Глюфосинат (также известный как фосфинотрицин и часто продаваемый как соль аммония ) — это встречающийся в природе гербицид широкого спектра действия, вырабатываемый несколькими видами почвенных бактерий Streptomyces . Глюфосинат — это неселективный, контактный гербицид с некоторым системным действием. [1] Растения также могут метаболизировать биалафос и фосалацин , другие встречающиеся в природе гербициды, непосредственно в глюфосинат. [2] Соединение необратимо ингибирует глутаминсинтетазу , фермент, необходимый для производства глутамина и для детоксикации аммиака, придавая ему антибактериальные , противогрибковые и гербицидные свойства. Нанесение глюфосината на растения приводит к снижению уровня глутамина и повышению уровня аммиака в тканях, останавливая фотосинтез и приводя к гибели растения. [3]
В 1960-х и начале 1970-х годов ученые из Тюбингенского университета и компании Meiji Seika Kaisha независимо друг от друга обнаружили, что виды бактерий Streptomyces производят трипептид, который они назвали биалафосом , который подавляет бактерии; он состоит из двух остатков аланина и уникальной аминокислоты , которая является аналогом глутамата , который они назвали «фосфинотрицин». [4] : 90 Они определили, что фосфинотрицин необратимо подавляет глутаминсинтетазу . [4] : 90 Фосфинотрицин был впервые синтезирован учеными из Hoechst в 1970-х годах в виде рацемической смеси; эта рацемическая смесь называется глюфосинат и является коммерчески значимой версией химического вещества. [4] : 91–92
В конце 1980-х годов ученые обнаружили ферменты в этих видах Streptomyces , которые селективно инактивируют свободный фосфинотрицин; ген, кодирующий фермент, который был выделен из Streptomyces hygroscopicus, был назван «геном устойчивости к биалафосу» или «bar», а ген, кодирующий фермент в Streptomyces viridochromogenes, был назван « ацетилтрансфераза фосфинотрицина » или «pat». [4] : 98 Два гена и их белки имеют 80% гомологии на уровне ДНК и 86% гомологии аминокислот, и каждый из них имеет длину 158 аминокислот. [4] : 98
Глюфосинат — это гербицид широкого спектра действия, который используется для борьбы с важными сорняками, такими как ипомея , сесбания двуспинная ( Sesbania bispinosa ), горец пенсильванский ( Polygonum pensylvanicum ) и желтая мускари, аналогичный глифосату . Его применяют к молодым растениям на ранней стадии развития для достижения максимальной эффективности. [3] Он продается в формулах под такими брендами, как Basta, Rely, Finale, Challenge и Liberty. [3] Глюфосинат обычно используется в качестве гербицида в трех ситуациях:
Также было показано, что глюфосинат обеспечивает некоторую защиту от различных болезней растений, поскольку он также убивает грибки и бактерии при контакте. [6]
Генетически модифицированные культуры, устойчивые к глюфосинату, были созданы путем генной инженерии генов bar или pat из streptomyces в семенах соответствующих культур. [4] : 98 [7] В 1995 году на рынок была выведена первая культура, устойчивая к глюфосинату, рапс, за ней в 1997 году последовали кукуруза, в 2004 году — хлопок, а в 2011 году — соя. [7]
Фосфинотрицин — ингибитор глутаминсинтетазы , который связывается с сайтом глутамата . Растения, обработанные глюфосинатом, погибают из-за накопления аммиака в просвете тилакоида , что приводит к рассоединению фотофосфорилирования . [6] Рассоединению фотофосфорилирования сопутствует выработка активных форм кислорода , перекисное окисление липидов и разрушение мембран. [8]
Повышенный уровень аммиака обнаруживается в течение одного часа после применения фосфинотрицина. [3]
Поскольку глюфосинат часто используется в качестве осушителя перед сбором урожая , его можно обнаружить в продуктах, которые потребляют люди. К таким продуктам относятся картофель, горох, фасоль, кукуруза, пшеница и ячмень. Кроме того, химикат может передаваться людям через животных, которых кормят загрязненной соломой. Было обнаружено, что мука, полученная из пшеничного зерна, содержащего следы глюфосината, сохраняет 10–100 % остатков химикатов. [9]
Гербицид также является стойким; было обнаружено, что он преобладает в шпинате, редисе, пшенице и моркови, которые были посажены через 120 дней после обработки гербицидом. [3] Его стойкую природу можно также наблюдать по его периоду полураспада , который варьируется от 3 до 70 дней в зависимости от типа почвы и содержания органического вещества. [3] Остатки могут оставаться в замороженных продуктах питания до двух лет, и химическое вещество нелегко разрушается при приготовлении продукта питания в кипящей воде. [9] EPA классифицирует химическое вещество как «стойкое» и «мобильное» на основании его отсутствия деградации и легкости транспортировки через почву. Исследование выявило наличие циркулирующего PAGMF у женщин с беременностью и без нее, что прокладывает путь для новой области в репродуктивной токсикологии, включая питание и маточно-плацентарную токсичность [10]
Не существует пределов воздействия, установленных Управлением по охране труда и промышленной гигиене или Американской конференцией государственных промышленных гигиенистов . [11] Рекомендуемая ВОЗ/ФАО допустимая суточная доза (ADI) для глюфосината составляет 0,02 мг/кг. [9] Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов установило ADI в размере 0,021 мг/кг. Острая референтная доза (ARfD) для женщин детородного возраста составляет 0,021 мг/кг. [9]
Глюфосинат — это химикат, зарегистрированный Агентством по охране окружающей среды США (EPA). Он также зарегистрирован в Калифорнии. Он не запрещен в стране и не является пестицидом PIC . [12] OSHA или Американская конференция государственных промышленных гигиенистов не устанавливают пределов воздействия. [11]
Глюфосинат не одобрен для использования в качестве гербицида в Европе; последний раз он рассматривался в 2007 году, а срок его регистрации истек в 2018 году. [13] Он был отозван с французского рынка 24 октября 2017 года Агентством по санитарной безопасности, охране окружающей среды и труда из-за его классификации как возможного репротоксичного химиката (R1b). [14]