除草剂安全剂(safener)，也称xx剂(antidote)或保护剂(protectant)，是具有独特性能的化学物质。除草剂安全剂是在不影响除草剂对靶标杂草活性的前提下，有选择地保护作物免遭除草剂药害，从而增强作物对除草剂的耐受能力，增加除草剂对作物的安全性。在美国、德国、瑞士、日本、加拿大、俄罗斯、韩国和匈牙利等国对除草剂安全剂的研究较多，我国起步较晚，在80年代末才开始这项研究。

1  除草剂安全剂的发现及研究历史

除草剂安全化现象最早发现于1947年。当时 Hoffmann偶然发现用2，4，5一涕处理过的番茄，以后接触到除草剂2，4一滴的液雾不会产生药害。进一步研究表明，用2，4一滴叶面处理后，能保护小麦免受燕麦灵(barban)的药害。Hoffmann认为这些相互作用关系具有潜在的意义，因而他建立了检测化合物是否具有安全剂活性的筛选程序，在多年研究的基础上于1962年首次提出了安全剂这一概念。几年后，Hoffmann提出了世界上{dy}个安全剂l，8一萘二甲酸酐(NA)，作为保护玉米免受硫代氯基恶酸酯除草剂药害。该安全剂1972年由Gulfoil公司商品化，以商品名“Protect”申请了专利。此后，世界各国科学家开发出多种类型的安全剂，已有数百个有安全剂作用的化合物问世，其中大约有30种能在农田中使用。

2除草剂安全剂的类型及开发应用现状

2．1除草剂安全剂的类型

2．1．1按化合物分类  二氯乙酰胺类，肟醚类，羧酸衍生物类，磺酸衍生物类，恶唑、噻唑和其它杂环化合物，酮类及其衍生物。

2．1．2按结构分类  萘酸酐类、二氯乙酰胺类、肟醚类、杂环类、磺酰脲(胺)类、植物生长调节剂类、除草剂类和xx剂类。

2．1．3按作用方式与作用原理分类  结合型、分解型、颉抗型、补偿型。

2．2除草剂安全剂的研究和开发应用现状

    目前，由于除草剂的广泛应用，除草剂药害问题的不断出现，除草剂安全剂的研究异常活跃，具有安全剂作用的新化合物被陆续开发出来。涉及的除草剂类型包括酰胺类、氨基甲酸酯类、苯氧羧酸类、芳氧苯氧丙酸类、磺酰脲类、磺酰胺类、咪唑啉酮类、环已二酮类、异恶唑二酮类、均三氮苯类等。保护的作物有玉米、水稻、高粱、小麦、大麦、黑麦、棉花、大豆等，大多数安全剂是用来保护禾谷类作物的(详见表1)。

3  除草剂安全剂的作用机制

国内外学者对安全剂的作用机制提出了4种假说来解释其作用模式：①安全剂可能干扰除草剂的吸收和传导；②安全剂可能与除草剂受体和靶标位点竞争；③安全剂加强除草剂在作物体内的代谢；④以上几种作用模式联合作用。在以上4种假说中，结构活性理论、谷胱甘肽轭合论和羟基化作用是三种较为普遍的作用机制解释。

3．1结构活性理论(QSAR)

Stephenson等人研究了31种酰胺化合物作为安全剂，以减轻除草剂EPTC(菌达灭)对玉米的伤害。结果发现与EPTC结构非常相似的化合物，如 dichlormid(二氯丙烯胺)和N，N一二丙基一2，2一二氯乙酰胺，有很高的安全活性。但将酰胺分子中 R—CO一的烃基R或一NRl2的烃基R1改成其它基团时，活性急剧下降。因此他们提出，安全剂结构与活性密切相关。与除草剂具有相似结构的物质有较好的安全活性(即相似结构活性理论)。Yenne等人利用计算机辅助分子设计方法(CAMM)，分析了包括EPTC／dichlormid在内的7组除草剂／安全剂的分子结构参数，结果发现各组物质间的结构参数均有许多相似之处。这一论点有力地支持了Ste— phenson的相似结构活性理论[1盯。近年来发现的磺酰脲类安全剂能够保护作物免遭磺酰脲类除草剂的伤害，也进一步证实和丰富了这一理论。

3．2谷胱甘肽(GSH)轭合论

Shimabukuro等人首次报道了除草剂与谷胱甘肽的轭合作用，发现除草剂阿特拉津在谷胱甘肽一s一转移酶(GST)的催化作用下，可与谷胱甘肽形成xx性的轭合物[1]。Lay和Casida研究了二氯乙酰胺类安全剂与硫代氨基甲酸酯类除草剂的作用方式，指出除草剂EPTC在植物体内首先转化为有毒性的亚砜代谢物，安全剂则是通过增加GSH的含量和提高GST的活性来加快解除亚砜毒性的速率。近年来，叶非等人研究了安全剂R一28725保护玉米免受氯嘧磺隆和咪唑乙烟酸药害的作用机理。当氯嘧磺隆使用量为5、10、15 g／hm。，咪唑乙烟酸的使用量为20、40、60 g／hm2时，加入R一28725能够明显提高玉米株高、株鲜重和产量，直接增加玉米植株体内谷胱甘肽的含量，增加两种除草剂与谷胱甘肽的轭合，从而达到xx的目的。这一研究结果进一步证实和支持了谷胱甘肽轭合理论。

3．3细胞色素P450单氧化酶(CytP450)催化的羟基化理论

  Cole D．J．研究发现，CytP450能促进磺酰脲类除草剂的芳基或烷基的羟基化瓜，生成xx代谢物。Joanna等人报道，他们用解草酮处理玉米种子，使绿麦隆羟基化酶的活性增强了15倍。

  每种除草剂安全剂的作用机制都不是单一的，而是几种机制联合作用。如解草酮在玉米中诱导形成GST与除草剂异丙甲草胺产生轭合物，它也可诱导氟嘧磺隆的羟基化作用。尽管除草剂安全剂作用机制的研究已引起人们的广泛关注，但确定的作用机制仍有待阐明，需要更有说服力的证据来证明以上作用机制假说。

   4  除草剂安全剂的发展前景

  除草剂使用的关键是提高选择性，而除草剂安全剂在提高除草剂的选择性上起了重要作用。安全剂的使用，可以扩大选择性不高甚至无选择性的除草剂的应用作物范围，提高现有除草剂品种的选择性和广谱性，同时在除草剂中加入安全剂对除草剂制剂的商品化十分有益。

  生物技术、化学技术与计算机技术相结合是未来除草剂安全剂研究的发展方向。借助计算机辅助分子设计来进行安全剂的研制，使其由随机筛选向合理的分子设计方向发展。利用生物技术从分子水平上认识安全剂的作用机制，结合生理学与生物化学来研究除草剂和安全剂对作用的共同影响。

  除草剂安全剂从一个新的角度去利用、完善和开发现有除草剂的功能，为除草剂的研究提供了新途径，对除草剂的应用具有重要意义。安全剂作为除草剂研究中的分支领域具有广阔的发展前景，应当引起我们的高度重视。