أسلوب تأثير مبيدات الحشائش

يمكن تلخيص الأسلوب الذى تؤثر به مبيدات الحشائش على النباتات فيما يلى:

* التدخل في عملية البناء الضوئي

يعتبر البناء الضوئي من أهم العمليات في النباتات الخضراء، وأي تدخل كيميائي من شأنه العمل على تثبيط أو إيقاف أي تفاعل إنزيمي ضمن التفاعلات المعقدة الخاصة بالبناء الضوئي، يعنى توقف حصول النبات على ما يلزمه من غذاء. والمواد الكيميائية التي يمكنها التدخل في هذه العمليات لا تعد بالضرورة من مبيدات الحشائش الأكثر كفاءة، ذلك لأن معظم الإنزيمات المسئولة عن تكوين السكر في الكلوروبلاستيدات موجودة أيضاً في سيتوبلازم الخلايا المختلفة، حيث يمكنها أن تكون عوامل مساعدة في التفاعلات العكسية، وبالتالي يمكن للنبات أن يحصل على الطاقة من المواد المخزنة، خلال عمليات التنفس، إلى أن يستعيد قدرته على القيام بعملية البناء الضوئي ثانية، الأمر الذى يستوجب أن تكون المادة المثبطة بالقدر الكافي لتثبيط تكوين السكر وتثبيط عملية احتراقه في عمليات التنفس في آن واحد.

وقد وجد بالفعل أن كثير من المركبات الفاعلة كمبيدات حشائش هي تلك التي تتدخل في عملية البناء الضوئي عن طريق تأثيرها على عملية الحساسية الخاصة باقتناص الطاقة الضوئية بواسطة الكلوروفيل وتحويل تلك الطاقة إلى الجزيئات المستقبلة لها في الخلايا على هيئة طاقة كيميائية. وجزيئات الكلوروفيل تبدو مكدسة بإحكام يسمح للطاقة الكيميائية أن تمر في عديد منها. وهناك من المعلومات المتاحة أن مركبات الترايازين ومركبات اليوريا الاستبدالية تعرقل عملية البناء الضوئي عن طريق قفل الدائرة وعدم استمرار انتقال الطاقة الضوئية إلى الجزيئات المستقبلة لها. وقد وجد أن جزيئاً واحداً من مبيد الحشائش مقابل 600 جزئ من الكلوروفيل يمكنه إيقاف عملية البناء الضوئي. فقدر مثلاً أن نباتات محصول القمح التي تزن 15 طناً للفدان تحوى 600 رطل كلوروفيل، ويلزم في نفس الوقت 1-5 أرطال فقط من المبيد للتأثير على هذه الكمية من الكلوروفيل وإعاقة أدائها.

ويتوقف استخدام المبيد المُثَبِّط على خواصه الطبيعية. ومن أفضل أمثلة ذلك التفاوت فيما بين مركبات الترايازين. فمركب الأترازين له مجموعة إيثيل ومجموعة أيزوبروبيل، في حين أن مركب السيمازين له مجموعتا إيثيل. وعلى الرغم من أن الاختلاف يقع في مجموعة ميثيل واحدة فإن قابلية السيمازين للذوبان في الليبيدات أقل بكثير عن مثيلتها في مركب الأترازين بالدرجة التي لا تسمح للسيمازين باختراق الأوراق الخضراء خلال طبقة الكيوتين. لذلك فلا يستخدم المركب الأخير كمبيد حشائش بعد الانبثاق، بخلاف مركب الأترازين الذى له قابلية أعلى للذوبان في الليبيدات ويمكنه اختراق كيوتين النبات مما يعطى هذا المركب الصلاحية ليكون مبيداً بعد الانبثاق. وبدخول السيمازين خلال الجذور، أو الأترازين خلال طبقة البشرة ، فإن كليهما يجب أن يصل إلى الكلوروبلاستيدات عن طريق الانتقال بتيار العصارة أو بالانتشار.

وعند دخول السيمازين خلايا نبات الذرة الشامية، فإن هذا النبات له قدرة إزاحة ذرة الكلور الموجودة بجزيء المركب ليحل محلها مجموعة هيدروكسيل ويتكون مركب جديد هو هيدروكسي سيمازين وهو مركب غير فاعل كمبيد حشائش. وطالما يصل للنبات تركيز من السيمازين في حدود تمكنه من هدمه فيكون النبات في مأمن من تأثيره السام. ولهذا يعتبر نبات الذرة من أقوى النباتات تحملاً لمركبات الترايازين ولذلك تستخدم في مكافحة حشائشه. هذا إلى جانب استخدام تلك المبيدات في بساتين الفاكهة التي يظهر تحملها لهذه المركبات نتيجة للقدرة الانتخابية البيئية، ذلك لأن هذه المبيدات تمتز على الطين والمواد العضوية في الطبقات السطحية للتربة، ومنها يمكن للجذور السطحية امتصاص المبيد، أما الجذور العميقة فإنها في مأمن من تأثير هذه المبيدات.

هذا وفى مجال تأثير مبيدات الحشائش على عملية البناء الضوئي، تدل الدراسات الحديثة على أن بعض مجموعات تلك المبيدات تعيق تفاعل هِل عن طريق تثبيط نقل الإلكترونات electron transport في الجانب المختزل من النظام الضوئي  photosystem II2. من هذه المجموعات كل من مجموعة uracils, triazinones, biscarbamates, nitriles, nitrophenols, substituted pyridazinones, phenylcacbamates, anilides, cyanoacrylates. كما أن لبعض هذه المجموعات أسلوب تأثير آخر مثل مجموعة substituted pyridazinones التي تثبط عدم تشبع الأحماض الدهنية وتخليق الكاروتينات.

* التدخل في فعل الهرمونات النباتية

يعتبر حمض الإندول أسيتيك من الهرمونات النباتية الهامة التي يمكن إنتاج مركبات كيميائية تحاكيها في أسلوب تأثيرها على النبات. وقد اكتشف هذا الهرمون العالم كوجل Kogl في عام 1934م ولم يتوصل إلى فعله. والمركب ذو تأثير طبيعي على استطالة جدر الخلايا كما أن له تأثير على عمليات الأيض في النبات. ومركب 2,4-dichlorophenoxy acetic acid (2,4-D) ومشتقاته العديدة، وكذلك مركب2,3,6-trichlorophenyl acetic acid (fenac) مركبات شبيهة بهذا الهرمون ويمكنها التدخل في التوازن الهرموني الطبيعى في النباتات بالدرجة التي جعلت منها مبيدات حشائش قوية.

والاستخدام العام لمركبات 2,4-D لعقود عديدة لحماية النجيليات من الحشائش يعود إلى قوة تحمل النجيليات لهذا المبيد بدرجة أكبر بكثير من قوة تحمل النباتات عريضة الأوراق. والمبيدات الشبيهة بالهرمونات هذه يتم انتقالها خلال اللحاء وبذلك فإن الأجزاء من الحشائش التي لا يصلها جرعة رذاذ الرش مباشرة نتيجة حمايتها بنباتات أخرى حولها، يمكن أن يصلها جرعة قاتلة من مبيد الحشائش من الأوراق التي عرضت للرش المباشر.

وقد درست علاقة التركيب الجزيئي بسمية هذه المركبات. فمركب 2,4-DB مثلاً يعتبر مركباً غير سام في حد ذاته كما ذكر، ولكن هناك نباتات وحشائش يمكنها إزالة الكربون من قمة هذا المركب لكى يتحول بهذه الطريقة إلى مركب 2,4-D. فالنباتات التي لها هذه القدرة تموت والتي لا تملك هذه القدرة يصبح المركب بالنسبة لها غير سام. وقد أنتجت هذه المركبات على هيئة مستحضرات مثل الملح الصوديومى والملح الأميني لسهولة تداولها، على أنه بدخول المركب داخل النبات يتحول بسهولة إلى الحمض المؤثر.

* التدخل في أيض حمض الخليك

يمكن للأحماض الأليفاتية المكلورة مثل مركب الدالابون dalapon أن تثبط أيض حمض البيروفيك وحمض الخليك، كما يمكنها أن تحدث اهتزازات وتأثيرات مختلفة في أيض حمض الخليك إلى جانب قدرتها على تحوير تركيب البروتين. أما التأثير المباشر الذى يظهر على النبات فهو الذبول والتواء الأوراق. ومن المعروف أن الدهون والشموع تتركب من وحدات حمض الخليك، واعتراض المبيد وتدخله في تكوين هذا الحمض يؤثر بالتالي على تكوين الشموع على أسطح النباتات مما يعرض النبات لفقد مستمر للماء. ولما كانت النباتات النجيلية grasses لها مساحات أوراق كبيرة فإنها تتعرض لفقد كمية من الماء بغزارة بجانب التأثيرات الأخرى مما يؤدى في النهاية إلى موتها.

* التدخل في أيض حمض النيوكليك

هناك مبيدات تتدخل في تكوين حمض النيوكليك، مثل مركب الأميترول ومركبات الكرباميت، وهى تؤثر على النباتات تأثيراً سيئاً حيث تختفى الكلورفيلات والكاروتينات وتعيش بعد ذلك النباتات البيضاء أياماً قليلة. وإن كانت هذه أعراضاً جانبية، الأساس فيها هو تدخل هذه المبيدات في تخليق المواد الأساسية اللازمة لنواة الخلية.

* التأثير على النظام الضوئي 1 photosystem I

توجد مركبات مثل الدايكوات لها سرعة إسقاط الأوراق وتجفيف النبات. وينحصر مفعول هذه المركبات في أنه عقب دخولها النبات مباشرة تربط نفسها بالطاقة اللازمة للنمو وتؤثر على تركيب البروتوبلازم حتى يجف. وتستمر جزئيات المركب في أداء مفعولها في بقية أجزاء النبات حتى يتم القضاء على النبات وسريعاً ما يحدث ذلك. ويمكن تشبيه المفعول بهذه الطريقة على أنه أيضاً قفل دائرة ومنع استمرار انتقال الإلكترونات خلال الخلايا.

وتدل دراسات حديثة على تأثير مجموعة المركبات ثنائية البيريديل، وتشمل الباراكوات والدايكوات، على النبات خلال تأثيرها على النظام الضوئي 1 photosystem I، حيث تتفاعل مع الجانب المختزل لهذا النظام وتستقبل إلكترونات وتتكون الشقوق الحرة free radicals التي يمكنها مهاجمة الروابط المزدوجة في السلاسل الجانبية للأحماض الدهنية في الليبيدات مسببة اختلالاً في الأغشية وموت الخلايا.

* التأثير على إنزيم  acetolactate synthase (ALS)

لبعض مجموعات مبيدات الحشائش القدرة على التأثير على إنزيم acetolactate synthase (ALS) وهو الإنزيم الأول الشائع في التخليق البيولوجي للأحماض الأمينية متفرعة السلسلة، الفالين، الليوسين، الأيزوليوسين. من هذه المجموعات مجموعةsulfonylurea, imidazolinones, triazolopyrimidines, pyrimidinylthio- and oxy-benzoates.

* التأثير على إنزيم acetyl-coenzyme A carboxylase (ACCase)

   ثبت تأثير مجموعتي مبيدات الحشائش arylphenoxy propanoate (APP) وcyclohexanedione (CHD) بطريقتين للتأثير:

   . تأثير بيوكيميائى يشمل تثبيط إنزيم ACCase acetyl-coenzyme A carboxylase  وبالتالي التأثير على التخليق البيولوجي للأحماض الدهنية في البلاستيدات.

   . تأثير طبيعي بيولوجي يشمل حدوث اضطراب لمكون البروتون على امتداد الغشاء البلازمي، وهو المكون الحتمي للنمو والتطور.

* التأثير على إنزيم enolpyruvyl shikmate phosphate synthase (EPSPS)

لمبيد الجليفوسات القدرة على التأثير على إنزيم (EPSPS) الهام لتخليق الأحماض الأمينية العطرية، حيث يعمل المبيد على تثبيط هذا الإنزيم مما يؤدى إلى التأثير على النبات خلال الحرمان من تلك الأحماض الضرورية.

ويوضح الجدول التالي ملخصاً لأسلوب تأثير مجموعات مبيدات الحشائش المختلفة شاملة أحدث المجموعات وأمثلة لتلك المجموعات، والجدول مرتبط بأنواع الحشائش التي أظهرت مقاومة لتلك المجموعات طبقاً لتسجيلات الجمعية الأمريكية لعلم الحشائش Weed Science Society of America 2003م.