Глюфосинат (также известный как фосфинотрицин и часто продаваемый в виде аммониевой соли ) представляет собой природный гербицид широкого спектра действия , вырабатываемый несколькими видами почвенных бактерий Streptomyces . Глюфосинат — неселективный гербицид контактного действия, обладающий 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 глютамина и детоксикации аммиака, придавая ему антибактериальные , противогрибковые и гербицидные свойства. Применение глюфосината к растениям приводит к снижению уровня глютамина и повышению уровня аммиака в тканях, что останавливает фотосинтез и приводит к гибели растений. [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 ингибирует бактерии; он состоит из двух остатков аланина и уникальной аминокислоты , аналога глутамата , которую они назвали «фосфинотрицин». [4] : 90 Они определили, что фосфинотрицин необратимо ингибирует глутаминсинтетазу . [4] : 90 Фосфинотрицин был впервые синтезирован учеными из Хехста в 1970-х годах в виде рацемической смеси; эта рацемическая смесь называется глюфосинатом и является коммерчески значимой версией химического вещества. [4] : 91–92.
В конце 1980-х годов ученые обнаружили у этих видов Streptomyces ферменты , которые избирательно инактивируют свободный фосфинотрицин; ген, кодирующий фермент, выделенный из Streptomyces hygroscopesus, назывался геном «резистентности к биалафосу» или «bar», а ген, кодирующий фермент в Streptomyces viridochromogenes , назывался « фосфинотрицинацетилтрансферазой » или «pat». [4] : 98 Два гена и их белки имеют 80% гомологию на уровне ДНК и 86% гомологию аминокислот, и каждый из них имеет длину 158 аминокислот. [4] : 98
Глюфосинат — гербицид широкого спектра действия, который используется для борьбы с важными сорняками, такими как ипомея , сесбания конопляная ( Sesbania bispinosa ), сорняк пенсильванский ( Polygonum pensylvanicum ) и желтый орех , похожий на глифосат . Для достижения полной эффективности его применяют к молодым растениям на раннем этапе развития. [3] Он продается в составе таких торговых марок, 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 заболеваний растений, поскольку он также убивает грибы и бактерии при контакте. [6]
Генетически модифицированные культуры, устойчивые к глюфосинату, были созданы путем генетической инженерии генов bar или pat из стрептомицетов в семена соответствующих сельскохозяйственных культур. [4] : 98 [7] В 1995 году на рынок была выведена первая устойчивая к глюфосинату культура — рапс, за ней последовали кукуруза в 1997 году, хлопок в 2004 году и соевые бобы в 2011 году. [7]
Фосфинотрицин представляет собой ингибитор глутаминсинтетазы , который связывается с глутаматным участком. Растения, обработанные глюфосинатом, погибают из-за накопления аммиака в просвете тилакоидов , что приводит к разобщению фотофосфорилирования . [6] Развязка фотофосфорилирования приводит к образованию активных форм кислорода , перекисному окислению липидов и разрушению мембран. [8]
Повышенный уровень аммиака обнаруживается в течение часа после применения фосфинотрицина. [3]
Поскольку глюфосинат часто используется в качестве десиканта перед сбором урожая , его можно найти в пищевых продуктах, которые потребляет человек. К таким продуктам относятся картофель, горох, фасоль, кукуруза, пшеница и ячмень. Кроме того, химическое вещество может передаваться человеку через животных, которых кормят зараженной соломой. Было обнаружено, что мука, полученная из зерна пшеницы, содержащая следы глюфосината, сохраняет 10-100% остатков химикатов. [9]
Гербицид также стойкий; Было обнаружено, что он преобладает в шпинате, редисе, пшенице и моркови, которые были посажены через 120 дней после обработки гербицидом. [3] О его стойкости также можно судить по периоду полураспада , который варьируется от 3 до 70 дней в зависимости от типа почвы и содержания органических веществ. [3] Остатки могут оставаться в замороженных продуктах до двух лет, и химическое вещество нелегко уничтожить при приготовлении продукта в кипящей воде. [9] Агентство по охране окружающей среды классифицирует это химическое вещество как «стойкое» и «мобильное» на основании его отсутствия разложения и легкости переноса через почву. Исследование выявило наличие циркулирующего PAGMF у женщин с беременностью и без нее, открыв путь к новой области репродуктивной токсикологии, включая питание и маточно-плацентарную токсичность [10].
Не существует пределов воздействия, установленных Управлением по охране труда и здоровья США или Американской конференцией правительственных специалистов по промышленной гигиене . [11] Рекомендуемая ВОЗ/ФАО допустимая суточная доза (ADI) глюфосината составляет 0,02 мг/кг. [9] Европейское управление по безопасности пищевых продуктов установило ADI на уровне 0,021 мг/кг. Острая референтная доза (ОРД) для женщин детородного возраста составляет 0,021 мг/кг. [9]
Глюфосинат — химическое вещество, зарегистрированное Агентством по охране окружающей среды США EPA. Это также химическое вещество, зарегистрированное в Калифорнии. Он не запрещен в стране и не является пестицидом PIC . [12] Никакие пределы воздействия не установлены OSHA или Американской конференцией правительственных специалистов по промышленной гигиене. [11]
Глюфосинат не одобрен для использования в качестве гербицида в Европе; последний раз он пересматривался в 2007 году, а срок его регистрации истек в 2018 году. [13] Он был отозван с французского рынка с 24 октября 2017 года Национальным агентством по санитарной безопасности питания, окружающей среды и труда из-за его классификация как возможное репротоксичное химическое вещество (R1b). [14]