Slide 1

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 2

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 3

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 4

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 5

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 6

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 7

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 8

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 9

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 10

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 11

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 12

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 13

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 14

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 15

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 16

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 17

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 18

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 19

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 20

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 21

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 22

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 23

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 24

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 25

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 26

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 27

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 28

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 29

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 30

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 31

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 32

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 33

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 34

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 35

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 36

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 37

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 38

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 39

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 40

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 41

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 42

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 43

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 44

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 45

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 46

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 47

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 48

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 49

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 50

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 51

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬


Slide 52

‫פרוק מיקרוביאלי‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫תכונות התכשיר‬
‫לחות הקרקע‬
‫טמפרטורה‬
‫אוורור‬
‫נוכחות תכשירים אחרים‬
‫היסטוריית הטיפולים בשדה‬

‫פרוק מואץ‬
‫• מתרחש‬
‫ונמטודות‬

‫גם‬

‫בקוטלי‬

‫חרקים‪,‬‬

‫פטריות‬

‫• טיפולים חוזרים באותו תכשיר או תכשיר‬
‫דומה‬
‫• כמה טיפולים חוזרים נדרשים להשראת‬
‫התופעה??‬

‫• תלות בתכונות החומר‬
‫• מי הגורם?‬

‫היבטים חקלאיים‪:‬‬
‫• פחיתה בהדברה ‪ -‬בעיקר של מינים קשי‪-‬הדברה‬
‫• מחייב תוספת כימיקלים לקבלת הדברה ו‪/‬או‬
‫לריפוי‬

EPTC degradation in NH soil inoculates with
degrader and non-degrader bacteria

NH not inoculated
NH inoculated with
non degrader

NH inoculated
with a degrader

EPTC degradation and bacteria growth in a liquid culture
inoculated with degrader and non-degrader lines. EPTC was the
only carbon source

‫היבטים סביבתיים‪:‬‬
‫• סך הפעילות המיקרוביאלית‬
‫בקרקע ‪ -‬מוגברת? נעצרת?‬
‫• פרוק מואץ צולב‬
‫• תוצרי פרוק רעילים?‬
‫• הישתנות אוכלוסיית העשבים‬

‫הכללית‬

‫היבטים ביוטכנולוגיים‪:‬‬
‫• מה אפשר לעשות עם זה?‬
‫• ‪Bioremediation‬‬
‫ושפכים‬
‫• העברת הגן לצמחים?‬

‫‪-‬‬

‫טיהור‬

‫קרקעות‬

‫פרוק פוטוכימי‪:‬‬
‫• תכונות התכשיר – מבנה כימי ותחום בליעת‬
‫האור‬

‫• משך החשיפה לאור‬
‫• עצמת האור‬

‫תהליכים ביוטיים‪:‬‬
‫• פרוק ע"י צמחים –‬

‫לאחר קליטה או באקוסודציה‬

‫• פרוק ע"י מיקרואורגניזמים‪:‬‬
‫פטריות ואקטינומיצטים‬

‫כולל בקטריות‪,‬‬

14C-EPTC

mineralization
in soil with different crop
history

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫‪PSII‬מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪-‬‬
‫קוטלי עשבים מקבוצות שונות ‪ -‬בעיקר מותמרי שתנן •‬
‫וטריאזינים‬

‫דיורון – מותמר שתנן‬

‫אטרזין – כלורו‪-‬טריאזין‬

‫תאור סכימתי של מעבר האלקטרונים‬
‫בתהליך הפוטוסינתיזה‬

‫חלבון ‪D1‬‬
‫כפי שהוא‬
‫ממוקם‬
‫בממברנת‬
‫התילקואיד‬
‫בכלורופלסט‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• ברובם מיושמים בעיקר לקרקע בטיפולי קדם‬
‫זריעה או קדם הצצה‬
‫• נקלטים מצוין בחלק התת‪-‬קרקעי של הצמח‬
‫באופן פאסיבי‬
‫• בעלי תנועה אפופלסטית ‪ -‬חייבים לנוע‬
‫ולהגיע לכלורופלסט בדרך כלל בזרם‬
‫הטראנספירציה‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• מוליקולות בודדות מגיעות לתוך הכלורופלסט‬
‫ומתחרות על אתר הקשירה של ‪ QB‬על חלבון‬
‫‪ )D (KD321‬שבממברנת התילקואיד‪.‬‬

‫• כתוצאה מעצירת זרימת האלקטרונים – אין‬
‫קיבוע ‪ CO2‬ואין פליטת חמצן‪.‬‬
‫• אנרגית האור הלא מנוצלת מוחזרת‬
‫כפלורוסנציה וכחום‪.‬‬

‫מעכבי מעבר אלקטרונים ב ‪PSII -‬‬
‫• האם הצמחים מתים מרעב למוטמעים?‬
‫• אז ממה הם נפגעים?‬

‫מנגנוני סלקטיביות למותמרי שתנן‬
‫• הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬
‫• הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬
‫• פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח‬

‫• התקשרות (קוניוגציה) מהירה למוצרים‬
‫טבעיים בתא‬

‫מהלך הפרוק של‬
‫מותמרי שתנן (כמו‬
‫הדיורון) בצמחים‬
‫עמידים‪ .‬התהליך‬
‫אנזימטי ומקוטלז על‬
‫ידי אנזימים ממשפחת‬
‫האוקסיגנאזות (‪)P450‬‬

‫מנגנוני סלקטיביות לטריאזינים‬
‫•‬

‫הבדלים בקליטה בגלל "הגנה שכבתית"‬

‫•‬

‫הובלה מוגבלת מהשורשים לתאים בהם‬
‫מתבצעת הפוטוסינתיזה‬

‫•‬

‫פרוק מהיר למוצרים לא או פחות רעילים‬
‫לצמח בשלושה כיוונים שונים‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫התקשרות (קוניוגציה) מהירה לגלוטטיון בדגני קיץ (כמו‬
‫תירס‪ ,‬סורגום‪ ,‬דורה ועוד)‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫דה‪-‬אלקילציה של שרשרות צדדיות‬

‫‪.3‬‬

‫הידרוקסילציה (רק בכלורו‪-‬טריאזינים)‬

‫בעיקר בקרקע‬
‫– לא אנזימטי‬

‫מהלך הפרוק‬
‫של‬
‫טריאזינים‬
‫סימטריים‬
‫באורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫ביניים‬

‫בצמחים‬
‫בעלי‬
‫עמידות‬
‫גבוהה‬

‫ביוסינתיזה של חומצות אמינו כאתרי פעולה של‬
‫קוטלי עשבים‬
‫המדובר בשלושה מסלולים עיקריים המתרחשים‬
‫בכלורופלסט‪:‬‬
‫בעיקר בייצור חומצות אמינו הכרחיות‪:‬‬

‫• חומצות אמינו ארומטיות ‪ -‬גלייפוסט ‪ -‬ראונדאפ‬
‫• חומצות אמינו מסועפות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬טריאזולופירימידינים ועוד‬

‫• יצור אמוניה בעודף – פוספינוטריצין (גלופוסינאט)‬
‫– בסטה‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של חומצות אמינו מסועפות‬
‫• תכשירים מקבוצות כימיות שונות ‪ -‬סולפונילאוראה‪,‬‬
‫אימידאזולינונים‪ ,‬וטריאזולופירימידינים‪.‬‬
‫• פועלים במינונים נמוכים מאד ומעכבים גדילה‪:‬‬
‫תחילה של השרשים ואח"כ של הנוף‬

‫• משמשים להדברת עשבים שונים בטיפולי קדם ‪-‬‬
‫ואחר הצצה של רחבי עלים ודגניים שונים‪ ,.‬חד‬
‫שנתיים ורב שנתיים‬
‫• הפעילות הברירנית שלהם לגידולים שונים נובעת‬
‫מיכולת הפרוק בצמח במהירות למוצרים לא רעילים‬
‫‪ -‬ברירנות מגוונת מאד‬

‫מנגנון הפעולה‬
‫• במיקרואורגניזמים ואחר כך בצמחים עיכוב‬
‫בייצור ח' אמינו מסועפות ‪ -‬וואלין‪ ,‬איזולאוצין‬
‫ולאוצין‪.‬‬

‫• עיכוב האנזים ‪( ALS‬או ‪ )AHAS‬המקטלז‬
‫אינקורפורציה של פירובאט בשלבים‬
‫הראשונים של יצור ח' האמינו הנ"ל‪ .‬תהליך‬
‫זה הוא רברסיבלי!!!‬
‫• תהליך חיוני זה מתרחש בעיקר בכלורופלסט‬
‫(או בפלסטידות של שרש)‬

Site of Action for ALS Inhibitors
Pyruvate +-ketobutyrate

Pyruvate + Pyruvate

ALS
(Acetolactate Synthase)

2-Acetohydroxybutyrate
+ CO2

Isoleucine

2-Acetolactate
+ CO2

Leucine
Valine

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• בכלורופלסטים מבודדים הוא מבוקר בהיזון חוזר‬
‫על ידי רמת התוצרים (וואלין‪ ,‬לאוצין ואיזולאוצין)‬
‫• בתרבות תאי תירס (או שרשי תירס מבודדים)‬
‫מטופלים בתכשירים אלה יש ירידה משמעותית‬
‫בתכולת ח' אמינו מסועפות ועיכוב גדילה‪.‬‬
‫• ניתן על ידי תוספת ח' אמינו יחד עם ההרביציד‬
‫לבטל את עיכוב הגדילה‪.‬‬
‫• צמחים מטופלים באימזפיר מכילים פחות ‪AHAS‬‬
‫וגם פעילותו נמוכה‪ ,‬אך אין המצב כך בעיכוב‬
‫בסולפומטורון (אוסט)‪ :‬מצביע על אינטראקציה‬
‫שונה בין האנזים ושתי קבוצות ההרביצידים‪.‬‬

‫מנגנון הפעולה –‬

‫המשך‬

‫• בודדו לפחות שתי צורות של האנזים ‪ AHASI‬ו ‪-‬‬
‫‪ AHASII‬השונים זה מזה בגדלם ובתכונותיהם‪.‬‬
‫• נמצאו מוטנטים וצמחים עמידים השונים בתגובתם‬
‫להרביצידים מהקבוצות השונות‬
‫• ברמה המוליקולרית האנזים נוקה ונקבעה מעקובת‬
‫ח' האמינו שלו‪ .‬בצמחים עמידים שונים נמצאה‬
‫מעקובת שונה וזה גורם לתגובה שונה להרביצידים‪.‬‬
‫‪ -‬מה המשמעות הסביבתית והחקלאית לכך?‬

‫• בנוסף יש עיכוב של תנועת מוטמעים למבלעים‬
‫• מה הורג את הצמח ולמה השורשים נפגעים‬
‫ראשונים?‬

‫גלייפוסט (ראונדאפ) – הרביציד המילניום – למה?‬
‫מבנה כימי פשוט‪:‬‬
‫‪-N‬פוספונומתיל‪-‬גליצין –‬
‫‪H2PO3-CH2-NH-CH2-COOH‬‬
‫• חומצה מסיסה במים‬

‫• משווק בצורת מלח (בד"כ איזופרופיל אמיני)‬
‫• מדביר חד שנתיים ורב שנתיים דגניים ורחבי עלים‬
‫• פעילות קצרה מאד בקרקעות 'רגילות' ‪ -‬פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר לתוצרים לא רעילים ויצירת מלחים‬
‫קשי תמס‬
‫• פעילות קרקע משמעותית בקרקעות חוליות (עשירות‬
‫בברזל??)‬

‫פעילות בצמח‪:‬‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בעל תנועה לכל הכיוונים בצמח‪ :‬הן בפלואם והן‬
‫בקסילם (פסאודו‪-‬אפופלסטי)‪ ,‬מגיע לאברי ריבוי‬
‫תת ‪ -‬ועל ‪ -‬קרקעיים‪.‬‬
‫מצטבר במבלעים חזקים‪ ,‬אך פועל באיטיות‬
‫סימני פגיעה שונים – החל מעיוות הגידול‪ ,‬כלורוזה‪,‬‬
‫הלבנה ((‪ , BLEACHING‬קמילה ונקרוזה‪.‬‬
‫משפיע באופן משני על תהליכים חשובים כמו‬
‫פוטוסינתיזה‪ ,‬טראנספירציה ועוד‪.‬‬
‫ככל הנראה מתפרק לאט בצמח – מי מפרק אותו‬
‫(‪)?GOX‬‬

The Glyphosate Site of Action.
PEP

Shikimate
EPSP Synthase

(5-enolpyruvel-shikimate-3-phosphate-synthase)

EPSP

Tyrosine
Tryptophan
Phenylalanine

‫מנגנון הפעולה‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫בגלל הסימפטומים דלעיל ‪ -‬נחשד בכל‬
‫המנגנונים האפשריים‪ ,‬כולל ייצור אמוניה דרך‬
‫עיכוב ‪PAL‬‬
‫מעכב תחרותי של פעילות האנזים ‪,EPSPS‬‬
‫המקטלז אינקורפורציה של פוספו אנול‬
‫פירובאט (‪ (PEP‬לח' שיקימית מזורחנת‪.‬‬
‫ההרביציד מתחרה עם ה‪ PEP -‬וגורם‬
‫להצטברות ח' שיקימית – רעילה (?)‬
‫נפגע ייצור ח' האמינו הארומטיות פניל אלנין‪,‬‬
‫טירוזין וטריפטופן‬

‫מנגנון הפעולה ‪-‬‬

‫המשך‬

‫• אספקה חיצונית של חומצות אלה (או לפחות‬
‫פניל‪-‬אלנין וטירוזין) יכולה למנוע את עיכוב‬
‫הגדילה הנגרם על ידי ההרביציד‬
‫• פגיעה במסלול הייצור של ח' אמינו מסועפות‬
‫גוררת פגיעה גם במטבוליטים משניים‬
‫חשובים כמו פלאבונואידים וליגנין ויכולה‬
‫להחליש את מערכות ההגנה של הצמח‪.‬‬

‫האם זה מנגנון הפעולה היחיד?‬
‫• ראו העבודה של ‪ LEE‬הטוען שגלייפוסט‬
‫מפחית את רמת האוקסין ‪ IAA‬החופשי‬

‫מעכבי ביוסינתיזה של ליפידים – מעכבי ‪ACCase‬‬
‫משתייכים לשתי קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• ציקלוהקסנדיאונים (‪(CHD‬‬
‫• ארילוקסיפנוקסיפרופנואטים (‪(AOPP‬‬
‫• שתי הקבוצות מדבירות דגניים בלבד ולא חד פסיג'‪,‬‬
‫או ר' עלים – למה???‬
‫• יש ביניהם נציגים המדבירים דגניים רב‪-‬שנתיים‬
‫• סימני הפגיעה – העלה הצעיר ביותר נשלף בקלות‬
‫כשהוא רקוב בבסיסו – פגיעה במריסטימה‬
‫• חדירתם לצמח – קשה ומחייבת תוספים מיוחדים‬

‫• תנועתם בצמח מועטה ואיטית – סימפלסטית‬
‫• פעילותם בקרקע – קצרה או זניחה בגלל פרוק‬
‫מיקרוביאלי מהיר‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫שתיהן פועלות באותו אתר – עיכוב האנזים‬
‫‪ ,ACCase‬פועלים לאט‬
‫פעילות האנזים בכלורופלסט ומשפיעה על ייצור‬
‫ליפידים‬
‫ה – ‪ AOPP‬חייבים לעבור הידרוליזה שכן החומצה‬
‫היא הפעילה‬
‫יש אנטגוניזם ברור עם תכשירים הורמונלים‬
‫הבדלים בפעילות בין האיזומרים (אננטיומרים)‬

Multi-functional
TP

BC

BCCP

Multi-functional

CT

BCCP

CT 

BCCP

CT

Plastid

Multi-subunit
BC

BC

CT 

Cytoplasm

BC = Biotin Carboxylase
BCCP = Biotin Carboxyl Carrier Protein
CT = Carboxyl Transferase
TP = Transit Peptide

‫ בצמחים‬ACCase -‫מבנה ה‬

‫ הוא‬ACCase -‫מנגנון הפעולה של מעכבי ה‬
‫עיכוב השלב הראשון בביוסינתזה של חומצות‬
‫שומן‬
ACCase Inhibitors

ACCase

Acetyl Co-A
HCO3¯

Malonyl Co-A

Fatty Acids

ATP + HCO3-

ADP + Pi

Mn2+

Biotin Carboxylase
BCCP

CO2- - BCCP

Carboxyl Transferase
Malonyl CoA

Acetyl CoA

‫תכשירים הפוגעים במיקרוטובולי‬
‫כמה קבוצות‬

‫כימיות‪:‬‬

‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬

‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬

‫• דיתיאזופיר ‪ -‬ויזור‬

‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫• מסיסות נמוכה מאד במים‬

‫• ליפופילים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫• נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫• נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫אתרי פעולה של קוטלי עשבים בתא הצמחי‬

‫תכשירים הפוגעים בחלוקת תאים‬
‫(מיקרוטובולי)‬

‫כמה קבוצות כימיות‪:‬‬
‫• הנפוצה ביותר – דיניטרואנילינים (‪)DNA‬‬
‫• פרונאמיד – קרב‬
‫• נפרופאמיד – דברינול‬
‫• דיתיאפיר ‪ -‬ויזור‬
‫ה ‪ – DNA -‬הג'ינג'ים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫מסיסות נמוכה מאד במים ולכן ניתנים בהצנעה מיכנית‬
‫ליפופיליים מאד ‪Pow - 104 105 -‬‬
‫נדיפות גבוהה ורגישות רבה לאור‬
‫נספחים חזק לקרקע ולחומר אורגני‬
‫• מפריעים לפולימריזציה של יחידות הטובולין‬

‫תכשירים מקבוצת‬
‫הדיניטרואנילינים‬