أيض مبيدات الحشائش داخل النبات

تحتل الدراسات الخاصة بالأيض metabolism في مجال مبيدات الحشائش أهمية كبيرة. ويرجع بعض هذه الأهمية إلى ضرورة معرفة نواتج هذه المبيدات ومدى سميتها للإنسان والثدييات، بالإضافة إلى التعرف على سلوك المبيدات داخل النبات سواء بالتنشيط أم التثبيط، وما ينجم عن ذلك من اختيارية، إلى جانب التعرف على القدرة الانتخابية للمبيد بالنسبة للنباتات.

أ - المركبات الأكثر ثباتاً

يعد مركب الدالابون من المركبات الأكثر ثباتاً في النباتات. وقد وجد أنه يمتص وينتقل خلال النباتات ثم يخزن دون تغير يذكر في كثير منها، كما يستمر فترة طويلة دون تغير في النباتات الداخلة إلى طور السكون. ويتم أيض هذا المركب في أنسجة نبات القطن والقمح والذرة الشامية ببطء شديد، فقد وجد أن نسبة 85-90% من المركب موجودة داخل الأنسجة دون تغير بعد 10 أسابيع من المعاملة. ويعود تكسر المبيد إلى خروج ذرات الكلور منه أولاً يتبعها أكسدة شق البروبيونات. كما يعتبر مركب الماليك هيدرازيدmaleic hydrazide (MH) من المركبات الثابتة، فقد وجدت متبقيات من هذا المركب بكميات كبيرة في درنات البطاطس بعد 8 أشهر من المعاملة .

ب - أيض المبيدات الذى ينشأ عنه إضعاف سمية المبيد

تتعرض كثير من المبيدات لتناقص كفاءتها كمبيدات حشائش نتيجة عمليات الأيض المختلفة. ومن أهم هذه المركبات الفينيل كرباميت، أحماض الفينوكسى أسيتيك، مركبات اليوريا، مركبات الترايازين.

1- الفنيل كرباميت  Phenyl carbamates

وجد في بعض الدراسات أن مركب البروفام propham يهدم في غضون أربعة أيام في نبات عباد الشمس، وعملية الهدم فيه أسرع بكثير من عشب الزمير، وهذه قدرة انتخابية بطبيعة الحال، ولهذا فإن الزمير يتأثر بهذا المركب. وسلوك مركب الباربان barban يماثل مركب البروفام بالنسبة لنبات الزمير. وهذه المركبات تكون عند هدمها معقداً يحتوى على كلورأنيلين مع السكر. وقد وجد أن نسبة 60% من شق الأنيلين في المركب تتحول إلى هذا المعقد، وأن أغلب النباتات الحساسة وغير الحساسة لها القدرة على هذا التحويل مما يشير إلى أن هذا التغير ليس له علاقة بالموقع من جزئ المبيد المؤثر على النباتات. وقد وجد أن نسبة 90% من الباربان تهدم في القمح وينتهى أثر المبيد كله خلال شهر واحد.

2- مركبات الفينوكسى  Phenoxy compounds

أجريت دراسات عديدة على أيض هذه المركبات ونواتجها المعقدة التي ترتبط بسرعة مع البروتينات الموجودة داخل النبات، ووجد أن نواتج الأيض ترتبط مع الدكسترين والسكر والنشا والبكتين والبروتين والأحماض العضوية في نبات الفاصوليا. وتنقسم نواتج الأيض إلى قسمين، الجزء المتعلق بأيض حلقة البنزين والجزء الآخر يتعلق بالسلسلة الجانبية. فيمكن هدم السلسلة الجانبية عن طريق مجموعة الكربوكسيل أو مجموعة الميثيلين، ولو أنه من المعروف أن هدم الكربوكسيل أسرع مع خروج ثاني أكسيد الكربون. وتوجد طريقتان لمنع هذا الهدم الأولى هي استبدال مجموعة ميثيل بالحلقة العطرية والثانية هي إدخال مجموعة ميثيل بالسلسلة الجانبية.

فكما هو الحال بمركب الميكوبروب mecoprop توجد مجموعة ميثيل على السلسلة الجانبية، وهى تعطل هدم المبيد عندما يستخدم على نبات حشيشة الشَرَك  catchweed  مثلاً، الأمر الذى يفسر لماذا يمكن لهذا المبيد التأثير على هذا النبات في الوقت الذى تفشل فيه مركبات مثل MCPA.

أما بالنسبة لهدم حلقة البنزين، فمن المعروف أن الحلقة الأروماتية تهدم عن طريق عملية التحلل المائي للحلقة مكونة مركبات أو نواتج هدم جديدة. ويعتقد أن نواتج هدم أحماض الفينوكسى تكون معقدات بروتينية كمركبات وسيطة. وتستمد القدرة الانتخابية من السرعة التي يهدم بها المبيد. ومن الأمثلة المشهورة مركب2,4-D الذى لا يمكنه التأثير على كل من نباتات حشيشة الشَرَك والخيار الشائك curcucumber ذلك لأن المركب يهدم بسرعة داخل أنسجة هذين النباتين، ولكن في نفس الوقت فإن النبات الأول يتأثر بمركب  2,4,5-Tوالثاني يتأثر بمركب الميكوبروب ويرجع هذا إلى ثبات المركب داخل النبات.

3- اليوريا المستبدلة  Substituted ureas

من المعروف أن هذه المركبات تبقى في التربة لفترة طويلة، بالرغم من حقيقة أن مجموعة بكتيريا السيدوموناس Pseudomonas مثلاً يمكنها استخدام مركب المونيورون monuron كمصدر فريد للكربون، إضافة إلى أن هذه المركبات قليلة الذوبان في الماء مما يساعد على بقائها في التربة لفترة طويلة.

وتؤدى مركبات اليوريا عملها بتثبيط عملية البناء الضوئي خلال تأثيرها على تفاعل هِل Hill reaction كما ذكر. وقد وجد أن التدهور الجزئي لهذه المبيدات في التربة يعزى أساساً إلى الأشعة فوق البنفسجية والامتزاز على معادن الطين والغرويات العضوية، أما التحرك مع الماء إلى أسفل التربة leaching والتغير الكيميائي فهما محدودان تحت الظروف العادية. وقد ذُكر الهدم بواسطة الأحياء الدقيقة في دراسات عديدة، ووجد أن مركب المونيورون ليس له تأثير سيئ على مجموعة بكتيريا السيدوموناس Pseudomonas كما ذكر، وتتشابه كذلك بكتيريا السارسيانا Sarciana والباسيللس Bacillus والزانثوموناسXanthomonas . وتكون احتمالات تدهور المبيدات على هيئة تكوين مركبات هيدروكسى فينيل hydroxy phenyl أو مركبات ميثوكسى methoxy.

4 -  مركبات الترايازين  Triazine compounds

تحتل هذه المركبات مركزاً فريداً بين المركبات المعروفة لأنها تُهدم بسرعة داخل نباتات معينة فتصبح عديمة السمية بينما تكون سامة جداً لنباتات أخرى، وهذا يعطيها قدرة انتخابية فائقة. فمن المعروف أن نبات الذرة الشامية يمكنه هدم الحلقة البنزينية بسرعة لكى ينطلق ثاني أكسيد الكربون كما في مركب السيمازين simazine، في حين أن هذا الهدم لا يتم في الحشائش وبالتالي يقضى عليها. وقد وجد أن مركب 2-hydroxy simazine هو أساس مركبات الهدم في مركبات الترايازين عن طريق إزاحة الكلور - في كل من السيمازين والأترازين مثلاً -لتكوين مركبات هيدروكسى كما ذكر. كما أن الهدم يتم أيضاً بطريق آخر هو إزاحة الألكيل N-dealkylation كما في مركب الأترازين حيث يتكون مركبان هما مركب:  2-chloro, 4-amino, 6-isopropylamine s-triazine

ومركب    2-chloro, 4-amino, 6-ethylamino, s-triazine .

 وأساس الأسلوب التأثيري لمركبات الترايازين يبدو كما ذكر، في تثبيط البناء الضوئي في النباتات عن طريق التأثير على تفاعل هِل كما هو الحال في مركبات اليوريا. وهذا التأثير يقع على الكلوروبلاستيدات حيث يتجمع المبيد عليها إلى أن يحدث اتزاناً في تركيزه بين الكلوروبلاستيدات والسيتوبلازم. ويتم هدم المبيد خارج الكلوروبلاستيدات لتكوين مركبات غير سامة قابلة للذوبان في الماء ومتبقيات أخرى غير قابلة للذوبان. وبهذه الطريقة يقل تركيز المادة السامة "أي المثبط لعملية البناء الضوئي داخل الخلايا". ويعتبر تغيير جزء من المبيد السام القابل للذوبان إلى مكون غير قابل للذوبان داخل الخلية من العوامل الهامة التي تساعد النبات على التخلص من سمية المركب وتحمل المبيد  كما يحدث في نبات الذرة.

جـ - الحالات التي تكون فيها عملية الأيض لازمة لإظهار سمية المركب

 يوجد أمثلة لهذه الحالة منها استخدام مادتي2,4-DB   و MCPA اللتان تتأكسدان في بعض النباتات مكونتين مركب 2,4-D. فالمادة الأولى غير سامة بحيث إذا ظل المركب كما هو فلن يحدث للنبات أي ضرر، أما النبات الذى يمكنه أكسدة أي من المركبين لتحويله إلى 2,4-D فإنه يموت لسمية المركب الأخير له.

كذلك مركبات ثنائية البيريديل، ومنها مركبات الباراكوات والدايكوات، التي تشتهر بسرعة تدميرها للنباتات بتأثير الشق الحر free radical، وذلك في وجود الضوء الذى يعتبر لازماً لانطلاق هذا الشق. فباستخدام الكلوروبلاستيدات المستخلصة من النبات ومعاملتها بتركيز 1/10000 مول من مركب الدايكوات حدث خفض واضح في التخليق الضوئي لمركبnicotine adinine dinucleotide phosphate  (NADP)، وهذا الخفض له أثره الهام في التفاعلات الخاصة بالبناء الضوئي، والتثبيط ناتج عن التنافس على الإلكترونات بين المبيد و NADP، ونظراً لأن ما يحدث للمبيد هو الاختزال خلال دورة البناء الضوئي لكى ينتج الشق الحر الذى يؤثر على خلايا النباتات فيدمرها، فإن سمية المبيد تزيد بزيادة الضوء والأكسجين.

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

المصدر: احمد, سيد عاشور.2003. الحشائش ومبيداتها.