除草剂的高通量筛选方法有哪些?

如题所述

(1)活体筛选:

①代表性植物为测试对象:此类方法一般用藻类、浮萍等水生植物作为供试生物。将一定剂量的化合物及藻类、浮萍或植物细胞分别加入微量滴定板孔中混匀,在控制条件下振荡培养一段时间。之后测定混合液的光密度值。如果光密度值不变甚至减少,表明藻类不生长,定性判断化合物有除草活性。此外,此方法还可以通过生长抑制率求出EC50,以定量判断化合物活性大小。

②种子处理生长测试法:该方法一般要求选取的供试植物种子的个体比较小,如小米、鼠耳芥、剪股颖的种子。方法是在微量滴定板孔中加入待测药液,然后加入植物种子以及植物生命发育所需的营养液或培养基,用透明盖封好,置适宜的温度、光照条件下培养一定时间。通过观察种子萌芽及植物生长发育情况,如种子萌芽率、生长情况、叶片及植物形态等,以判断供试化合物的活性有无。

(2)离体筛选:

①对靶标酶抑制活性的测定方法:植物体内生物物质合成及能量代谢的关键酶较多,这些酶通常也是供试药剂有可能起抑制作用的靶标酶。因此,通过对这些酶活性的测定,可以筛选出将来有可能作为除草剂的化合物。例如,测定无机磷酸(Pi)的生物测定方法,其基本原理是生物体内如乙酰辅酶A羧化酶、谷氨酰胺合成酶等一些靶标酶,可通过一定催化反应产生无机磷酸(Pi)。Pi与特定试剂结合会在某一波长下显色。因此,将筛选靶标酶与待测物及反应试剂混合后,测定Pi的变化量,如果Pi量减少,说明待测物对靶标酶有活性。

②测定过氧化氢(H2O2)的方法:其原理是光呼吸循环中的乙醇酸氧化酶能够与氧气反应生成乙醛酸和H2O2,而H2O2与氨基替比林、辣根过氧化酶和酚反应生成红色产物,且在505nm有特征吸收峰。因此,将乙醇酸氧化酶与待测化合物混合后,经过一定时间再加入辣根过氧化酶等反应试剂,测定红色产物的吸光值,观察值的变化情况。如果产物减少,即说明H2O2的量减少,判断出供试化合物有抑制该酶活性的能力。

③测定荧光变化的方法:该系列方法中有一种叶绿素荧光测定法。这种方法可以用于对植物光合作用抑制剂的筛选。运用的原理是叶绿素分子在光系统Ⅱ(PSⅡ)吸收光量子后,形成激发态,激发态不稳定,会再发射而产生一种光信号——叶绿素a荧光,在正常情况下,叶绿素a吸收的光能会推动叶绿体进行光合作用。如果PSⅡ受抑制,光合作用过程中的电子传递即会受阻,此时叶绿素a吸收的光能以荧光的方式再度释放。因此,通过脉冲调制荧光仪(PAM-201),可在叶片表面测得再度发射的荧光。将待测化合物与植物叶片作用后,根据荧光强度的变化,可判断化合物是否对PSⅡ有抑制作用。

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