعي اين سلول‌ها ادامه مي‌يابد.

اثر علف‌كش‌هاي فنوكسي روي رشد گياه بدين ترتيب است كه ضمن اين كه علف‌كش‌ها سبب عدم تمايز يابي و وجود حالت ابتدايي در سلول‌هاي تقسيم شده در حالت بلوغ سلول‌ها مي‌شود، معمولاً مانع تقسيم سلولي در مريستم‌هاي اوليه گياهان سالم مي‌شوند. فعاليت كامبيومي تحريك شده و تكثير سلول‌ها در بافت آبكش و نواحي پوست سريع مي شود. اين موارد طويل شدن سلول‌ها را در بافت‌ها هوايي افزايش و در بافت‌هاي زميني كاهش مي‌دهند. در اثر كاربرد علف‌كش‌هاي فنوكسي تغييرات ساختار دروني نيز در سلول‌هاي گياهي انجام مي‌شود كه شامل گسيختگي و خرد شدن تونوپلاست غشاء سيتوپلاسمي و غشاءهاي ميتوكندري مي‌باشد.

گياهان تيمار شده با ۲٫۴٫D نشان داده‌اند كه ۲٫۴٫D همانند IAA توليد اتيلن را تحريك مي‌كند ضمناً اتيلن عامل كشنده نيست.

جذب و انتقال :
تحقيقات در مورد جذب و انتقال علف‌كش‌هاي فنوكسي گستردگي زيادي دارد و متغيرهاي چندي را شامل مي‌شود كه عبارتند از: كوتيكول به گونه گياهي، مرحله رشد گياه، سلامت گياه ، قطع برگها، مقاطع بافتها، فرمولاسيون و عوامل محيطي.

زماني كه ۲٫۴٫D بفرم اسيد، نمك يا استر بر روي سطح بكار برده ‌شود مولكول‌ها بداخل كوتيكول انتشار يافته ، در سراسر آپوپلاست مايع حركت نموده و بالاخره با نفوذ در غشاء سيتوپلاسمي، داخل سلول‌هاي زنده مي‌گردد. يون‌هاي داراي بار منفي توسط سطح كوتيكول با بار منفي دفع مي‌شوند، بنابراين چنين فرمولاسيون‌هايي به سرعت جذب نمي‌شوند.
زماني كه اسيد ۲٫۴٫D به فرم سوسپانسيون يا اسيد اموسيون كننده بكار برده شود مولكول هاي آن به سرعت حل شده و از كوتيكول عبور مي‌كنند.

استرها نيز در كوتيكول حل مي‌شوند و مداركي وجود دارد كه نشان مي‌دهند اين موارد در طي جذب و يا در داخل گياه و احتمالاً در سطح برگ‌ها جهت ايجاد حالت اسيدي هيدروليز مي‌شوند، بنابراين هر فرمولاسيون كه ۲٫۴٫D داشته باشد به نظر مي‌رسد كه براي حركت در گياه ابتدا بايستي به فرم يونيزه شده اي در بيايد. فاكتورهاي اصلي كه در فرمولاسيون قابل كنترل‌اند شامل PH ، غلظت و افزودني‌ها (مانند سورفاكتانت‌ها) مولكول هاي اسيدهاي آلي ضعيف در حالت غير قابل تجزيه بيشتر در چربي محلول هستند و از كوتيكول‌هاي ليپيد مانند

نسبت به يون‌ها با سرعت بيشتري عبور مي‌نمايند بنابراين جذب اسيدهاي فنوكسي مي‌بايست در OH كه كمتر از مقدار OK باشد به طور اپتيمم انجام گيرد. (PK براي اسيد ۲٫۴٫D ، ۹۶/۲ مي‌باشد) در PH هاي ۷ و بالاتر جذب و انتقال به طور بارزي كاهش مي‌يابد. از انجايي كه فرمولاسيون هاي استري به سرعت تجزيه نمي‌شوند PH بايستي پايين باشد.
افزودن سورفاكتانت به فرمولاسيون علف‌كش‌ ممكن است سبب افزايش يا توقف فعاليت علف‌كش‌ روي شاخ و برگ شده و يا هيچ اثري بر آن نداشته باشد.

حركت علف‌كش‌ها بداخل گياهان در دو مسير عبور هيدروفيليك و ليپوفيليك انجام مي‌شود.
ورود علف‌كش‌ها به داخل برگ فرآيند پيچيده‌اي است كه در برگيرنده علف‌كش‌، ناقل سورفاكتانت و سطح برگ مي‌باشد نه اين كه تنها خصوصيت محلول اسپري فنوكسي كشش سطحي، كشش بين سطحي، PH ارتباط مستقيمي با فعاليت علف‌كشي آن داشته باشد.

فاكتورهاي محيطي بخصوص درجه حرارت ، نور، رطوبت نسبي، و رطوبت خاكي به جذب علف‌كش‌ها از شاخ و برگ مؤثرند.
– افزايش درجه حرارت در حدود و دامنه فيزيولوژيكي، جذب علف‌كش‌ها فنوكسي افزايش مي‌يابند. افزايش ورود علف‌كش‌ها فنوكسي به داخل گياه در چندين گونه گياهي با افزايش شدت نور افزايش يافته است. رطوبت نسبي بالا سبب افزايش زمان خشك شدن قطرات و اجازه باز بودن روزنه‌ها شده و احتمالاً هيدراسيون كوتيكول را زياد نموده و در نتيجه نفوذپذيري را افزايش مي‌دهد. جذب ۲٫۴٫D در تنش كم خاك افزايش مي‌يابد.

– علف‌كش‌هاي فنوكسي توسط ريشه‌ها نيز به سرعت جذب مي‌شوند.
– علف‌كش‌هاي فنوكسي پس از مصرف روي شاخ و برگ در آوندهاي آبكش انتقال مي‌يابند. ترتيب تحرك نسبي در علف‌كش‌ها به صورت زير مشاهده شده است.

عوامل محدود كننده انتقال عبارتند از:
۱٫ فرمولاسيون تركيبات غير متحرك
۲٫ انتقال در آوندهاي چوبي

۳٫ اختلافات آناتوميك علف‌كش‌هاي فنوكسي تركيبات بهم پيوسته يا به شكل تركيبات غير متحرك هستند.
ازمايش شده است كه علف‌كش‌هاي فنوكسي از طريق آوندهاي چوبي برگ‌ها دريافت شده اما انتقال بين برگهاي اوليه و اندام‌هاي هوايي جوان در آوندهاي چوبي برگها دريافت شده اما انتقال بين برگ‌هاي اوليه و اندام‌هاي جوان در آوندهاي آبكش انجام مي‌شود. علف‌كش‌هاي فنوكسي به سرعت از آوندهاي آبكش بطرف آوندهاي چوبي و برعكس حركت مي‌نمايد كه در اين رابطه نامساوي زير برقرار است.

انتقال علف‌كش‌هاي فنوكسي از محل مصرف روي شاخ و برگ ، در تك لپه‌ايها نسبت به دو لپه‌ايها محدوديت بيشتري دارد، اين بدليل حضور مر سيستمهاي ميان بافتي در ساقه و برگ‌هاي تك‌لپه‌اي بوده كه به عنوان موانعي براي حركت اين علف‌كش‌ها عمل مي‌نمايد.

اثر محيطي بر انتقال علف‌كش‌هاي فنوكسي بشرح ذيل است:
شرايط محيطي كه براي ايجاد سرعت بالاي فتوسنتز و رشد مساعد هستند سبب حداكثر انتقال مي‌شوند. شدت نور، رطوبت نسبي، و درجه حرارت بر انتقال اين تركيبات مؤثر تشخيص داده شده‌اند. درجه حرارت بالاي محيط ،رطوبت نسبي پايين و پوشش ضعيف اسپري، همگي اثر سم را كاهش مي‌دهند.

آقاي شموتز دريافت كه ماكزيمم جذب و انتقال ۲٫۴٫۵-T داراي كربن۱۴ نشاندار بوسيله گياه covifeia Mexicana در حدود ۳۰ روز پس از شروع بارندگي‌هاي مؤثر تابستانه روي داده و همزمان با آن حداكثر از بين رفتن گياهان توسط اسپري مشاهده شده است. نفوذ علف‌كش‌هاي فنوكسي از ريشه‌ها، با انتقال تركيبات فوق از شاخ و برگ به طرف ريشه‌ها مطابقت مي‌نمايد.

 

عوامل محدود كننده انتقال عبارتند از:
فنوكسي‌ها به وسيله تجزيه زنجيره فرعي، حذف زنجيره فرعي، هيدروكسيلاسيون و كنجوگاسيون با مواد فرعي درون را، دستخوش تغييرات مي‌شوند كنجوگاسيون بعد از تغيير مولكول اوليه به طور مكرر اتفاق مي‌افتد هيدروسيزاستر، آميد و مشتقات نيتريل نيز صورت مي‌گيرد. و ۲٫۴٫D توسط گياهان متابوليز مي‌شود و همچنين گياهان قادر به تغيير يا شكستن زنجير جانبي ۲٫۴٫D و تركيبات مربوطه هستند.

از نقطه نظر علف‌كش‌ بحث تبديل ۲,۴-DB با MCPB كه اساساً غير سمي هستند به ۲٫۴-D يا MCPA سمي توسط بتااكسيداسيون جنبه مهمي از آن هست. بعضي از گياهان قادرند اين تبديل را سريعاً انجام دهند در صورتي كه گياهان ديگري مانند بقولات ريزدانه اين واكنش را به اهستگي انجام مي‌دهند.

عكس‌العمل‌هاي بيوشيميايي:
فعاليت علـف‌كش‌هـاي فنـوكسي مشابه با فعاليت طبيعي هورمون رشد ايندول -۳- ايل استيك اسيد (IAA) ظاهر مي‌گردد. ميزان IAA در گياهان تحت كنترل متابوليكي بوده كه نتيجه ان رشد طبيعي گياه است، در صورتي كه ميزان اين علف‌كش‌ها خارج از كنترل مي‌باشد اين منجر به رشد غير طبيعي گياه تيمار يافته با اين علف‌كش‌ها مي‌شود. حجيم شدن سلول در اثر علف‌كش‌هاي فنوكسي تحت تأثير قرار مي‌گيرد اين كه مانع يا تحريك كننده آن باشد بستگي به غلظت بافت مورد نظر دارد به طور كلي در غلظت‌هاي بيشتر از تا مول حجيم شدن سلول‌ها در مقاطعي از ساقه به طور فزاينده‌اي تحريك شده و در غلظت مول از آن ممانعت گرديده است. در مقابل از حجيم شدن سلول‌هاي ريشه در غلظت‌هاي بيشتر از تا مول به طور فزاينده‌اي جلوگيري مي‌شود. در مواردي كه حجيم شدن سلول‌ها با انبساط ديواره سلولي افزايش يافته اين علف‌كش‌ها در اثر افزايش فرمي ديواره سلولي سبب افزايش انعطاف ديواره سلولي مي‌گردند. و نيروي آماس سبب بزرگ شدن سلول مي‌شود.
IAA بسرعت در بافت گياهي غير سمي مي‌شود در حالي كه سميّت ۲٫۴٫D نسبتاً ثابت باقي مي‌ماند.

 

نحوه عمل علف‌كش‌هاي فنوكسي :
علف‌كش‌هاي فنوكسي در رشد و ساختمان گياه حالت‌هاي غيرطبيعي متعددي را ايجاد مي‌كنند تغيير حالت به صورت اپي ناسستي، پس از كاربرد علف‌كش‌هاي شاخ و برگ بسرعت انجام مي‌شود و متعاقب آن غده، ريشه‌هاي ثانوي و ساختارهاي راه راه مانندي غالباً در گونه هاي حساس توسعه مي‌يابند. اين مواد سبب تمايز و شروع تقسيم سلولي با تكثير سلول‌ها فعاليت كامبيومي تحريك مي‌شود. گياهان تيماريافته با ۲٫۴٫D و احتمالاً ساير علف‌كش‌هاي فنوكسي ، توليد اتيلن را تحريك مي‌نمايند با اين حال اتيلن فاكتور كشنده نيست.
عكس العمل‌هاي مختلف ظاهري گياهان در مقابل علف‌كش‌هاي فنوكسي كه در مواردي سبب تحريك و در مواردي ديگر مانع تقسيم سلولي مي شوند ممكن است در اثر غلظت‌هاي متفاوت اكسين در سلول‌ها باشد به طوري كه مقادير كم سبب تحريك و مقادير زياد سبب ممانعت مي‌گردد. اختلاف در نوع سلول ، سلول‌هاي بالغ در مقابل سلول‌هاي مريستمي نيز ممكن است عكس‌العمل‌ متفاوتي داشته باشند.

جذب توسط برگ‌ها و ريشه‌ها به سرعت انجام مي‌گيرد هر چند كه فرمولاسيون و شرايط محيطي به ميزان آن مؤثر است انتقال اين علف‌كش‌ها از برگ‌ها در ابتدا سيمپلاستر در نظر گرفته مي‌شود بنابراين انتقال زياد از برگ‌ها پذيرفته شده است اما انتقال از ريشه‌ها بسيار كم مي‌باشد. انتقال سيمپلاستي از برگ‌ها اساساً كمتر از ميزان فتوسنتز است. انتقال در اندام‌هاي هوايي از برگ‌هاي تيمار يافته تك لپه‌اي‌ها نسبت به برگ‌هاي دولپه‌ايها محدودتر مي‌باشد اين در اثر وجود مريستم‌هاي ميان بافتي است كه در ساقه‌ها و برگ‌هاي تك لپه‌اي‌ها وجود داشته ولي دولپه‌ايها فاقد آنها هستند.

تحقيقاتي كه روي متابوليسم ۲٫۴٫D انجام شده نشان داده‌اند كه اين علف‌كش‌ها توسط هيدروكسيلاسيون ، گاهي همراه با تغيير محل اتم كلر روي حلقه، دكربوكسيلاسيون ، با گلوكز در محل‌هاي هيدروكسيد شده دستخوش تغيير مي‌شوند.

ميزان پايين علف‌كش‌هاي فنوكسي ، با افزايش فعاليت آستريم‌هاي هضم كننده و سازنده براي نرم كردن ديواره سلولي و سنتز مواد ديواره سلولي جديد حجيم شدن سلولي را تحريك مي‌كند. فشار آماس خودبخود سبب حجيم شدن سلول مي‌گردد كه باعث از هم متلاشي شدن سلول مي‌گردد.

اثرات فعاليت فيزيوستري در اثر مصرف علف‌كش‌هاي فنوكسي
۱٫ تحريك اتيلن
۲٫ خسارت كلروپلاست سبب كلروز شدن (زرد شدن) برگ‌ها مي‌شود.
۳٫ بسته شدن سوراخ روزنه بر سرعت تنفس و فتوسنتز تأثير مي‌گذارد.
۴٫ ايجاد اپي ناستي
۵٫ تكثير سلول‌هاي بافت ساقه باعث مسدود شدن بافت‌هاي آوندي در قسمت‌هاي خسارت ديده مي‌شود.
۶٫ توليد ريشه باعث توليد ريشه‌هاي طبيعي يا نابجا مي‌شود.
۷٫ تغيير در خاصيت ارتجاعي ديواره سلول واكنش اوليه‌اي براي طويل شدن سلول است.

فعاليت‌هاي بيوشيميايي علف‌كش‌هاي فنوكسي :
۱٫ افزايش ميزان تنفس
۲٫ كاهش PH سيتوسولي
۳٫ افزايش خروج Ht
4. افزايش پتانسيل غشاي پلاسما
۵٫ افزايش جذب پتاسيم K
6. افزايش ساخت پروتئين
مصرف علف‌كش‌هاي فنوكسي در ابتدا باعث تحريك فرايندهاي متابوليكي مانند فتوسنتز تنفس و بيوسنتز اسيدهاي هسته‌اي مي‌شود و به دنبال آن طويل شدن ساقه و اثرات غير طبيعي مانند اپي ناستر و متورم شدن بافت را در پي دارد و در نهايت موجب خسارت غشاء و تخريب بافت مي‌گردد.