Трифлуралин — это распространенный довсходовый селективный гербицид , динитроанилин . Приблизительно 14 миллионов фунтов (6400 тонн), использованных в Соединенных Штатах в 2001 году [3] и 3–7 миллионов фунтов (1400–3200 тонн) в 2012 году [4] , это один из наиболее широко используемых гербицидов. Трифлуралин также используется в Австралии [5] и Новой Зеландии. [6] Представленный в 1964 году, трифлуралин был первым фторорганическим соединением, используемым в качестве агрохимиката. [7]
Трифлуралин обычно применяется к почве для контроля однолетних злаковых и широколиственных сорняков. Он подавляет развитие корней, прерывая митоз, и контролирует сорняки по мере их прорастания. [5] [8] Трифлуралин очень мало перемещается внутри растения, оставаясь в корнях. [9]
В 1950-х годах для защиты сои и хлопка не было селективных гербицидов ( можно было использовать 2,4-ДНП , но его нужно было применять очень аккуратно, чтобы не уничтожить урожай), поэтому исследовательские лаборатории Lilly проверили ~2000 соединений с 1958 по 1980 год вслепую, ища результат. Первоначально считалось, что трифлуралин не сработал, однако спустя несколько недель на участках не было сорняков. [7] Внесение гербицидов в верхний слой почвы вместо этого было в восемь раз эффективнее. [10] Внесение гербицидов в почву перед посадкой было новой технологией в то время. Неясно, почему экзотический 4- трифторметил трифлуралина был испытан так рано (1960 год), до более распространенных кандидатов, таких как фтор , бром или йод . [7]
К 1968 году трифлуралин стал доступен по всему миру, включая Австралию и Новую Зеландию. [6]
Родственные соединения демонстрируют схожие гербицидные свойства. В исследовании 16 трифторметильные (как трифлуралин) соединения оказались более активными до появления всходов, а метильные соединения более активными после появления всходов. Замена двух пропильных групп трифлуралина (на этил, аллил или бутил) дала более низкую предвсходовую активность во всех случаях; послевсходовая активность была самой высокой у этиловых, аллиловых комбинированных аналогов. [11]
Нитралин заменяет трифторметильную группу на метилсульфонил . Бенфлуралин заменяет пропил -пропильные группы на этил - бутильные . Профлуралин заменяет одну пропильную группу на циклопропилметильную. Профлуралин и нитралин в основном устарели, но бенфлуралин используется в коммерческих целях, хотя и реже, чем трифлуралин.
Трифлуралин ингибирует образование тубулина [5] , связываясь с тубулином , и когда полученный гербицидный комплекс встраивается в растущие микротрубочки, он блокирует дальнейшее связывание тубулина, останавливая рост. [12] Он также деполимеризует (расщепляет) микротрубочки.
Динитроанилины поражают микротрубочки растений и простейших, но не животных, грибов и моркови, чьи микротрубочки, даже в очищенной форме в лабораторных условиях, не подвергаются воздействию. [12]
Устойчивость, если она развилась, может быть обусловлена мутацией α- или β-тубулина, особенно распространенной у простейших . Эта устойчивость особенно трудно развилась у сорняков к гербицидам, разрушающим тубулин, поскольку и α-тубулин, и β-тубулин должны мутировать, поскольку дисбаланс между их проявлениями потенциально смертелен. Устойчивость к нецелевому участку обычно обусловлена повышенным метаболизмом трифлуралина. Механизмы, связанные с подвижностью, неэффективны, поскольку для предотвращения прорастания необходимо минимальное движение в сорняке. [12]
Было показано, что устойчивость снижается при повторном применении просульфокарба на райграсе (плевеле). Предположительно, механизм устойчивости к просульфокарбу обратен устойчивости к трифлуралину, требуя более низкого метаболизма гербицида, а не более высокого. Поэтому при росте устойчивости к одному механизму сорняки отменяют свою устойчивость к другому. [13] Некоторые механизмы устойчивости налагают на сорняки серьезные издержки приспособленности , такие как значительное снижение скорости роста. [12]
Трифлуралин относится к классу устойчивости группы D (Aus), [14] K1 или 3. (глобальная или числовая) [15] [16] Другие гербициды группы D будут испытывать устойчивость почти так же.
Пшеница и тритикале, подвергшиеся воздействию трифлуралина, демонстрируют снижение длины корней , увеличение количества семенных корней, увеличение диаметра корней и снижение сухой массы корней. [17]
Трифлуралин был запрещен в Европейском союзе с 20 марта 2008 года, в первую очередь из-за его высокой токсичности для водных организмов. [18] Соединенное Королевство запретило его в соответствии с тем же законодательством. [19] С запретом IPU в то же время осталось мало вариантов для контроля за черной травой . [20]
Трифлуралин входит в список опасных загрязнителей воздуха Агентства по охране окружающей среды США как регулируемое вещество в соответствии с Законом о чистом воздухе . [21]
Трифлуралин обычно продается в виде эмульгируемого концентрата [14] или гранул. [2] Нормы внесения варьируются, например, 0,8–3,0 л препарата 480 г/л на гектар, обычно разбавленного водой [5] и другими совместимыми гербицидами, например , изопротуроном [2] , для распыления за один раз.
Трифлуралин необходимо вносить в почву в течение 24 часов после посева, а в некоторых случаях и раньше. Это достигается различными методами; большинство из них предполагает установку техники на глубину 5-13 см. [5] Это необходимо для минимизации потерь от испарения из-за относительно высокого давления паров трифлуралина. [22] Избирательность возможна даже для восприимчивых культур, если сеять ниже полосы гербицида, и будут контролироваться сорняки, прорастающие на меньшей глубине. [5]
Трифлуралин распадается на множество продуктов по мере разложения, в конечном итоге встраиваясь в почвенные остатки или преобразуясь в углекислый газ (минерализованный). Среди наиболее необычных поведений трифлуралина — инактивация во влажных почвах. Это было связано с трансформацией гербицида восстановленными почвенными минералами, которые, в свою очередь, были ранее восстановлены почвенными микроорганизмами, использующими их в качестве акцепторов электронов при отсутствии кислорода . Этот процесс экологической деградации был зарегистрирован для многих структурно родственных гербицидов ( динитроанилинов ), а также для различных взрывчатых веществ, таких как ТНТ и пикриновая кислота . [23]
Трифлуралин имеет длительный период полураспада в почве, составляющий ~180 дней, но его принимают при высоких нормах внесения из-за его низкой подвижности в почве и высокой летучести. [7] Он чрезвычайно устойчив к выщелачиванию и демонстрирует незначительное боковое перемещение почвы. [2] Повторное ежегодное внесение показывает устойчивое и непрерывное снижение в почве и не накапливается, даже при внесении значительно превышающих рекомендуемые нормы. [24]
Ультрафиолетовый свет может вызвать деградацию. Трифлуралин устойчив к гидролизу. [2]
Трифлуралин безопасен для млекопитающих и кур, даже в больших количествах. [25] Млекопитающие выводят 85% после перорального приема в течение 72 часов. Однако он токсичен для рыб: LC 50 для радужной форели составляет 10-40 мкг/л. [2] Метаболизм затрагивает щитовидную железу ; сильное и продолжительное воздействие на крыс может вызвать ее стресс из-за чрезмерной стимуляции. [26]
Существует обсуждение того, что трифлуралин является канцерогенным . Некоторые исследования показали связь, например, исследование 1986 года трех случаев неходжкинской лимфомы . Более позднее, более крупное исследование не обнаружило значительной связи. Обзорное исследование изучало трифлуралин против видов рака , не обнаружив никакой связи, кроме рака толстой кишки, который был обнаружен только в одной изученной когорте. Исследования на людях остаются неубедительными, но данные EPA о токсичности животных «подтверждают возможную канцерогенность» трифлуралина. [27] Воздействие трифлуралина может снизить апоптоз клеток . [28]
Трифлуралин на яичниках млекопитающих (испытано на мышах, в дозе 150 мг/кг/день) не показал никакого эффекта на качество ооцитов , но может вызывать реакцию на стресс в соматических клетках яичников . Фертильность не была затронута. Уровни pRb остались неизменными, хотя трифлуралин повысил уровни p53 , гена, подавляющего опухоль, в 2,5 раза. Дополнительный p53, по-видимому, не увеличил скорость апоптоза. [29]
Трифлуралин можно использовать в качестве мази для лечения рубцов лейшманиоза на коже. Он и другие динитроанилины являются тубулин -связывающими агентами с селективными противолейшманиозными свойствами, причем лейшмания является паразитом , вызывающим заболевание, которое убило 60 000 человек в 2001 году. Исследования по медицинскому использованию трифлуралина в расширении зашли в тупик из-за его низкой растворимости в воде и легкой сублимации. Были опробованы аналоги трифлуралина, и некоторые из них показали большую эффективность, чем милтефозин ; все аналоги трифлуралина имеют преимущества, будучи негемолитическими и менее токсичными для клеток. [30]
Трифлуралин также обладает противомалярийными свойствами и накапливается в эритроцитах , инфицированных паразитами , хотя низкая растворимость затрудняет эффективное введение трифлуралина. [31] Лечение Toxoplasma gondii и криптоспоридиоза эффективно, но ограничено из-за растворимости. [32] [33] Трифлуралин, вводимый в липосомах, успешно применялся для лечения лейшмании у собак. [34]
Коммерческие препараты включают смеси трифлуралина с: линуроном , напропамидом, метрибузином , кломазоном , тебутамом, бромоксинилом и иоксинилом , изопротуроном , тербутрином, триэтазином, небуроном и изоксабеном . [2]
Культуры, в которых используется трифлуралин, включают: пшеницу, ячмень, хлопок, тритикале, рожь, подсолнечник, сахарный тростник, горох, рапс, сафлор, арахис, табак, голубиный горох, люпин, люцерну, льняное семя, семена бобовых, клубнику, чечевицу, конские бобы, нут, коровий горох, лаблаб, маш, бобы борлотти, красную фасоль, фасоль адзуки, [5] цитрусовые, салат, перец, томаты, артишоки, лук, чеснок, капуста, сахарная свекла, пастернак, морковь или сою. [2]