光系统Ⅱ除草剂的研究进展

Research progress in photosystem II herbicides

摘要

为开发新型高效、环境友好的光系统Ⅱ（Photosystem Ⅱ，PSⅡ）除草剂，本研究系统综述了PSⅡ的三维晶体结构、电子传递机制以及除草剂的研究进展。结果表明：1）PSⅡ三维晶体结构的成功解析为光合作用机制的研究以及光合抑制剂的设计提供了坚实的结构基础。2）PSⅡ电子传递机制是指电子从放氧复合物OEC（Oxygen-Evolving Complex，OEC）位点到Q_B位点的完整电子传递链，蓝藻PSⅡ与特丁净（Terbutryne）复合晶体结构揭示了特丁净在PSⅡ上的精确结合模式及其抑制电子传递的分子机制。3）经典的PSⅡ除草剂根据作用模式可分为Ser264类和His215类，依据化学结构类型可分为三嗪类、脲类、脲嘧啶类、三嗪酮类、氨基甲酸酯类、酰胺类、腈类、哒嗪酮类、三唑啉酮类和苯并噻二嗪酮类。尽管它们具有优异的除草活性和选择性，但长期使用导致抗性及生态危害日益显著，亟需开发新型替代品种。4）针对传统PSⅡ除草剂存在的抗性及环境污染问题，已发现多种化学结构和作用位点新颖的先导化合物，均展现出良好的开发潜力。综上，本研究为新型高效、环境友好的PSⅡ除草剂的合理设计提供了重要的研究参考。

Abstract

To develop novel， highly efficient， and environmentally friendly photosystem II （PSII） herbicides， this review systematically summarizes recent advances in the three-dimensional （3D） crystal structure of PSII， its electron transport mechanism， and the progress in herbicide research. The results indicate that： 1） The successful elucidation of the 3D crystal structure of PSII provides a solid structural foundation for understanding photosynthetic mechanisms and guiding the rational design of PSII inhibitors. 2） The​ electron transport mechanism of PSII involves a complete chain from the Oxygen-Evolving Complex （OEC） to the Q_B binding site. The binding model of terbutryn to the PSII from Thermosynechococcus elongate reveals the precise binding mode of Terbutryne on PSII and its molecular mechanism for inhibiting electron transfer. 3） Classical PSII herbicides can be categorized into Ser264-type and His215-type based on their binding modes， and into triazines， ureas， uracils， triazinones， carbamates， amides， nitriles， pyridazinones， triazolinones， and benzothiadiazinones based on their chemical structure types. Despite their excellent herbicidal activity and selectivity， prolonged use has led to widespread resistance and ecological concerns， and there is an urgent need to develop new alternative varieties. 4） In response to the widespread resistance and environmental concerns associated with conventional PSII herbicides， multiple lead compounds with novel chemical scaffolds and distinct binding sites have been discovered， all of which demonstrate significant developmental potential. Collectively， this study provides critical insights for the rational design of next-generation high-efficacy and eco-friendly PSⅡ herbicides.

Graphical abstract

关键词

光系统Ⅱ除草剂 / 光系统Ⅱ电子传递链 / 作用机制 / Ser264位点 / His215位点

Key words

photosystem II herbicides / electron transport chain of PSII / mechanism of action / Ser264 binders / His215 binders

农药作为重要的生产资料在保障粮食安全、农产品质量安全和生态环境安全中发挥重要作用。其中，除草剂通过干扰植物特有的光合作用等生理过程发挥选择性除草作用，从而保障农作物健康生长和产量稳定。2022年，除草剂的全球用量占农药总用量的52.4%^［1］。光合作用是植物、藻类和蓝细菌特有的生理过程，这一特性使其成为除草剂的理想靶标^［2］。光合作用的光反应阶段通过光系统Ⅱ和光系统Ⅰ的协同作用将光能转化为化学能，为植物生长提供必需的能量和还原力^［3］。PSⅡ作为光合作用的起始位点，通过光激发水分子裂解反应为后续的光合反应提供必需的电子和质子，是光合作用持续进行的关键环节^［4-6］。抑制光合作用光反应阶段的除草剂包括：1）PSⅡ电子传递抑制剂；2）ATP的合成抑制剂；3）PSⅠ电子分流抑制剂；4）放氧复合物抑制剂；5）光合色素合成抑制剂。其中PSⅡ电子传递抑制剂是农业生产中应用最为广泛的光合除草剂^［7］，目前已有10多种结构类型和50多个商业化品种。但长期使用引起的抗性问题和生态危害使得新型PSⅡ除草剂的研发迫在眉睫。因此本研究综述了PSⅡ的三维晶体结构、电子传递机制以及除草剂的研究进展，以期为新型的PSⅡ除草剂的开发提供参考。

1　光系统Ⅱ的结构和功能

PSⅡ作为光驱动水氧化的蛋白场所一直是研究的热点，原子层面的结构解析对于揭示PSⅡ的蛋白功能和水氧化反应机制具有重要意义^［8］，也为人工光合反应和PSⅡ除草剂的研究提供了结构基础。PSⅡ是位于产氧光合生物类囊体膜上的一种大型膜结合蛋白复合物，以二聚体的形式嵌入类囊体膜，由多个蛋白亚基、色素分子、非血红素和锰簇辅因子组成^［9］（图1和2）。PSⅡ单体的反应中心由异质二聚体D1、D2蛋白以及沿D1、D2蛋白链对称排列的负责光诱导电荷逐级转移的4个叶绿素分子（P_D1、P_D2、Chl_D1和Chl_D2）和2个脱镁叶绿素分子（Pheo_D1和Pheo_D2）组成^［10］。初级和次级质体醌电子受体分别结合在D2和D1蛋白的疏水口袋Q_A和Q_B中，通过非血红素铁（Fe²⁺）桥联。放氧复合物（Oxygen-Evolving Complex，OEC）位于PSⅡ的类囊体腔侧，又被称为锰簇（Mn₄CaO₅），是水氧化的催化位点^［11］。紧邻D1、D2的叶绿素蛋白亚基CP47和CP43是PSⅡ内部光能捕获和传递的关键结构，位于CP47和CP43外周的跨膜亚基被称为外周捕光复合物（Light-harvesting complex Ⅱ，LHCC），用于收集光子为PSⅡ和PSⅠ提供能量。

1985年，Deisenhofer等^［14］在3 Å的分辨率解析了光合紫色细菌的光合反应中心的晶体结构。这是第一个在近原子分辨率下成功解析的膜蛋白晶体结构，建立了结晶膜蛋白的方法学，对PSⅡ膜蛋白复合体结构及光合原初反应的研究做出了重大贡献，获得了1988年的诺贝尔化学奖。1995年，他们在2.3 Å的分辨率修正了该晶体结构的原子模型，鉴定出了水分子的位置^［15］。1998年，Rhee等^［16］报道了菠菜PSⅡ反应中心的晶体结构，表明D1、D2蛋白亚基上的氧化还原辅因子与紫色细菌中的高度相似，但该晶体失去了水氧化能力，只能发生光介导的能量和电子转移，并且分辨率低，仅为8 Å。2000年，Zouni等^［17］从嗜热蓝藻长聚球藻（Thermosynechococcus elongate）中分离出第一个具有水氧化活性的PSⅡ晶体，并于2001年以3.8 Å的分辨率报道了其原子模型^［18］，确定了14个蛋白质亚基及其辅因子的空间取向，并确定了锰簇的位置、大小和形状。2001年，Ferreira等^［19］在3.5 Å的分辨率解析了T. elongatus的PSⅡ晶体结构，该结构不仅揭示了蓝藻的蛋白亚基和辅因子结合的细节，还确定了OEC的立方烷结构，提出了水氧化机制的可能途径。通过与紫色细菌的晶体结构相比，发现二者的反应中心高度保守。2003年，Kamiya等^［20］在3.7 Å报道了火山嗜热聚球藻（Thermosynechococcus vulcanus）的PSⅡ结构，仍未能分辨OEC的连接方式。直到2011年，Umena等^［11］以1.9 Å的超高分辨率解析了T. vulcanus的PSⅡ晶体结构，首次揭示了OEC的结构和OEC的水配体，为揭示水氧化机制提供了坚实的结构基础。2016年Wei等^［21］在3.2 Å的分辨率揭示了菠菜PSⅡ核心和2个强结合LHCⅡ的C₂S₂超复合物结构，该结构是第一个高等植物PSⅡ超复合物的高分辨率结构。2017年，van Bezouwen等^［22］在5.3 Å的分辨率获得了拟南芥的C₂S₂M₂超复合物，但中度结合LHCⅡ的结构未能被很好地解析。同年Su等^［23］在2.7 Å的分辨率解析了豌豆的C₂S₂M₂超复合物，为阐明LHCⅡ调控光能捕获效率的作用机制奠定了结构基础。高等植物PSⅡ复合物的高分辨结构表明高等植物、藻类和蓝藻的PSⅡ反应中心高度保守，有利于光合机制的研究以及光合抑制剂的设计。

2　光系统Ⅱ中的电子传递链

PSⅡ通过捕获可见光的能量为OEC位点的水氧化催化和Q_B位点的质体醌还原提供动力，电子从OEC传递到Q_B的过程构成了PSⅡ完整的电子传递链（图3）。首先，PSⅡ的反应中心从内部捕光蛋白CP43和CP47获得激发能使Chl_D1/Chl_D2分子对电荷分离得到Chl_D1^·+ /Pheo_D1^·-，紧接着电子从脱镁叶绿素Pheo_D1^·- 经初级电子受体Q_A位点传递到次级电子受体Q_B位点的质体醌PQ，PQ获得2个电子并结合2个质子后生成还原态质体醌醇PQH₂，随后PQH₂脱离位点将电子转移到细胞色素b₆f^［24］。电子传递的另一端Chl_D1^·+ 氧化P_D1生成P_D1^·+，接着P_D1^·+ 氧化D1亚基的Tyr161（Tyr_z或Y_z）^［25］。Tyr161被氧化后生成的Tyr_z·进一步氧化OEC位点的Mn₄CaO₅^［26］，Mn₄CaO₅从S₀态连续失去4个电子被氧化到S₄态，S₄态的Mn₄CaO₅氧化两分子水获得4个电子回到原始的S₀态以进行新一轮的水氧化反应^［27］。

蛋白定点突变试验明确了结合在Q_B位点的PSⅡ除草剂的关键氨基酸残基^［28］，PSⅡ除草剂与蛋白晶体复合结构的解析和计算模拟方法的出现揭示了PSⅡ除草剂与Q_B位点的结合细节。2011年，Broser等^［29］在3.2 Å的分辨率下解析了第一个蓝藻PSⅡ与特丁净（Terbutryne）的复合结构，揭示了PSⅡ除草剂与Q_B位点结合的作用细节（图4），特丁净的三嗪环N原子与Phe265的酰胺骨架形成氢键相互作用，乙氨基N原子分别与Ser264的羟基氧原子和Phe265酰胺骨架的氧原子形成氢键相互作用。

2023年，Kamada等^［30］在1.95~2.10 Å的分辨率下解析了3种醌类人工电子受体（Artificial electron acceptors，AEAs）与PSⅡ的复合结构，3种AEAs均结合在Q_B位点，结合强度的差异引起不同的电子接收效率，表现出不同的放氧活性。AEAs均与His215和Ser264形成氢键相互作用，与天然PQ的结合模式一致（图5）。AEAs的结合强度顺序为DCBQ≥DBBQ>PPBQ，强度差异主要归因于溴或氯原子形成的卤键相互作用，而DCBQ和DBBQ的结合能差异是DBBQ在Q_B位点具有2个结合构象造成DBBQ的结合能减弱。

3　靶向光系统Ⅱ的除草剂研究进展

PSⅡ除草剂的化学结构类型多样，包括氨基甲酸酯、哒嗪酮、三嗪、三嗪酮、三唑啉酮、脲嘧啶、酰胺、脲、苯并噻二嗪酮和腈^［31］。天然抗除草剂植物^［32］、PSⅡ的结构突变^［33］、FTIR光谱分析^［34］、分子对接^［35］和PSⅡ与除草剂的复合晶体结构^［29］等都可用于PSⅡ除草剂的作用模式研究。国际除草剂抗性行动委员会（Herbicide resistance action committee，HRAC）根据PSⅡ除草剂的作用模式（Mechanism of action，MoA）将其分为2组——作用于Ser264的第5组和作用于His215的第6组。这2组除草剂因其交叉抗性特征，在田间应用中可通过科学轮换施用来有效延缓杂草抗性的产生。更为重要的是，这种明确的作用模式分类为新型PSⅡ抑制剂的合理设计提供了重要依据，不仅可通过结构优化增强化合物与Ser264或His215的结合亲和力进而提升除草活性；还可基于双靶点策略设计同时作用于Ser264和His215位点的新型PSⅡ抑制剂，有望开发出更具应用前景的新型PSⅡ除草剂。相关化合物的结构见图6~8。

3.1　靶向Ser264的除草剂

3.1.1　三嗪类

1956年，先正达公司上市了第 1个三嗪类除草剂西玛津（Simazine，1），紧接着第二年推出了效果更好的莠去津（Atrazine，2），1和2都是选择性内吸传导型苗前、苗后除草剂，主要用于玉米、高粱、甘蔗、果园和苗圃等。2凭借玉米谷胱甘肽S转移酶的高效代谢特性^［36］，曾是世界上玉米田最重要的除草剂和三嗪类除草剂的领军品种^［37］。三嗪类除草剂除了1和2外，商品化的还有扑灭通（Prometon）、西草净（Simetryne）、扑灭津（Propazine）、莠灭净（Ametryn）、特丁津（Terbuthylazine， 3）、特丁净等多个品种，都通过与Ser264位点结合抑制光合电子传递从而发挥除草效果，除扑灭通外都具有选择性。三嗪类除草剂因除草谱广、应用窗口期长和使用成本低的特点一度占据除草剂销售榜首，但长期使用造成的抗性问题和生态危害日益显著^［38-40］。1966年，先正达开发的3用于玉米、柑橘和葡萄园的苗前土壤封闭处理，3较2水溶性差，对地下水更安全^［41］。3和草甘膦复配后可用于玉米田防除草甘膦抗性杂草，药效与2和草甘膦的复配药剂相当^［42］。与Ser264Gly生物型中的高抗性水平相比，Ala251Val生物型对3的中等抗性印证了三嗪类除草剂主要与Ser264产生相互作用的作用模式^［43］。尽管三嗪类除草剂可通过与其他除草剂复配来解决抗性问题，但潜在的生物毒性使它的使用存在较大争议。最新上市的2个三嗪类除草剂为2006年出光兴产公司上市的三嗪氟草胺（Triaziflam，4）和2011年拜耳公司上市的茚嗪氟草胺（Indaziflam，5），但它们的结构更为复杂，靶标是纤维素合成酶CesA蛋白，与传统的三嗪类除草剂不同。

3.1.2　脲类

1951年，杜邦公司推出首个取代脲类除草剂——灭草隆（Monuron，6），随后对6进一步衍生开发了敌草隆（Diuron，7）、利谷隆（Linuron）、绿麦隆（Chlortoluron）、氟草隆（Fluometuron）、丁噻隆（Tebuthiuron）等多个品种的取代脲类除草剂。与三嗪类除草剂作用机制相同，都是靶向Ser264的内吸传导型苗前、苗后除草剂。能够被植物的根部吸收并迅速传导到茎、叶中，除草选择性源于不同植物的吸收、转运和代谢差异。6主要用于土壤处理，防除葡萄、甘蔗、棉花地的单子叶和双子叶杂草。7较6除草活性更强，在取代脲类除草剂的市场中销量最大，但长期使用引起的地下水污染和抗性问题显著^［44］，对藻类和鱼类的毒性极高^［45］，并且其代谢产物具有细胞毒性^［46-47］，因此欧盟在2008年宣告禁用，国内仅用于甘蔗田芽前除草。取代脲类PSⅡ除草剂市场缩小的主要原因是第一个磺酰脲类除草剂——氯磺隆（Chlorsulfuron，8）的上市，由于8具有超高效、高选择性、广谱、易降解和对哺乳动物毒性极低的独特优势，在全球范围内被广泛应用，挤压了经典取代脲类除草剂原有的市场份额。随后由8衍生的磺酰脲类除草剂表现出的优异除草活性和选择性使得经典取代脲类除草剂的研发也逐渐减少。

3.1.3　脲嘧啶类

1962—1964年，杜邦公司相继推出除草定（Bromacil，9）、特草定（Terbacil，10）和环草定（Lenacil， 11）3种靶向Ser264的脲嘧啶类除草剂^［48］。9是强内吸性的非选择性除草剂，对深根性杂草效果显著，主要用于非耕地，但易被雨水淋溶污染地下水^［49］，已被欧盟禁用。10的选择性高、除草谱广、易被土壤吸附且不易水解，适用于苗前土壤处理，可用于甘蔗、苹果园、薄荷和苜蓿等地，对莎草尤为有效。虽然11的内吸性较弱，杀草谱窄，但对甜菜高度安全，可用于甜菜、蔬菜和大小麦等地，并且对环境和非靶标生物安全，市场稳定。对脲嘧啶类化合物的衍生过程中发现了如氟丙嘧草酯（Butafenacil）和苯嘧磺草胺（Saflufenacil）等多种高效的靶向原卟啉原氧化酶的除草剂，但未见发现新的靶向PSⅡ的脲嘧啶类除草剂。

3.1.4　三嗪酮类

1974年，杜邦公司开发了第1个三嗪酮类除草剂——环嗪酮（Hexazinone，12），作用于PSⅡ的Ser264位点，是强根系内吸性的、高效的、非选择性除草剂，由于水溶性强、残留高、对水生生物毒性高而使用受限。紧接着拜耳公司于1975年推出了苯嗪草酮（Metamitron，13），主要用于甜菜防除禾本科杂草和阔叶杂草，具有低毒性、无致畸毒性和无潜在致癌性的优点^［50］。直到1984年拜尔公司才推出了第3个三嗪酮类的除草剂——嗪草酮（Metribuzin，14），用于大豆、马铃薯、甘蔗等作物田防除一年生阔叶杂草和部分禾本科杂草。突变抗性研究中，13和14对不同突变体的抗性排序相同，Ala251Val抗性最强，其次是Ser264Gly和Leu218Val^［43］。2019年，Lu等^［51］证明了双子叶杂草野萝卜对14的抗性是D1蛋白中Ser264Gly突变和14的代谢增强双重作用引起的。2020年，Ma等^［52］首次报道了澳大利亚硬直黑麦草对14产生单一的代谢抗性。

3.1.5　氨基甲酸酯类

拜耳和先灵公司分别于1967和1969年推出适用于甜菜的选择性除草剂——甜菜安（Desmedipham，15）和甜菜宁（Phenmedipham，16）。15以触杀为主，适用于苗后多种阔叶杂草的防除。而16较15增加了脂溶性和叶片渗透性，使得16的内吸传导能力增强，不仅发挥药效更快，还扩大了除草谱，可用于稗草、马唐等禾本科杂草的防除，且在苗前、苗后均可施用^［53］。

3.1.6　酰胺类

1965年，美国罗姆-哈斯公司推出了适用于水稻田的除草剂敌稗（Propanil，17）。17是一种高选择性的触杀型酰胺类除草剂，没有内吸性，是防除稗草的特效药之一，也可用于防除其他多种禾本科和阔叶杂草，如鸭舌草、马唐、狗尾草和水马齿苋等，由于水稻根际微生物群落可快速降解17，故17主要用于水稻田防除稗草^［54］。17具有多个作用靶标，不仅能破坏光合作用，还会抑制呼吸作用与氧化磷酸化作用，干扰核酸与蛋白质合成，不易引起杂草抗性。另一种酰胺类除草剂是丁酰草胺（Chloranocryl， 18），由尼亚加拉公司于1958年上市，用于棉花、玉米地的芽后除草。

1998年，刘华银等^［55］通过分子对接设计了靶向D1亚基Q_B位点的PSⅡ除草剂19，Hill反应的抑制试验表明19能有效抑制PSⅡ的活性^［56］，随后一系列具有Hill抑制活性的氰基丙烯酸酯类衍生物被相继报道^［57-60］。通过分子对接发现氰基丙烯酰胺类化合物在Q_B位点的结合模式与氰基丙烯酸酯类化合物相同，Hill反应表明氰基丙烯酰胺类衍生物也能抑制PSⅡ的活性，是一种新型的酰胺类PSⅡ抑制剂^［61］。2003年，Wang等^［62］发现用吡啶环替代苯环会显著提高氰基丙烯酸酯的除草活性，因此合成了一系列2-氰基-3-取代吡啶甲氨基丙烯酸酯类衍生物，其中20在75 g/hm²时对双子叶植物有着良好的苗后除草活性，即使在750 g/hm²时仍对玉米安全，是潜在的玉米田苗后PSⅡ除草剂，一直没能商业化的主要原因是合成成本远高于三嗪类除草剂^［63］。2006年，Boyer等^［64］合成了一系列氨基噻唑类衍生物，测定了它们对莱茵衣藻和拟南芥的光合抑制活性。以敌草隆（IC₅₀＝0.12 µmol/L）为对照，化合物21（IC₅₀＝0.85 µmol/L）仍能表现出显著的光合抑制活性，并且只有存在酰胺结构时，氨基噻唑类衍生物才能表现出光合抑制活性，具体的作用机制仍有待进一步探究。2013年，Kos等^［65］合成了22个3-羟基萘-2-甲酸的单取代苯胺类衍生物，化合物22（IC₅₀=16.9 µmol/L）对菠菜叶绿体电子传递链的抑制效果最好。后来，Kos等^［66］又合成了3-羟基萘-2-甲酸的双取代苯胺类衍生物以期提升亲脂性，采用ChemBioDraw Ultra 13.0计算该系列化合物的Clog P值发现：苯胺环上取代基对衍生物亲脂性的提升顺序为OCH₃<F<CH₃<Cl<Br<CF₃，但电子传递链的抑制活性并不完全取决于亲脂性，其他的影响因素有待探究。2016年，Jampilek等^［67］合成了8-羟基喹啉-2-甲酰苯胺类衍生物，其中23（IC₅₀＝2.3 µmol/L）对PSⅡ电子传递链的抑制活性与敌草隆（IC₅₀＝1.9 µmol/L）相当，且3位含有CH₃、Br、Cl取代的化合物也都是高效的PSⅡ抑制剂。2017年，Gonec等^［68-70］合成了萘甲酰胺和各种位置异构的羟基萘甲酰胺类衍生物，其中1-羟基萘-2-甲酰胺类衍生物对菠菜叶绿体电子传递链的抑制活性最高，具有开发为光合除草剂的潜力。采用人工电子供体/受体寻找24的靶标发现24通过与Q_B位点结合从而抑制PSⅡ的电子传递，但具体的结合的细节尚不清楚。2017年，Teixeira等^［71］设计合成了能有效抑制光合电子传递链的三氟甲酰胺类衍生物，25在20 μmol/L时能完全抑制蓝藻的生长，表明25可作为光合除草剂的先导化合物进一步优化。由于25抑制光合电子传递链的作用机制并不清楚，因此采用基于配体结构的QSAR模型为25的结构优化提供了方向：酰胺的羰基氧原子与吡啶或邻位取代的氯苯相连会增强其活性，与其他芳基相连则会降低其活性；对三氟苯胺的氮原子连接长而平且位阻小、疏水性好的基团会增加活性。

3.1.7　其他类

​1964年，巴斯夫公司推出的氯草敏（Chloridazon/Pyramin，26）是靶向Ser264位点的哒嗪酮类除草剂，最初用作甜菜田的选择性除草剂，后来也用于部分其他作物防除阔叶杂草。有研究发现低浓度的26不仅能促进非靶标黑麦幼苗的生长，还能刺激黑麦幼苗次级代谢物烷基间苯二酚的合成，从而显著提高冬黑麦对小麦纹枯病菌的抗性^［72］。1988年，拜耳公司开发了三唑啉酮类的PSⅡ除草剂——胺唑草酮（Amicarbazone，27），适用于玉米和甘蔗田防治苘麻、藜、反枝苋、长芒苋和刺蒺藜草等，内吸性极强，药效优于莠去津，与三嗪和三嗪酮类PSⅡ除草剂的作用机制相同，通过与Q_B的Ser264位点结合来阻断PSⅡ的电子传递链，同时三嗪和三嗪酮类的抗性杂草对27也表现出耐药性^［73］。

1996年，Nimbal等^［74］发现高粱的根系分泌物高粱素（Sorgoleone，28）是一种高效的PSⅡ电子传递抑制剂，竞争性结合试验证明28与敌草隆、嗪草酮的作用模式相同。28的类似物29和30也表现出PSⅡ电子传递链抑制活性，但28的活性最好^［75］。土壤处理法施用28能显著抑制杂草的地上部分生长，但对地下根系的影响很小，土壤处理42 d后仍有残留，采用600 g/hm²的浓度进行叶面喷洒，对阔叶杂草的抑制效果达到80%，对禾本科杂草的效果较差^［76-77］。28的土壤持久性、生物安全性使其具有进一步开发为PSⅡ除草剂的独特优势，是PSⅡ除草剂的先导化合物^［78］。2019年，de Silva Mendes等^［79］通过叶绿素a荧光测定发现吲哚衍生物和四氢咔唑衍生物能有效抑制PSⅡ受体侧的电子传递链。2020年，de Souza等^［80］通过引入硝基或酰胺基以开发活性更高的吲哚衍生物和四氢咔唑衍生物，得到对翅荚决明和白背黄花棯的苗后除草活性与敌草隆相当的31，通过分子对接发现吲哚环7位的硝基能与Ser264形成关键的氢键相互作用，显著增强与Q_B位点的结合亲和力。2022年，Soares等^［81］合成了1，4-二氢吡啶衍生物32，叶绿素a荧光测定发现氢和甲基取代的衍生物比芳环取代的衍生物的电子传递抑制效率更高。分子对接表明32的羰基与Q_B位点Ser264的相互作用对32的结合起着重要作用，并且取代基的大小也会严重影响化合物在Q_B位点的结合，较大的基团如芳环削弱化合物与His215、Phe265的氢键相互作用。2023年，Thuillier等^［82］通过叶绿素荧光测量和热发光分析首次揭示了天然产物Radulanin A（33）使拟南芥幼苗褪绿、死亡的作用机制，33 通过与PSⅡ的Q_B位点结合抑制植物光合作用，作用机制与敌草隆类似。33的多个环状类似物对拟南芥幼苗也表现出与33相当的植物毒性，尽管它们的活性较弱，但其新颖的结构为PSⅡ除草剂的开发提供了参考，并且33全合成路径的简化为进一步的开发和应用提供了坚实的基础^［83-84］。

3.2　靶向His215的除草剂

3.2.1　腈类

碘苯腈（Ioxynil， 34）和溴苯腈（Bromoxynil， 35）是1963和1964年由美恩贝克公司和法国罗纳-普朗克农化公司上市的腈类PSⅡ除草剂，都是靶向His215位点的选择性苗后触杀除草剂，用于防除阔叶杂草，但适用作物和杂草不同。34主要用于小麦、大麦等禾谷类作物防除藜、苋、蓼和田旋花等阔叶杂草，35用于小麦、玉米、棉花田防除繁缕、婆婆纳、田旋花和田芥等阔叶杂草。35的渗透性更强，对阔叶杂草的速效性略优于34，不会破坏土壤微生物群落，但对藻类和鱼类毒性较高^［85］，且对动物有致畸作用^［86］，因此欧盟于2016年禁用，国内仅限用于小麦和玉米田。2013年，Cutulle等^［87］合成了吡啶N-氧化物、吡啶和嘧啶这3种溴苯腈类似物，通过温室盆栽试验发现吡啶N-氧化物类似物的除草活性和对大豆、棉花的安全性较溴苯腈有所增强；吡啶类似物36对反枝苋的除草活性和棉花的安全性显著提高；嘧啶类似物对所有物种的活性均降低。光合量子产率（F_V/F_M）的变化与盆栽试验呈现的效果一致，说明这3种溴苯腈类似物的作用位点并没有改变。

2015年，Varejão等^［88］通过叶绿素a荧光测定发现Rubrolides类似物能够抑制PSⅡ受体侧的电子传递；Gong等^［89］通过盆栽试验发现Rubrolides F使苘麻的叶片出现褪绿和黄化的现象；Karak等^［90］通过结构优化合成了Rubrolides类衍生物，活性最好的化合物37和38不仅抑制PSⅡ的Q_B受体侧电子传递，还抑制PSⅡ到细胞色素b₆f的电子转移。分子对接表明它们在Q_B的结合模式不同，37只能和His215形成相互作用，而38的呋喃酮羰基能与His215、Ser264形成氢键相互作用，说明呋喃酮羰基核心骨架具有开发为新型PSⅡ除草剂的潜力。

3.2.2　其他类

1968年德国巴登公司开发了苯并噻二嗪酮类PSⅡ除草剂——灭草松（Bentazon， 39），是选择性的触杀型苗后除草剂，作用机制与溴苯腈相同，对稗草效果不好，适用于稻田、麦类、大豆、棉花、花生田防除双子叶杂草、水田莎草及其他单子叶杂草。39的水溶性好，半衰期短，可被多种微生物降解^［91］，对环境和水生生态系统的危害较小^［92-93］。然而，灭草松的抗性问题仍未能避免，Val219Ile突变使莎草对灭草松产生抗性^［94］，P450酶活性增加引起反枝苋对39的代谢抗性^［95］。哒草特（Pyridate， 40）是靶向His215的哒嗪酮类除草剂，是选择性苗后除草剂，适用于小麦、水稻和玉米等禾谷类作物防除阔叶杂草。

尽管商品化PSⅡ除草剂不包含醌类结构，但Q_B位点原生性质体醌的结构使得醌类PSⅡ除草剂的开发具有极大的吸引力。1986年，Oettmeier等^［96］合成的2，3位取代的1，4-萘醌类衍生物都具有PSⅡ电子传递链的抑制活性，活性最好的41的半数抑制浓度达到微摩尔级别。1988年，Oettmeier等^［97］合成了9，10-蒽醌类衍生物作为PSⅡ电子传递抑制剂，其中含羟基的衍生物均有较高的活性，活性最好的42的PSⅡ电子抑制活性与氰基丙烯酸酯类衍生物相当。2001年，Oettmeier等^［98］合成了具有高效PSⅡ抑制活性的杂环邻醌类衍生物，其中43对PSⅡ电子传递链的半数抑制浓度与阿特拉津相当，突变体的抗性研究表明杂环邻醌类衍生物通过His215结合在Q_B位点，构效关系表明苯环上支链烷烃的空间位阻和疏水性对该类化合物的抑制活性具有至关重要的影响。

2017年，Nain-Perez等^［99］通过Hill反应发现天然产物Abenquines（44）的类似物45能显著抑制叶绿体的电子传递链，于是以45为先导化合物合成了苄基环或酰胺片段取代的类似物，发现46的电子抑制活性与商用除草剂敌草隆相当。分子对接表明46醌骨架的2个羰基分别与Ser264、His215形成氢键相互作用，这种结合模式与Q_B位点的原生性电子受体质体醌相同，并且溴原子与Q_B位点形成的疏水相互作用增强了46的结合亲和力，具开发为PSⅡ除草剂的潜力。2017年，Durán等^［100］发现Lawsone（47）及其衍生物能抑制洋葱的根、茎生长，可作为先导化合物开发新型的除草剂。2024年，Wang等^［101］通过虚拟筛选发现47能够稳定结合在D1蛋白的Q_B位点，是潜在的PSⅡ抑制剂，随后通过羟基酯化反应构建了47的芳基酯类衍生物，构效关系表明吡啶环比苯环更有利于提高活性，且吡啶环2位的取代基对活性影响的顺序为Cl>CF3≈F，活性最好的48在300 g/hm²的剂量下对反枝苋和苘麻表现出100%的苗后除草活性。Wang等^［102］还将疏水的二芳基醚片段引入47合成了一系列萘醌类衍生物，其中49在37.5 g/hm²时对马齿苋和反枝苋表现出100%的苗后除草活性。分子对接结果见图9，47和49的2个羰基分别与His215、His252形成稳定的氢键相互作用，并且引入二芳基醚片段能够增强该系列萘醌类衍生物与Q_B位点的疏水相互作用，增强结合亲和力。

2023年，Yang等^［103］发现橘霉素（Citrinin，50）的OJIP曲线变化趋势与溴苯腈相同，分子对接表明50的酚羟基能与Q_B位点的His215形成关键的氢键相互作用，但其氢键距离较溴苯腈的更远，结合亲和力更差，进一步的活性测定证明了分子对接结果的准确性。但50对紫茎泽兰、狗尾草、马唐、牵牛花和铁苋菜等都能产生损伤并且对水稻和辣椒安全，是开发为PSⅡ除草剂的优良的先导化合物。2025年，de Souza等^［104］合成了吖啶酮类衍生物，叶绿素a荧光试验表明这些吖啶酮衍生物都能抑制PSⅡ的电子传递链。由于HPPD是参与质体醌的生物合成酶，抑制HPPD的活性会抑制质体醌的生成，间接抑制PSⅡ的电子传递效率，因此作者采用分子对接发现活性最好的51能稳定结合在HPPD蛋白和D1蛋白的结合位点，在D1蛋白的Q_B位点，51与His215和Phe265形成关键的氢键相互作用。

虽然PSⅡ除草剂主要通过与Q_B位点的Ser264和His215这2个高度保守的氨基酸位点结合来阻断电子传递链进而发挥除草作用，但二者在应用现状和发展潜力上呈现出显著差异。以三嗪类和脲类为代表的靶向Ser264的除草剂虽然具有优异的除草活性和选择性，但长期的广泛使用已引起了严重的抗性问题和环境污染。相比之下，尚未在田间发现His215位点突变的杂草群体，使得靶向His215的除草剂展现出独特的开发价值。

4　其他光系统Ⅱ电子传递链抑制剂

除经典靶向Ser264和His215位点的PSⅡ除草剂外，具有新型作用机制的一系列PSⅡ电子传递抑制剂被相继报道，为突破现有抗性困境提供了重要参考。相关化合物结构见图10。

2001年，Kshirsagar等^［105］通过叶绿素荧光测定发现真菌毒素细胞松弛素E（Cytochalasin E，52）处理的苹果叶片在730 nm与690 nm的荧光发射比值下降，表明52可能造成了PSⅠ或PSⅡ/LHChl的损伤，使得光合系统能量传递受阻。尽管细胞松弛素A（53）、细胞松弛素B^［106］和细胞松弛素F^［107］均能抑制光合作用，但具体的作用机制并不清楚。于是Jiang等^［108］在2022年揭示了53抑制光合作用的机制，OJIP曲线表明53阻断受体侧Q_A到Q_B的电子传递，JIP测试表明53还会造成PSⅡ供体侧功能的损伤，分子对接表明53与Q_B位点的His215、Ala263和Ser264形成潜在的氢键相互作用。细胞松弛素家族新颖的光合抑制机制为开发新型PSⅡ除草剂提供了重要的参考，后续应在保持光合抑制活性的基础上进行结构简化。

2006年，刘小兰等^［109］通过已知PSⅡ抑制剂的三维结构和活性数据建立了PSⅡ的药效团模型，以具有Hill反应抑制活性的苯丙酸为先导化合物，依据药效团模型设计了更高活性的衍生物，后续的合成和活性测定证明了药效团模型的准确性。其中54和55的活性最高，并且具有便宜易得的特点，可进一步开发为PSⅡ除草剂，其作用机制有待深入探究。2006年， King-Díaz等^［110］合成了天然二萜类化合物56及其衍生物57，其中57能抑制菠菜类囊体的电子传递链，但56并没有抑制活性。进一步的试验发现57是Hill反应抑制剂，能抑制PSⅡ的电子传递链，并不影响PSⅠ的活性。叶绿素a荧光诱导曲线表明57不仅能抑制PSⅡ中水催化位点OEC的活性，还会抑制PSⅡ供体侧P680到Q_A的电子传递链，与经典的PSⅡ除草剂作用机制不同，并且内酯基对PSⅡ供体侧电子传递链的抑制活性具有重要的影响。

2007年，Veiga等^［111］从芸香科和楝科植物中分离出的Siderin（58）表现出显著的光合抑制活性，并且58能直接阻断电子传递链，对基础、磷酸化和解耦联电子流均表现出抑制效果，还同时靶向PSⅡ的供体侧和受体侧。2007年，Chen等^［112］发现细交链孢菌酮酸（Tenuazonic acid，59）能抑制菠菜类囊体膜的电子传递链，通过与¹⁴C标记的莠去津的竞争试验发现59能与莠去津竞争性地占据Q_B位点，氨基酸突变试验^［113］证明Gly256对59在Q_B位点的结合起关键作用。田间试验发现59能有效防除棉花田的马唐和反枝苋^［114］，生物毒性^［115］和田间试验^［116］表明59可作为PSⅡ除草剂的候选化合物。59的除草活性、作用机制以及合成方法等研究进展已被详细地综述^［117］。分子对接揭示了59在Q_B位点的结合机制：吡咯环羰基的氧原子与Gly256形成关键的氢键相互作用，仲丁基侧链暴露在Q_B口袋外面。分子对接和苗后盆栽除草活性试验表明：只改变烷基侧链对59进行衍生时，侧链对衍生物与Q_B位点的结合亲和力影响顺序为仲己基>仲戊基>仲丁基，但超过7个碳原子的长仲烷基会导致衍生物与Q_B位点的亲和力完全丧失^［118］。

2011年，Chen等^［119］通过一系列研究发现59的类似物60也能抑制光合电子传递链，具有开发为除草剂的潜力。60能够显著抑制植物的根和茎生长，以浓度依赖的方式抑制PSⅡ的放氧速率，OJIP曲线表明60影响Q_A之后的电子传递，高浓度时还会影响PSⅠ受体侧的电子传递，并且60不与¹⁴C标记的阿特拉津竞争Q_B位点，其作用机制有待进一步探究。2019年，Stock等^［120］发现Tetramic acid 12（61）能够抑制PSⅡ的最大量子效率Fv/Fm，OJIP曲线表明61抑制Q_A到Q_B的电子传递，并且61对藻类生长的半数抑制浓度比59高一个数量级。2024年，Backx等^［121］以61为先导化合物合成了多个衍生物，构效关系表明中长链酰基和非极性二级氨基酸残基的衍生物对番茄叶片的PSⅡ具有较好的抑制活性，其中活性最好的62的Fv/Fm值比敌草隆更低。62是触杀型除草剂，不具有内吸性传导性，只能杀死阔叶杂草，对禾本科杂草无效，初步的田间试验和生态毒理学结果表明62是极有潜力的PSⅡ除草剂。

2020年，Guo等^［122］发现胶霉毒素（Gliotoxin，63）能使植物产生褐斑或白斑的损伤症状，并且以浓度依赖的方式抑制莱茵衣藻PSⅡ的放氧速率，表明 63是PSⅡ抑制剂。OJIP曲线表明63不仅抑制PSⅡ受体侧Q_A到Q_B的电子传递，还降低了PSⅠ末端电子受体的还原速率。分子对接表明63通过与Ser264、His252形成氢键相互作用稳定结合在Q_B位点，其结合位置较敌草隆和阿特拉津更靠近Q_B口袋的入口处，可作为PSⅡ除草剂的先导化合物进一步研究。2021年，Guo等^［123］发现棒曲霉素（Patulin，64）对紫茎泽兰、反枝苋和马唐具有较高除草活性的同时对水稻和小麦具有安全性，并且能使马唐和反枝苋的叶片出现漂白现象。OJIP曲线表明64不仅能抑制PSⅡ反应中心受体侧Q_A到Q_B位点的电子传递，还会破坏捕光蛋白的结构和功能，是潜在的PSⅡ除草剂。分子对接表明64的羰基氧与His252形成关键的氢键相互作用，这种作用模式不同于经典的His215和Ser264类PSⅡ除草剂。但是，64会使哺乳动物细胞的DNA损伤造成细胞毒性^［124］，因此Wang等^［125］基于64和拟南芥D1蛋白的对接模型筛选具有更高结合亲和力的衍生物，并通过Discovery studio软件预测64及其衍生物的毒性风险，以期发现高效低毒的衍生物，其中65表现出最高的结合亲和力和最低的毒性。

2021年，Silva de Pádua等^［126］通过半定量的叶绿素a荧光测量发现2-羟基查尔酮（66）能显著抑制PSⅡ的活性。2022年，Zhang等^［127］发现66能高效且选择性地抑制铜绿微囊藻形成水华。OJIP曲线表明66不仅能阻断Q_A和Q_B之间的电子转移，还会引起电子传递链供体侧的损伤。分子对接表明66与D1蛋白中的非血红素铁形成单齿配体，作用机制与经典PSⅡ除草剂不同（图11）。GO注释显示66下调了光合作用和Chl生物合成过程的基因，但并不影响D1亚基的基因表达，而是显著下调了与ATP结合、金属离子结合、铁硫簇结合和氧化还原酶活性相关的基因。66的合成方法简单、易于衍生，且作用机制新颖，是潜在的新型PSⅡ除草剂^［128］。

2023年，Wang等^［129］从甘蓝的代谢物中分离、鉴定出对莴苣、黍和藜的萌发和生长抑制情况与苯磺隆相当的Brassicanate a sulfoxide（67）。分子对接和酶活力试验表明67能与莴苣的3种经典除草靶标——DHAD、HPPD和ALS产生良好的结合亲和力，是潜在的多靶除草剂。分子对接、分子动力学模拟以及结合自由能计算发现67与Q_B位点的His214、Phe261形成的氢键相互作用使其稳定地结合在Q_B位点，67的多靶特性有利于新型除草剂的开发^［130］。

随着冷冻电镜技术和计算化学方法的突破性发展，PSⅡ抑制剂研发已迈入“精准靶向设计”的新纪元。基于结构生物学指导的具有新型作用模式的PSⅡ除草剂开发将成为破解杂草抗药性困局的关键突破口。天然产物的结构多样性始终是先导化合物发现的宝贵源泉，但需通过合理设计在“活性-安全性-合成可行性”3个维度对分子结构进行精准调控，最终获得兼具高效除草活性、环境友好性和工业化潜力的新一代除草剂分子。

5　展 望

PSⅡ作为光驱动水氧化的场所对光合反应的顺利进行起着至关重要的作用，是除草剂开发中重要的靶标之一。PSⅡ除草剂在上个世纪50年代快速发展，形成了结构丰富、品类多样的商品化除草剂，目前仍占据较大的除草剂市场。然而，虽然有很多具有PSⅡ抑制活性的新化合物被发现，但商业化的新型PSⅡ除草剂却很久未能再现。其中很重要的原因是由于乙酰乳酸合成酶（ALS）、对羟基苯丙酮酸双加氧酶（HPPD）、原卟啉原氧化酶（PPO）等靶标超高效抑制剂型除草剂的出现，使得用量较大的传统PSⅡ除草剂的缺陷被放大，致使其市场逐步被替代。因此，设计更高效的PSⅡ抑制剂是深入开发该类除草剂所要面对的核心问题。再者，作物和杂草间的PSⅡ靶标差异性对于该类除草剂的再开发同样意义重大，这将赋予它们的选择性，PSⅡ结构的精细解析为此提供了可能性。另外，除了靶向已知的Ser264和His215这2个位点外，靶向其他位点的PSⅡ抑制剂同样值得高度关注，它很可能成为该类除草剂中的新生长点。我们有理由相信，随着对PSⅡ结构的更深入了解，以及分子生物学、人工智能等的快速发展，作为植物体系中最重要的生化系统之一，靶向PSⅡ的除草剂一定会重新焕发新的生机和活力。

谨以此文庆祝中国农业大学建校120周年！

参考文献

[1] Food and Agriculture Organization of the United Nations. Pesticides Use and Trade［R/OL］. ［--］.

[2] Beadle C L， Long S P. Photosynthesis–is it limiting to biomass production ［J］. Biomass， 1985， 8（2）： 119-168

[3] Stirbet A， Lazár D， Guo Y， Govindjee G. Photosynthesis： Basics， history and modelling ［J］. Annals of Botany， 2020， 126（4）： 511-537

[4] Barber J. Photosystem II： An enzyme of global significance［J］. Biochemical Society Transactions， 2006， 34（5）： 619-631

[5] Barber J. Engine of life and big bang of evolution： A personal perspective［J］. Photosynthesis Research， 2004， 80（1）： 137-155

[6] Govindjee G， Kern J F， Messinger J， Whitmarsh J. Photosystem Ⅱ ［EB/OL］. ［--］.

[7] Lambreva M D， Russo D， Polticelli F， Scognamiglio V， Antonacci A， Zobnina V， Campi G， Rea G. Structure/function/dynamics of photosystem II plastoquinone binding sites［J］. Current Protein & Peptide Science， 2014， 15（4）： 285-295

[8] Lubitz W， Chrysina M， Cox N. Water oxidation in photosystem II［J］. Photosynthesis Research， 2019， 142（1）： 105-125

[9] Cao P， Su X D， Pan X W， Liu Z F， Chang W R， Li M. Structure， assembly and energy transfer of plant photosystem II supercomplex［J］. Biochimica et Biophysica Acta （BBA） - Bioenergetics， 2018， 1859（9）： 633-644

[10] Barber J， Archer M D. P680， the primary electron donor of photosystem II［J］. Journal of Photochemistry and Photobiology A： Chemistry， 2001， 142（2/3）： 97-106

[11] Umena Y， Kawakami K， Shen J R， Kamiya N. Crystal structure of oxygen-evolving photosystem II at a resolution of 1.9 Å［J］. Nature， 2011， 473（7345）： 55-60

[12] Sirohiwal A， Pantazis D A. Functional water networks in fully hydrated photosystem II［J］. Journal of the American Chemical Society， 2022， 144（48）： 22035-22050

[13] Sirohiwal A， Neese F， Pantazis D A. Protein matrix control of reaction center excitation in photosystem II［J］. Journal of the American Chemical Society， 2020， 142（42）： 18174-18190

[14] Deisenhofer J， Epp O， Miki K， Huber R， Michel H. Structure of the protein subunits in the photosynthetic reaction centre of Rhodopseudomonas viridis at 3 Å resolution ［J］. Nature， 1985， 318（6047）： 618-624

[15] Deisenhofer J， Epp O， Sinning I， Michel H. Crystallographic refinement at 2.3 Å resolution and refined model of the photosynthetic reaction centre from Rhodopseudomonas viridis ［J］. Journal of Molecular Biology， 1995， 246（3）： 429-457

[16] Rhee K H， Morris E P， Barber J， Kühlbrandt W. Three-dimensional structure of the plant photosystem II reaction centre at 8 Å resolution ［J］. Nature， 1998， 396（6708）： 283-286

[17] Zouni A， Jordan R， Schlodder E， Fromme P， Witt H T. First photosystem II crystals capable of water oxidation［J］. Biochimica et Biophysica Acta （BBA） - Bioenergetics， 2000， 1457（3）： 103-105

[18] Zouni A， Witt H T， Kern J， Fromme P， Krauss N， Saenger W， Orth P. Crystal structure of photosystem II from Synechococcus elongatus at 3.8 Å resolution ［J］. Nature， 2001， 409（6821）： 739-743

[19] Ferreira K N， Iverson T M， Maghlaoui K， Barber J， Iwata S. Architecture of the photosynthetic oxygen-evolving center［J］. Science， 2004， 303（5665）： 1831-1838

[20] Kamiya N， Shen J-R. Crystal structure of oxygen-evolving photosystem II from Thermosynechococcus vulcanusat 3.7 Å resolution ［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America， 2003， 100（1）： 98-103

[21] Wei X P， Su X D， Cao P， Liu X Y， Chang W R， Li M， Zhang X Z， Liu Z F. Structure of spinach photosystem II–LHCII supercomplex at 3.2 Å resolution ［J］. Nature， 2016， 534（7605）： 69-74

[22] van Bezouwen L S， Caffarri S， Kale R S， Kouřil R， Thunnissen A W H， Oostergetel G T， Boekema E J. Subunit and chlorophyll organization of the plant photosystem II supercomplex［J］. Nature Plants， 2017， 3： 17080

[23] Su X D， Ma J， Wei X P， Cao P， Zhu D J， Chang W R， Liu Z F， Zhang X Z， Li M. Structure and assembly mechanism of plant C₂S₂M₂ -type PSII-LHCII supercomplex ［J］. Science， 2017， 357（6353）： 815-820

[24] Müh F， Glöckner C， Hellmich J， Zouni A. Light-induced quinone reduction in photosystem II［J］. Biochimica et Biophysica Acta （BBA） - Bioenergetics， 2012， 1817（1）： 44-65

[25] Cardona T， Sedoud A， Cox N， Rutherford A W. Charge separation in photosystem II： A comparative and evolutionary overview［J］. Biochimica et Biophysica Acta， 2012， 1817（1）： 26-43

[26] Suga M， Akita F， Hirata K， Ueno G， Murakami H， Nakajima Y， Shimizu T， Yamashita K， Yamamoto M， Ago H， Shen J R. Native structure of photosystem II at 1.95 Å resolution viewed by femtosecond X-ray pulses ［J］. Nature， 2015， 517（7532）： 99-103

[27] Kok B， Forbush B， McGloin M. Cooperation of charges in photosynthetic O₂ evolution–i. a linear four step mechanism ［J］. Photochemistry and Photobiology， 1970， 11（6）： 457-475

[28] Oettmeier W. Herbicide resistance and supersensitivity in photosystem II［J］. Cellular and Molecular Life Sciences， 1999， 55（10）： 1255-1277

[29] Broser M， Glöckner C， Gabdulkhakov A， Guskov A， Buchta J， Kern J， Müh F， Dau H， Saenger W， Zouni A. Structural basis of cyanobacterial photosystem II Inhibition by the herbicide terbutryn［J］. The Journal of Biological Chemistry， 2011， 286（18）： 15964-15972

[30] Kamada S， Nakajima Y， Shen J R. Structural insights into the action mechanisms of artificial electron acceptors in photosystem II［J］. Journal of Biological Chemistry， 2023， 299（7）： 104839

[31] Forouzesh A， Zand E， Soufizadeh S， Samadi Foroushani S. Classification of herbicides according to chemical family for weed resistance management strategies–an update ［J］. Weed Research， 2015， 55（4）： 334-358

[32] Devine M D， Shukla A. Altered target sites as a mechanism of herbicide resistance［J］. Crop Protection， 2000， 19（8/10）： 881-889

[33] Ohad N， Hirschberg J. Mutations in the D1 subunit of photosystem II distinguish between quinone and herbicide binding sites［J］. The Plant Cell， 1992， 4（3）： 273-282

[34] Draber W， Tietjen K， Kluth J F， Trebst A. Herbicides in photosynthesis research［J］. Angewandte Chemie International Edition in English， 1991， 30（12）： 1621-1633

[35] Takahashi R， Hasegawa K， Takano A， Noguchi T. Structures and binding sites of phenolic herbicides in the QB pocket of photosystem II［J］. Biochemistry， 2010， 49（26）： 5445-5454

[36] Shimabukuro R H， Frear D S， Swanson H R， Walsh W C. Glutathione conjugation： An enzymatic basis for atrazine resistance in corn［J］. Plant Physiology， 1971， 47（1）： 10-14

[37] Kumar V， Upadhyay N， Singh S， Singh J， Kaur P. Thin-layer chromatography： Comparative estimation of soil’s atrazine ［J］. Current World Environment Journal， 2013， 8（3）： 469-472

[38] Singh S， Kumar V， Chauhan A， Datta S， Wani A B， Singh N， Singh J. Toxicity， degradation and analysis of the herbicide atrazine［J］. Environmental Chemistry Letters， 2018， 16（1）： 211-237

[39] Huang H L， Zhang S Z， Wu N Y， Luo L， Christie P. Influence of Glomus etunicatum/Zea mays mycorrhiza on atrazine degradation， soil phosphatase and dehydrogenase activities， and soil microbial community structure ［J］. Soil Biology and Biochemistry， 2009， 41（4）： 726-734

[40] Vonberg D， Vanderborght J， Cremer N， Pütz T， Herbst M， Vereecken H. 20 years of long-term atrazine monitoring in a shallow aquifer in western Germany［J］. Water Research， 2014， 50： 294-306

[41] Fenoll J， Hellín P， Martínez C M， Flores P， Navarro S. Semiconductor-sensitized photodegradation of s-triazine and chloroacetanilide herbicides in leaching water using TiO₂ and ZnO as catalyst under natural sunlight ［J］. Journal of Photochemistry and Photobiology A： Chemistry， 2012， 238： 81-87

[42] Bottcher A A， Albrecht A J P， Albrecht L P， Silva A F M， de Freitas J， Souza T. Terbuthylazine herbicide： An alternative to atrazine for weed control in glyphosate-tolerant maize ［J］. Journal of Environmental Science and Health， Part B， 2022， 57（8）： 609-616

[43] Thiel H， Varrelmann M. Identification of a new PSII target site psbA mutation leading to D1 amino acid Leu218 Val exchange in the Chenopodium album D1 protein and comparison to cross-resistance profiles of known modifications at positions 251 and 264［J］. Pest Management Science， 2014， 70（2）： 278-285

[44] Svyantek A W， Aldahir P， Chen S， Flessner M L， McCullough P E， Sidhu S S， McElroy J S. Target and nontarget resistance mechanisms induce annual bluegrass （Poa annua） resistance to atrazine， amicarbazone， and diuron ［J］. Weed Technology， 2016， 30（3）： 773-782

[45] Shim K Y， Sukumaran V， Yeo I C， Shin H， Jeong C B. Effects of atrazine and diuron on life parameters， antioxidant response， and multixenobiotic resistance in non-targeted marine zooplankton ［J］. Comparative Biochemistry and Physiology Toxicology & Pharmacology， 2022， 258： 109378

[46] Mohammed A M， Huovinen M， Vähäkangas K H. Toxicity of diuron metabolites in human cells［J］. Environmental Toxicology and Pharmacology， 2020， 78： 103409

[47] Hodge H C， Downs W L， Panner B S， Smith D W， Maynard E A. Oral toxicity and metabolism of diuron （N-（3， 4-dichlorophenyl）-N'， N'-dimethylurea） in rats and dogs ［J］. Food and Cosmetics Toxicology， 1967， 5（4）： 513-531

[48] Bucha H C， Cupery W E， Harrod J E， Loux H M， Ellis L M. Substituted uracil herbicides［J］. Science， 1962， 137（3529）： 537-538

[49] Hebb E A， Wheeler W B. Bromacil in Lakeland soil ground water［J］. Journal of Environmental Quality， 1978， 7（4）： 598-601

[50] Chanda D， Debnath S C， Das S K， Mandal T K， Bhattacharyya A， Choudhury A， Chakraborty A K. Metabolism of metamitron in goat following a single oral administration of a nontoxic dose level： A continued study［J］. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2004， 52（24）： 7377-7381

[51] Lu H， Yu Q， Han H P， Owen M J， Powles S B. Metribuzin resistance in a wild radish （ Raphanus raphanistrum ） population via both psbA gene mutation and enhanced metabolism ［J］. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2019， 67（5）： 1353-1359

[52] Ma H J， Lu H， Han H P， Yu Q， Powles S. Metribuzin resistance via enhanced metabolism in a multiple herbicide resistant Lolium rigidum population［J］. Pest Management Science， 2020， 76（11）： 3785-3791

[53] Prodoehl K A， Campbell L G， Dexter A G. Phenmedipham+desmedipham effects on sugarbeet［J］. Agronomy Journal， 1992， 84（6）： 1002-1005

[54] Ray T B， Still C C. Propanil metabolism in rice： A comparison of propanil amidase activities in rice plants and callus cultures［J］. Pesticide Biochemistry and Physiology， 1975， 5（2）： 171-177

[55] 刘华银， 沙印林， 陆荣健， 杨华铮， 来鲁华. 生物合理设计光系统Ⅱ抑制剂研究： Ⅰ.豌豆D1蛋白与氰基丙烯酸酯类及脲类抑制剂的复合物结构的研究［J］. 科学通报， 1998， 43（4）： 397-401

[56] Liu H Y， Sha Y L， Lu R J， Yang H Z， Lai L H. Study on biological rational design of photosystem Ⅱ inhibitors： Ⅰ. Study on the structure of the complex of pea D1 protein with cyanoacrylate and urea inhibitors ［J］. Chinese Science Bulletin， 1998， 43（4）： 397-401 （in Chinese）

[57] 刘华银， 杨光富， 陆荣健， 谭惠芬， 杨华铮， 来鲁华. 生物合理设计光系统Ⅱ抑制剂研究（Ⅱ）： 3-苯甲氨基-2-氰基-3-甲硫基丙烯酸乙酯的晶体及分子结构［J］. 高等学校化学学报， 1998， 19（6）： 899-902

[58] Liu H Y， Yang G F， Lu R J， Tan H F， Yang H Z， Lai L H. Studies on bio-rational design of photosystem Ⅱ inhibitors（Ⅱ）： The crystal and molecular structure of ethyl 3-benzylamino-2-cyano-3-methylthioacrylate ［J］. Chemical Journal of Chinese Universities， 1998， 19（6）： 899-902 （in Chinese）

[59] 刘华银， 陆荣健， 杨华铮， 来鲁华. 生物合理设计光系统Ⅱ抑制剂研究（Ⅲ）： 3-（4-氯苄胺基）-2-氰基-3-烷基丙烯酸酯类光合作用抑制剂的CoMFA研究［J］. 高等学校化学学报， 1998， 19（11）： 1780-1782

[60] Liu H Y， Lu R J， Yang H Z， Lai L H. Studies on bio-rational design of photosystem Ⅱ inhibitors（Ⅲ）： Comparative molecular field analysis of 3-（4-chlorobenzylamino）-2-cyano-3-alkylacrylate inhibitors ［J］. Chemical Journal of Chinese Universities， 1998， 19（11）： 1780-1782 （in Chinese）

[61] 刘华银， 陆荣健， 谭惠芬， 杨华铮. 生物合理设计光系统Ⅱ抑制剂研究Ⅳ.新型取代氰基丙烯酸乙酯类化合物的合成及其希尔反应抑制活性［J］. 合成化学， 1999， 7（1）： 47-51

[62] Liu H Y， Lu R J， Tan H F， Yang H Z. Studies on bio-rational molecular design of photosystem Ⅱ inhibitors： ⅳ. The synthesis and hill inhibitory of new ethyl cyanoacrylates ［J］. Chinese Journal of Synthetic Chemistry， 1999， 7（1）： 47-51 （in Chinese）

[63] 刘华银， 谭惠芬， 杨华铮. 生物合理设计光系统Ⅱ抑制剂研究（Ⅵ）： 2-氰基-3-甲硫基-3-烷氨（苄氨）基丙烯酸乙酯的合成及其Hill反应抑制活性［J］. 高等学校化学学报， 2000， 21（12）： 1855-1857

[64] Liu H Y， Tan H F， Yang H Z. Studies on bio-rational molecular design of photosystem II inhibitors （Ⅵ）： synthesis and hill inhibitory activity of Ethyl2-cyano-3-methylthio-alkyl（benzyl）acrylates ［J］. Chemical Research in Chinese Universities， 2000， 21（12）： 1855-1857 （in Chinese）

[65] 高颖， 陈晓芳， 刘斌， 邹小毛， 胡方中， 杨华铮. 2-氰基-3-甲硫基-3-苄氨基丙烯酸取代苯氧乙酯的合成及其除草活性［J］. 高等学校化学学报， 2005， 26（6）： 1058-1061

[66] Gao Y， Chen X F， Liu B， Zou X M， Hu F Z， Yang H Z. Synthesis and hill inhibitory activity of 2-cyano-3-methylthiobenzyl acrylates ［J］. Chemical Research in Chinese Universities， 2005， 26（6）： 1058-1061 （in Chinese）

[67] 刘华银， 沙印林， 谭惠芬， 杨华铮， 来鲁华. 生物合理设计光系统Ⅱ抑制剂研究： Ⅷ.丙烯酸酯（酰胺）类化合物的分子设计、合成及其生物活性研究［J］. 中国科学（B辑）， 1999， 29（4）： 379-384

[68] Liu H Y， Sha Y L， Tan H F， Yang H Z， Lai L H. Study on biological rational design of photosystem Ⅱ inhibitors ⅷ. Molecular design， synthesis and biological activity of acrylate （amide） compounds ［J］. Science in China， Ser B， 1999， 29（4）： 379-384 （in Chinese）

[69] Wang Q M， Sun H K， Cao H Y， Cheng M R， Huang R Q. Synthesis and herbicidal activity of 2-cyano-3-substituted-pyridinemethylaminoacrylates ［J］. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2003， 51（17）： 5030-5035

[70] Liu Y X， Wang Q M. Recent advances in the pesticide activities of 2-cyanoacrylate derivatives［J］. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2021， 69（44）： 12933-12946

[71] Boyer C， Finazzi G， Laurent P， Haas A， Blancou H. Synthesis and photosynthetic inhibition activity of substituted 5-（bis-trifluoromethyl）methyl）-2-aminothiazoles ［J］. Journal of Fluorine Chemistry， 2006， 127（11）： 1522-1527

[72] Kos J， Zadrazilova I， Pesko M， Keltosova S， Tengler J， Gonec T， Bobal P， Kauerova T， Oravec M， Kollar P， Cizek A， Kralova K， Jampilek J. Antibacterial and herbicidal activity of ring-substituted 3-hydroxynaphthalene-2-carboxanilides ［J］. Molecules， 2013， 18（7）： 7977-7997

[73] Kos J， Gonec T， Oravec M， Jendrzejewska I， Jampilek J. Photosynthesis-inhibiting activity of N-（disubstituted-phenyl）-3-hydroxynaphthalene-2-carboxamides ［J］. Molecules， 2021， 26（14）： 4336

[74] Jampilek J， Kralova K， Pesko M， Kos J. Ring-substituted 8-hydroxyquinoline-2-carboxanilides as photosystem II inhibitors ［J］. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters， 2016， 26（16）： 3862-3865

[75] Gonec T， Kos J， Pesko M， Dohanosova J， Oravec M， Liptaj T， Kralova K， Jampilek J. Halogenated 1-hydroxynaphthalene-2-carboxanilides affecting photosynthetic electron transport in photosystem II ［J］. Molecules， 2017， 22（10）： 1709

[76] Gonec T， Kralova K， Pesko M， Jampilek J. Antimycobacterial N-alkoxyphenylhydroxynaphthalenecarboxamides affecting photosystem II［J］. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters， 2017， 27（9）： 1881-1885

[77] Gonec T， Stranik J， Pesko M， Kos J， Oravec M， Kralova K， Jampilek J. Photosynthesis-inhibiting activity of 1-［（2-Chlorophenyl）carbamoyl］ - and 1-［（2-Nitrophenyl）carbamoyl］ naphthalen-2-yl Alkylcarbamates ［J］. Molecules， 2017， 22（7）： 1199

[78] Teixeira R R， de Andrade Barros M V， Bressan G C， Siqueira R P， dos Santos F S， Bertazzini M， Kiralj R， Ferreira M M C， Forlani G. Synthesis， theoretical studies， and effect on the photosynthetic electron transport of trifluoromethyl arylamides ［J］. Pest Management Science， 2017， 73（11）： 2360-2371

[79] Magnucka E G， Pietr S J， Kozubek A， Zarnowski R. Various effects of the photosystem II： Inhibiting herbicides on 5-n-alkylresorcinol accumulation in rye seedlings ［J］. Pesticide Biochemistry and Physiology， 2014， 116： 56-62

[80] Dayan F E， Trindade M L B， Velini E D. Amicarbazone， a new photosystem II inhibitor［J］. Weed Science， 2009， 57（6）： 579-583

[81] Nimbal C I， Yerkes C N， Weston L A， Weller S C. Herbicidal activity and site of action of the natural product sorgoleone［J］. Pesticide Biochemistry and Physiology， 1996， 54（1）： 73-83

[82] Rimando A M， Dayan F E， Czarnota M A， Weston L A， Duke S O. A new photosystem II electron transfer inhibitor from Sorghum bicolor ［J］. Journal of Natural Products， 1998， 61（7）： 927-930

[83] Weston L A， Czarnota M A. Activity and persistence of sorgoleone， a long-chain hydroquinone produced by Sorghum bicolor ［J］. Journal of Crop Production， 2001， 4（2）： 363-377

[84] Czarnota M A， Paul R N， Dayan F E， Nimbal C I， Weston L A. Mode of action， localization of production， chemical nature， and activity of sorgoleone： A potent PSII inhibitor in sorghum spp root Exudates¹ ［J］. Weed Technology， 2001， 15（4）： 813-825

[85] de Oliveira I F， Gomes T C， Simeone M L F， Karam D， de Sousa Tinoco S M. Sorgoleone unveiled： Exploring its biosynthesis， functional perspectives and applications ［J］. Brazilian Journal of Botany， 2024， 47（3）： 723-733

[86] da Silva Mendes M C， Fazolo B R， de Souza J M， de Vasconcelos L G， de Sousa P T， Dall’Oglio E L， Soares M A， Sampaio O M， Vieira L C C. Synthesis and evaluation of indole derivatives as photosynthesis and plant growth inhibitors［J］. Photochemical & Photobiological Sciences， 2019， 18（6）： 1350-1358

[87] de Souza J M， Fazolo B R， Lacerda J W F， de Souza Moura M， dos Santos A C R， de Vasconcelos L G， de Sousa Junior P T， Dall’Oglio E L， Ali A， Sampaio O M， Vieira L C C. Rational design， synthesis and evaluation of indole nitrogen hybrids as photosystem II inhibitors［J］. Photochemistry and Photobiology， 2020， 96（6）： 1233-1242

[88] Soares L T X M G， Basso M A F， dos Santos C M R， Ali A， Vasconcelos L G， Dall’Oglio E L， Sampaio O M， Vieira L C C. Binding properties of photosynthetic herbicides： Photosynthetic activity and molecular docking approach towards 1， 4-dihydropyridines derivatives ［J］. Chemistry & Biodiversity， 2022， 19（12）： e202200586

[89] Thuillier S， Viola S， Lockett-Walters B， Nay B， Bailleul B， Baudouin E. Mode-of-action of the natural herbicide radulanin A as an inhibitor of photosystem II ［J］. Pest Management Science， 2024， 80（1）： 156-165

[90] Zhang W， Baudouin E， Cordier M， Frison G， Nay B. One-pot synthesis of metastable 2， 5-dihydrooxepines through retro-claisen rearrangements： Method and applications ［J］. Chemistry–A European Journal， 2019， 25（36）： 8643-8648

[91] Lockett-Walters B， Thuillier S， Baudouin E， Nay B. Total synthesis of phytotoxic radulanin a facilitated by the photochemical ring expansion of a 2， 2-dimethylchromene in flow ［J］. Organic Letters， 2022， 24（22）： 4029-4033

[92] Buhl K J， Hamilton S J， Schmulbach J C. Acute toxicity of the herbicide bromoxynil to Daphnia magna ［J］. Environmental Toxicology and Chemistry， 1993， 12（8）： 1455-1468

[93] 86 Rogers J M， Francis B M， Barbee B D， Chernoff N. Developmental toxicity of bromoxynil in mice and rats［J］. Fundamental and Applied Toxicology， 1991， 17（3）： 442-447

[94] Cutulle M A， Armel G R， Brosnan J T， Best M D， Kopsell D A， Bruce B D， Bostic H E， Layton D S. Synthesis and evaluation of heterocyclic analogues of bromoxynil［J］. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2014， 62（2）： 329-336

[95] Varejão J O S， Barbosa L C A， Ramos G Á， Varejão E V V， King-Díaz B， Lotina-Hennsen B. New rubrolide analogues as inhibitors of photosynthesis light reactions［J］. Journal of Photochemistry and Photobiology B： Biology， 2015， 145： 11-18

[96] Gong M Q， Cai J L， Lu X L， Zhou X D， Li J K， Wu Q L， Wu J F. Total synthesis and herbicidal activity of natural rubrolides C， E and F［J］. Natural Product Research， 2025， 39（13）： 3836-3845

[97] Karak M， Acosta J A M， Cortez-Hernandez H F， Cardona J L， Forlani G， Barbosa L C A. Natural rubrolides and their synthetic congeners as inhibitors of the photosynthetic electron transport chain［J］. Journal of Natural Products， 2024， 87（9）： 2272-2280

[98] Gaston L A， Locke M A， Zablotowicz R M. Sorption and degradation of bentazon in conventional- and No-till Dundee soil ［J］. Journal of Environmental Quality， 1996， 25（1）： 120-126

[99] Hourmant A， Amara A， Pouline P， Durand G， Arzul G， Quiniou F. Effect of bentazon on growth and physiological responses of marine diatom： Chaetoceros gracilis ［J］. Toxicology Mechanisms and Methods， 2009， 19（2）： 109-115

[100] Allievi L， Gigliotti C， Salardi C， Valsecchi G， Brusa T， Ferrari A. Influence of the herbicide bentazon on soil microbial community［J］. Microbiological Research， 1996， 151（1）： 105-111

[101] Lu H， Yu Q， Han H P， Owen M J， Powles S B. A novel psbA mutation （Phe274–Val） confers resistance to PSII herbicides in wild radish （ Raphanus raphanistrum ）［J］. Pest Management Science， 2019， 75（1）： 144-151

[102] Li W Y， Cao Y， Liu Z， Wei S H， Huang H J， Lan Y N， Sun Y， Huang Z F. Investigation of resistance mechanisms to bentazone in multiple resistant Amaranthus retroflexus populations ［J］. Pesticide Biochemistry and Physiology， 2022， 186： 105164

[103] Oettmeier W， Dierig C， Masson K. QSAR of 1， 4-naphthoquinones as inhibitors of photosystem II electron transport ［J］. Quantitative Structure-Activity Relationships， 1986， 5（2）： 50-54

[104] Oettmeier W， Masson K， Donner A. Anthraquinone inhibitors of photosystem II electron transport［J］. FEBS Letters， 1988， 231（1）： 259-262

[105] Oettmeier W， Masson K， Hecht H. Heterocyclic ortho-quinones， a novel type of Photosystem II inhibitors ［J］. Biochimica et Biophysica Acta， 2001， 1504（2/3）： 346-351

[106] Nain-Perez A， Barbosa L C A， Maltha C R A， Giberti S， Forlani G. Tailoring natural abenquines to inhibit the photosynthetic electron transport through interaction with the D1 protein in photosystem II［J］. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2017， 65（51）： 11304-11311

[107] Durán A G， Chinchilla N， Molinillo J M， Macías F A. Influence of lipophilicity in O-acyl and O-alkyl derivatives of juglone and lawsone： A structure–activity relationship study in the search for natural herbicide models ［J］. Pest Management Science， 2018， 74（3）： 682-694

[108] Wang Q Q， Zhang W， Zhong F P， Yang W C， Gan X H. Virtual screening for the discovery of lawsone derivatives as PS Ⅱ inhibitors ［J］. Arabian Journal of Chemistry， 2024， 17（10）： 105985

[109] Wang Q Q， Zhang W， Gan X H. Design， synthesis， and herbicidal activity of natural naphthoquinone derivatives containing diaryl ether structures ［J］. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2024， 72（31）： 17200-17209

[110] Yang Q， Guo Y J， Wang H， Luo Z， Chen Y， Jiang M Y， Lu H， Valverde B E， Qiang S， Strasser R J， Chen S G. Action of the fungal compound citrinin， a bioherbicide candidate， on photosystem II ［J］. Pest Management Science， 2024， 80（1）： 133-148

[111] de Souza J M， Medeiros P S， Pitteri T S， Silva M A， Basso M A F， de Vasconcelos L G， Luiz Dall'Óglio E， Sampaio O M， Vieira L C C. Acridone derivatives as photosystem II inhibitors： Synthesis， herbicidal activity， and structure-activity ［J］. Journal of the Brazilian Chemical Society， 2025， 36（4）： 1-12

[112] Kshirsagar A， Reid A J， McColl S M， Saunders V A， Whalley A J S， Evans E H. The effect of fungal metabolites on leaves as detected by chlorophyll fluorescence［J］. New Phytologist， 2001， 151（2）： 451-457

[113] Berestetskiy A， Dmitriev A， Mitina G， Lisker I， Andolfi A， Evidente A. Nonenolides and cytochalasins with phytotoxic activity against Cirsium arvense and Sonchus arvensis ： A structure–activity relationships study ［J］. Phytochemistry， 2008， 69（4）： 953-960

[114] Konig G， Wright A， Aust H， Draeger S， Schulz B. Geniculol， a new biologically active diterpene from the endophytic fungus Geniculosporium sp. 1［J］. Journal of Natural Products， 1999， 62（1）： 155-157

[115] Jiang M Y， Yang Q， Wang H， Luo Z， Guo Y J， Shi J L， Wang X X， Qiang S， Strasser R J， Chen S G. Effect of mycotoxin cytochalasin a on photosystem II in Ageratina adenophora ［J］. Plants， 2022， 11（20）： 2797

[116] 刘小兰， 杨霞， 孙命， 刘晓红， 赵茹， 缪方明. 新型光系统Ⅱ抑制剂的设计、合成和生物活性测定［J］. 化学学报， 2002， 60（3）： 487-492

[117] Liu X L， Yang X， Sun M， Liu X H， Zhao R， Miao F M. Design synthesis and biological activity determination of new type photosystem Ⅱ inhibitors ［J］. Acta Chimca Sinica， 2002， 60（3）： 487-492 （in Chinese）

[118] King-Díaz B， Pérez-Reyes A， dos Santos F J L， Ferreira-Alves D L， Piló Veloso D， Carvajal S U， Lotina-Hennsen B. Natural diterpene β-lactone derivative as photosystem II inhibitor on spinach chloroplasts［J］. Pesticide Biochemistry and Physiology， 2006， 84（2）： 109-115

[119] Veiga T A M， González-Vázquez R， Neto J O， Silva M F G F， King-Díaz B， Lotina-Hennsen B. Siderin from Toona ciliata （Meliaceae） as photosystem II inhibitor on spinach thylakoids ［J］. Archives of Biochemistry and Biophysics， 2007， 465（1）： 38-43

[120] Chen S G， Yin C Y， Dai X B， Qiang S， Xu X M. Action of tenuazonic acid， a natural phytotoxin， on photosystem II of spinach ［J］. Environmental and Experimental Botany， 2008， 62（3）： 279-289

[121] Chen S G， Xu X M， Dai X B， Yang C L， Qiang S. Identification of tenuazonic acid as a novel type of natural photosystem II inhibitor binding in Q_B-site of Chlamydomonas reinhardtii ［J］. Biochimica et Biophysica Acta （BBA） - Bioenergetics， 2007， 1767（4）： 306-318

[122] Zhou B， Wang H， Meng B， Wei R， Wang L， An C F， Chen S G， Yang C L， Qiang S. An evaluation of tenuazonic acid， a potential biobased herbicide in cotton［J］. Pest Management Science， 2019， 75（9）： 2482-2489

[123] Zhou B， Qiang S. Environmental， genetic and cellular toxicity of tenuazonic acid isolated from Alternaira alternata［J］. African Journal of Biotechnology， 2008， 7（8）： 1151-1156

[124] 周兵， 强胜. 链格孢菌毒素细交链孢菌酮酸在土壤中的降解研究［J］. 农业环境科学学报， 2007， 26（2）： 572-576

[125] Zhou B， Qiang S. Degradation of tenuazonic acid from Alternaria alternata in soil［J］. Journal of Agro-Environment Science， 2007， 26（2）： 572-576 （in Chinese）

[126] Chen S G， Qiang S. Recent advances in tenuazonic acid as a potential herbicide［J］. Pesticide Biochemistry and Physiology， 2017， 143： 252-257

[127] Wang H， Yao Q， Guo Y J， Zhang Q， Wang Z C， Strasser R J， Valverde B E， Chen S G， Qiang S， Kalaji H M. Structure-based ligand design and discovery of novel tenuazonic acid derivatives with high herbicidal activity［J］. Journal of Advanced Research， 2022， 40： 29-44

[128] Chen S G， Zhou F Y， Yin C Y， Strasser R J， Yang C L， Qiang S. Application of fast chlorophyll a fluorescence kinetics to probe action target of 3-acetyl-5-isopropyltetramic acid ［J］. Environmental and Experimental Botany， 2011， 73： 31-41

[129] Stock F， Syrpas M， Graff van Creveld S， Backx S， Blommaert L， Dow L， Stock W， Ruysbergh E， Lepetit B， Bailleul B， Sabbe K， De Kimpe N， Willems A， Kroth P G， Vardi A， Vyverman W， Mangelinckx S. N-acyl homoserine lactone derived tetramic acids impair photosynthesis in Phaeodactylum tricornutum ［J］. ACS Chemical Biology， 2019， 14（2）： 198-203

[130] Backx S， Van Vooren J， Geerts J， Hyde C， Van Hecke O， Pappaert H， Dewitte K， Ameye M， Audenaert K， Desmedt W， Mangelinckx S. Study of amino acid-derived 3-acyltetramic acids as herbicidal agents ［J］. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2024， 72（36）： 19644-19656

[131] Guo Y J， Cheng J， Lu Y P， Wang H， Gao Y Z， Shi J L， Yin C C， Wang X X， Chen S G， Strasser R J， Qiang S. Novel action targets of natural product gliotoxin in photosynthetic apparatus［J］. Frontiers in Plant Science， 2019， 10： 1688

[132] Guo Y J， Liu W Z， Wang H， Wang X X， Qiang S， Kalaji H M， Strasser R J， Chen S G. Action mode of the mycotoxin patulin as a novel natural photosystem II inhibitor［J］. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2021， 69（26）： 7313-7323

[133] Zhang B G， Huang C H， Xu D M， Huang K， Li Y， Jiao L， Fu B G， Li S B， Li Y. Patulin induces ROS-dependent cardiac cell toxicity by inducing DNA damage and activating endoplasmic reticulum stress apoptotic pathway［J］. Ecotoxicology and Environmental Safety， 2024， 269： 115784

[134] Wang H， Zhang J， Ji Y， Guo Y J， Liu Q， Chang Y， Qiang S， Chen S G. Structure-based design， virtual screening， and discovery of novel patulin derivatives as biogenic photosystem II inhibiting herbicides ［J］. Plants， 2024， 13（12）： 1710

[135] Mara Silva de Pádua G， Maria De Souza J， Celia Moura Sales M， Gomes de Vasconcelos L， Luiz Dall’Oglio E， Faraggi T M， Moreira Sampaio O， Campos Curcino Vieira L. Evaluation of Chalcone derivatives as photosynthesis and plant growth inhibitors［J］. Chemistry & Biodiversity， 2021， 18（7）： e2100226

[136] Zhang X， Yang X， Huang Y C， Hu J L， Wu D， Yang N， Wang H Y. 2-hydroxychalcone as a novel natural photosynthesis inhibitor against bloom-forming cyanobacteria ［J］. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2022， 70（48）： 15069-15079

[137] de Pádua G M S， Santos Pitteri T， Ferreira Basso M A， de Vasconcelos L G， Ali A， Dall’Oglio E L， Sampaio O M， Curcino Vieira L C. Synthesis and evaluation of new phytotoxic fluorinated chalcones as photosystem II and seedling growth inhibitors［J］. Chemistry & Biodiversity， 2024， 21（4）： e202301564

[138] Wang Y， Liu W Y， Dong B Z， Wang D， Nian Y， Zhou H Y. Isolation and identification of herbicidal active compounds from Brassica oleracea L and exploration of the binding sites of brassicanate a sulfoxide［J］. Plants， 2023， 12（13）： 2576

[139] Wang Y， Wang D， Dong B Z， Hao J X， Jia X Y， Zhou H Y. Potential candidate molecule of photosystem II inhibitor herbicide-brassicanate a sulfoxide［J］. International Journal of Molecular Sciences， 2024， 25（4）： 2400

基金资助

国家重点研发计划项目(2021YFD1700102)