Mode of action and fate of the herbicide aclonifen
Etude du mode d'action et du devenir d'un herbicide : l'aclonifen
Résumé
Abstract: The herbicide aclonifen is one of the members of the diphenylethers chemical family. Its substitution is specific with a -Cl, a -NO3 and a-NH2 on the same phenyl ring. The NH2 radical might be involved in the herbicidal mode of action. The herbicidal symptoms on several plants and the cellular and biochemical modes of action were studied. All this showed that two targets were involved, for a same concentration carotenoid biosynthesis inhibition and membrane disruption due to an O21- emission depending on the presence of protoporphyrin IX issued from chlorophyll synthesis inhibition. Theoretically, these two types of biochemical effects are complementary as one leads to the formation of a membrane disruptor (O21-) and the other suppresses a membrane scavenger (carotenoids). The agronomical features of this herbicide have been studied in the greenhouse or in culture chambers, on several plant species among which sunflower, corn, rape and adventious species such as Ray-grass, white mustard, pigweed... With the use of 14C aclonifen, the uptake rate was measured on these plants, either through roots or on isolated leaves. High uptake rates were observed on the two types of organs depending evidently from the appropriates additives. This lipophilic herbicide (measured log P = 3.7) has its target located in the leaves. However, the most appropriate treatment strategy is a pre-emergence......on the soil. Aclonifen is adsorbed on the upper soil layer and partition equilibrium is obtained with water which enters the roots. A quantitative estimation of the sensitivity of each studied species was tentitatively carried out, based on 4 features of the herbicide action: 1) the minimal lethal concentration [C]c of the herbicide inside the leaves (named “critical concentration”), 2) the ratio, T, between the concentrations in the roots and in the leaves of the same plant, 3) the ratio, A, between the concentrations in the roots and in the surrounding soil, 4) the rate Mt of the herbicide inactivation in the plant. The concentration [C]s required inside the soil for obtaining the herbicide effect is obtained from the equation: . This calculation showed that the values of [C]s were quite similar for several plants although the critical leaf concentration [C]c was not the same. In sunflower, where aclonifen is readily transformed into inactive, hydrophilic conjugates, the value of [C]s is very high and cannot be, in fact, reached under field conditions. In this plant, powerful herbicide segregation occurs also inside the root, reinforcing its selective resistance. Keywords: Aclonifen, mode of action, chlorophylls, carotenoids, selectivity, rape sunflower, transport, penetration
Résumé : L'aclonifen est un herbicide appartenant à la famille chimique des diphényléthers, avec une substitution spécifique, ne portant que sur un des phényles et rassemblant un Cl, un NO3 mais aussi NH2 qui semble intervenir dans le mode d'action. L'étude des symptômes herbicides de cette molécule sur divers types de plantes puis celle de sur mode d'action biochimique et cellulaire fait apparaitre des mécanismes d'atteinte originaux. Pour la même concentration deux phénomènes ont lieu : la voie de synthèse des caroténoïdes des plastes est inhibée et il y a une émission d'O21- découlant de l'excitation lumineuse de la protoporphyrine IX issue du blocage de la voie de biosynthèse de la chlorophylle. Ces deux types d'effet sont, en théorie, complémentaires car ils rassemblent la production de radicaux toxiques pour les membranes biologiques et la suppression de la biosynthèse de composés protégeant celles-ci. Le comportement agronomique de cet herbicide a été étudié sur des systèmes simplifiés en serre et en salle conditionnée sur plusieurs végétaux cultivés dont le tournesol, le maïs et le colza et sur plusieurs de leurs plantes adventices majeures (vulpin, moutarde blanche, chénopode,...). Sa capacité de pénétration dans ces plantes, par les racines d'une part, et par les parties aériennes, de l'autre a été comparée en utilisant l'aclonifen 14C. Cette étude fait apparaitre qu'une intense pénétration est possible par les deux voies, avec des flux qui dépendent évidemment de la formulation. Ce comportement est lié à la forte lipophilie de cette molécule, qui a été vérifiée et indique un log P proche de 3,7, plus réaliste que la valeur de 4,37 indiquée initialement. Pour cet herbicide dont l'espace-cible se limite aux parties aériennes, la voie d'application agronomique la plus favorable est celle d'un traitement du sol, en prélevée. L'herbicide, absorbé sur les horizons très superficiels du sol subit un équilibre de partition avec l'eau du sol d'où il pénètre dans les racines.Nous avons tenté d'élaborer un système simple d'évaluation de la sensibilité des plantes étudiées en considérant 4 sites impliqués dans l'ensemble du processus : 1) la concentration " critique" de l'espaces cible (les feuilles) qui correspond à la valeur minimale pour obtenir l'effet létal [C]c, 2) le rapport des concentrations entre racines et feuilles qui témoigne d'un facteur de transfert T, 3) la capacité de la racine à concentrer l'herbicide à partir d'un sol A et, 4) la capacité de la plante à inactiver la matière active M. On peut regrouper ces 4 facteurs pour évaluer la concentration " critique" de l'herbicide dans le sol par une formule de type. . Les valeurs obtenus pour [C]s sont semblables pour un grand nombre d'adventices étudiées, malgré des différences nettes du [C]c. Le tournesol bénéficie d'une sélectivité puissante dont nous avons montré qu'elle est issue d'une capacité très active de conjugaison de l'herbicide, d'un potentiel de ségrégation racinaire également remarquable et d'un effet de positionnement, associé à la présence d'une racine-pivot dont le rôle dans l'absorption de l'eau pourrait expliquer ce phénomène. Mots clés : Aclonifen, mode d'action, chlorophylles, caroténoïdes, sélectivité, pénétration, colza, tournesol, transferts
Loading...