Cơ chế tác động của thuốc bảo vệ thực vật (BVTV)

1. Cơ chế tác động của thuốc trừ sâu

Thuốc trừ sâu diệt sâu như thế nào?

Thuốc trừ sâu sau khi xâm nhập vào cơ thể sâu có thể diệt sâu bằng nhiều cách:

a. Tác động lên hệ thần kinh

Là cơ chế tác động của các thuốc trừ sâu nhóm clo hữu cơ, lân hữu cơ, carbamate và pyrethroid.

- Nhóm lân hữu cơ và carbamate: ức chế hoạt tính của men ChE, làm tê liệt quá trình dẫn truyền kích thích thần kinh. Với lân hữu cơ là quá trình Phosphorin hoá, với carbamat là quá trình cabamil hoá men ChE. Khi dẫn chuyền kích thích thần kinh, ở đầu mút dây thần kinh sản sinh ra chất acetin cholin để dẫn truyền kích thích. Sau khi làm xong nhiệm vụ dẫn truyền qua các đầu mút thần kinh, acetin cholin được phân thuỷ phân nhờ men ChE. Men này lại dễ bị ức chế bởi thuốc lân hữu cơ và carbamate. Khi ChE bị ức chế, acetin cholin không bị thuỷ phân sẽ tích luỹ lại với lượng lớn làm cho dây thần kinh bị tổn thương và đứt đoạn, sự kích thích thần kinh bị rối loạn và tê liệt, côn trùng sẽ chết. Đối với người và động vật khác thuốc lân hữu cơ và carbamate cũng tác động theo cơ chế này.

- Thuốc lân hữu cơ kiểu cấu trúc P=S có ái lực liên kết men ChE yếu hơn cấu trúc P=O vì vậy hiệu lực khởi điểm với sâu cũng thể hiện chậm hơn.

- Chất Cartap không ức chế men ChE. Trong tế bào thần kinh Cartap chuyển thành Nereistoxin có ái lực yếu với ChE nhưng lại ức chế hoạt tính màng sau xinap của tế bào thần kinh trung ương làm tê liệt sự dẫn truyền kích thích thần kinh. Cơ chế này cũng là cơ chế gây độc của thuốc Nicotin (thảo mộc)

- Các nhóm Clo hữu cơ, Pyrethroid và Oxyhydro Carbon (Trebon) là những chất độc với tế bào thần kinh. Các chất này liên kết với các chất thành phần của màng sợi trục thần kinh (là Protein và Lipid), cản trở sự vận chuyển của Ion (chủ yếu là Na+  và K+) qua màng, làm mất điện thế tạo nên sự dẫn truyền xung động thần kinh, dẫn đến thần kinh bị tê liệt, sâu chết.

- Các hợp chất Clo hữu cơ còn ức chế hoạt tính của men ATP aze và một số men khác, làm các tế bào thần kinh bị nhiễm độc. Thuốc còn ức chế phân chia tế bào ở trung kỳ, dẫn đến hiện tượng đa bội thể, làm xuất hiện những tế bào nhiều nhân không đồng nhất. Côn trùng bị nhiễm độc thần kinh, lúc đầu có biểu hiện kích động, sau đó co giật do kích động mạnh lên và cuối cùng là tê liệt rồi chết.

b.  Ức chế sự chuyển hoá năng lượng trong quá trình trao đổi chất

Sự chuyển hoá năng lượng là cơ sở tạo nên quá trình trao đổi chất trong cơ thể sống. Không có chuyển hoá năng lượng thì không có trao đổi chất, cơ thể sẽ chết. Năng lượng bị tiêu hao trong các hoạt động sẽ được lấy lại từ các chất hữu cơ trong thức ăn thông qua sự hô hấp dưới nhiều chặng với sự tham gia của các men. Các hợp chất Asen, Rotenone và Cyanua ức chế hoạt tính của các men hô hấp Oxydaza, Hydrogenaza, Xitocrom làm tích luỹ acid Xetonic, ngăn cản chu trình Kreb trong quá trình hô hấp.

c. Ức chế quá trình lột xác của côn trùng hại cây trồng

Là cơ chế tác động chính của các chất điều tiết sinh trưởng côn trùng (điều tiết sinh trưởng côn trùng).

- Thể tích vỏ cơ thể côn trùng không thay đổi sau khi đã hình thành. Vỏ này lại rất chắc nên khi côn trùng phát triển lớn lên phải thay vỏ mới lớn hơn. Sự thay vỏ này gọi là sự lột xác. Chất kitin là thành phần cơ bản của vỏ cơ thể, nên quá trình tổng hợp kitin quyết định sự lột xác của côn trùng. Không tổng hợp kitin sẽ không hình thành được lớp vỏ mới, ấu trùng không lột xác được sẽ chết. Quá trình tổng hợp kitin xảy ra nhờ men kitin - UDPN - Acetyl glycoaminyl transferaze. Các hợp chất điều tiết sinh trưởng côn trùng làm mất hoạt tính của các men này, do đó ức chế quá trình tổng hợp kitin, do đó không hình thành được lớp vỏ mới, ấu trùng không lột xác được mà chết.

- Một số chất điều tiết sinh trưởng côn trùng lại kích thích hoạt động của các men Phenoloxydaze và kitinnaze. Các men này được kích thích sẽ ngăn cản quá trình hình thành và tích tụ chất kitin.

- Khi lột xác, trong cở thể côn trùng còn sinh ra hoocmon lột xác. Có 2 loại hoocmon lột xác chính là Ecdizon và Ecdisteron. Một số chất điều tiết sinh trưởng côn trùng có tác động ức chế hoạt tính của các hoocmon lột xác làm cho côn trùng không lột xác được mà chết.

- Ngược lại có chất điều tiết sinh trưởng côn trùng như Methoxyfenozide lại kích thích hoạt tính của men Ecdizon làm cho côn trùng lột xác sớm mà chết.

- Ngoài ra có người còn cho rằng các chất điều tiết sinh trưởng côn trùng ức chế sinh tổng hợp AND (Acid deoxyribonucleic) trong tế bào mô non của lớp biểu bì phần bụng cũng làm ấu trùng không lột xác được mà chết.

d. Hoocmon trẻ

Là các chất có trong cơ thể côn trùng, giữ vai trò điều hoà sinh trưởng và phát triển của côn trùng cùng với các hoocmon lột xác. Các hoocmon này nếu được tích luỹ trong cơ thể côn trùng ở nồng độ cao sẽ làm cho trứng không hình thành hoặc không nở được, sâu non bị chết sau khi nở, không hoá nhộng hoặc không trưởng thành được. Một số thuốc điều tiết sinh trưởng côn trùng như Fenoxycarb, Prodone, Methoprene, Kinoprene, Hydroprene có tác động như các hoocmon trẻ. Chất Buprofezin (Applaud) ngoài tác dụng chống lột xác còn có tác động như một hoocmon trẻ.

e. Triệt sản:

Là những chất phá huỷ khả năng sinh sản của côn trùng. Cơ chế tác động của những thuốc này là kìm hãm sự phát triển hoặc diệt trứng, diệt tinh trùng, khống chế sự thụ tinh, phá vỡ nhiễm sắc thể của trứng hay tinh trùng. Những thuốc này không làm giảm tuổi thọ và hoạt động giao phối của con trưởng thành mà chỉ làm cho con cái không đẻ hoặc đẻ ít, trứng không nở hay nở ít. Các thuốc triệt sản có độc tính cao và cũng ảnh hưởng đến người và động vật máu nóng nên ít được sử dụng trong nông nghiệp.

f. Cơ chế tác động của thuốc vi sinh trừ sâu

Các thuốc trừ sâu từ vi khuẩn Bacillus thuringiensis gây bệnh cho sâu bởi các độc tố do vi sinh vật sản sinh ra. Sâu ăn phải thuốc có chứa bào tử vi khuẩn, ở ruột sâu, vi khuẩn phát triển và sinh ra độc tố.

2. Cơ chế tác động của thuốc trừ bệnh hại cây trồng

Có 2 cơ chế tác động chính:

a. Tác động trực tiếp

Ức chế các phản ứng sinh tổng hợp trong tế bào của vi sinh vật gây bệnh. Hầu hết các thuốc trừ bệnh hiện nay kể cả các chất kháng sinh chủ yếu là tác động theo hướng này. Các chất như Tricylazole ức chế tổng hợp Melamin làm cho sợi nấm không xâm nhập hoặc không phát triển được trong tế bào cây ký chủ.

b. Tác động gián tiếp

Thuốc làm tăng sức đề kháng của cây ký chủ đối với ký sinh. Chất Probenazole khi phun lên cây lúa sẽ kích thích sự hoạt động của các men chống lại sự xâm nhập của sợi nấm gây bệnh đạo ôn (các men Peroxidaze, Lopoxidaze …) Những chất này làm tăng khả năng miễn dịch của cây, có tác dụng phòng chống bệnh một cách cơ bản. Đây là một hướng nghiên cứu nhiều và hy vọng trong tương lai gần sẽ đưa ra thị trường những thuốc trừ bệnh cây có cơ chế tác động theo hướng này.

3. Cơ chế tác động của thuốc trừ cỏ

Có thể tóm tắt các cơ chế tác động chính của thuốc trừ cỏ như sau:

a. Hình thành các hoocmon kích thích sinh trưởng giả

- Nhóm thuốc: Phenoxy, Benzoic acid

- Thuốc đặc trưng: 2.4D, Dicamba

b. Ức chế quá trình quang hợp

- Nhóm thuốc: Phenyl urea, Triazine, Bipyridium

- Thuốc đặc trưng: Diuron, Atrazine, Paraquat

c. Ức chế tổng hợp sắc tố (chlorophyl và carotenoid)

- Nhóm thuốc: Diphenyl ether, Imide, Pyridazin, Isoxazolidione

- Thuốc đặc trưng: Oxyfuofen, Oxadiazone, Norfluazon, Chlomazon

d. Ức chế phân chia tế bào (phá vỡ quá trình phân bào nguyên nhiễm)

- Nhóm thuốc: Dinitroanilines

- Thuốc đặc trưng: Trifluralin, Pendimethalin

e. Ức chế tổng hợp vitamin (tổng hợp Folate)

- Thuốc đặc trưng: Asulam

f. Ức chế tổng hợp Lipid

- Ức chế Accase: Thuốc đặc trưng: Fenoxaprop, Sethoxydim (nhóm thuốc: Fops and dims)

- Liên kết Oleate: Thuốc đặc trưng: Metolachlor, Acetochlor (nhóm thuốc: Chloracetamide)

g. Ức chế tổng hợp Aminoacid (Leucin, Valin, Glutamin)

- Nhóm thuốc: Sulfonyl urea, Imidazolinone, Sulfonanilide, Pyrimidylbenzoate

- Thuốc đặc trưng: Pyrazosulfuron, Bensulfuron Methyl, Pyribenzoxim, Bispyribac Sodium, Glyphosate, Glufosinate

4. Cơ chế tác động của thuốc trừ chuột (thuốc diệt chuột)

Có 3 cơ chế chính:

a. Gây chết nhanh

Là những chất phá huỷ hệ thống thần kinh của chuột, điển hình là các chất Stricnin, kẽm phosphur. Chất Stricnin (có trong cây mã tiền) trực tiếp kích thích và làm rối loạn hoạt động của hệ thần kinh trung ương. Chất kẽm phosphur ăn vào trong dạ dày, dưới tác động của dịch vị sinh ra chất PH3, rất độc với thần kinh.

b. Gây chết chậm

Là những chất ức chế tổng hợp vitamin K làm máu không đông lại được (gọi là chất chống đông máu), cơ chế thiếu vitamin K làm máu bị loãng, khi bị xuất huyết máu sẽ không đông lại được, con vật bị xuất huyết nội tạng hoặc dưới da và chết dần. Thuốc chống đông máu thế hệ 1 có nhược điểm là chỉ gây chết cho chuột khi chúng ăn phải bả nhiều ngày liên tiếp. Thuốc chống đông máu thế hệ 2 có ưu điểm là chỉ cần chuột ăn 1 lần là có thể chết, điển hình cho cơ chế này là các chất nhóm Coumarine.

c. Gây bệnh cho chuột

Vi khuẩn Salmonella gây bệnh đường tiêu hoá cho chuột.

5. Cơ chế tác động của chất điều hoà sinh trưởng cây trồng:

Các chất này chủ yếu là kích thích sinh trưởng cây trồng theo cơ chế chính là:

- Kích thích tăng trưởng thể tích tế bào ở lá, thân, quả.

- Kích thích hình thành tế bào mới, làm tăng cường sự nảy chồi, đâm rễ, ra hoa.

- Bổ xung và tăng cường hoạt động của các men trong quá trình sinh tổng hợp của cây bằng cung cấp thêm các chất dinh dưỡng cây trồng nhóm vi lượng (Fe, Mn, Cu, Bo, Zn …)

- Ngược lại có những chất ức chế sinh trưởng của cây, làm cho cây phát triển chậm lại, dùng chống lốp đổ và kích thích cây ra hoa. Những chất này hạn chế sự hình thành Auxin và Gibberellin trong cây.