第二節　殺菌劑的主要類型與作用機理

用于防治植物病害的化學農藥統稱為殺菌劑。根據所影響的病原物種類的不同，殺菌劑包括殺真菌劑（fungicide）、殺細菌劑（bactericide）和殺病毒劑（viru-cide）。目前，還沒有商品化的殺病毒劑。殺菌劑作用方式可分為：①殺菌作用，其表現是真菌孢子不能萌發或者在萌發中死亡，其機理是真菌的能量供應不足而致死；②抑菌作用，有些化學藥劑不殺死病原菌，它們僅僅是暫時抑制真菌的生長；當這些真菌不再接觸到藥劑時，它們又能夠恢復生長。抑菌作用主要是真菌的芽管或者菌絲的生長受到抑制，或者使芽管和菌絲的形態產生變化，如芽管粗糙，芽管末端膨大、扭曲和畸形，菌絲過度分枝等，其機理是真菌生長必需物質的生物合成受到抑制。

一、殺菌劑的主要類型

殺菌劑的種類繁多，一般按藥劑的作用方式、化學類型和使用目的分類。殺菌劑按化學結構類型進行分類有：芳烴類、二硫代氨基甲酸酯/鹽類、硫代磷酸酯類、苯并咪唑類、苯基酰胺類、二甲酰亞胺類、三唑類、苯吡咯類、苯胺基嘧啶類、甲氧基丙烯酸酯類等。殺菌劑根據使用目的不同可分為保護性殺菌劑和治療性殺菌劑。本節采用對那些化學結構不同但具有相同作用方式的殺菌劑進行分類。

（一）保護性殺菌劑

保護性殺菌劑為多作用位點的沒有選擇性或選擇性較低的一類殺菌劑。這類殺菌劑不能進入植物體內，對已侵入植物體內的病菌沒有作用，對施藥后新長出的植物部分亦不能起到保護作用。

1.銅制劑

常見的銅素殺菌劑有波爾多液、王銅、堿式硫酸銅、氫氧化銅、氧化亞銅、硫酸甲氨絡合銅、丁戊己二元酸銅、8-羥基喹啉銅等。

銅制劑的殺菌作用取決于制劑釋放的銅離子濃度。但要特別注意的是較高濃度的游離銅離子對綠色植物也有很強的毒性，故一般水溶性的銅鹽不能直接噴施于植物上，而是加工成難溶性的銅鹽。這些難溶性銅鹽噴施到作物表面以后，在植物體分泌的有機酸或呼吸放出的二氧化碳與水形成的碳酸作用下，可以逐步分解，緩慢釋放銅離子起殺菌作用。

在高溫、高濕條件下，植物呼吸作用加強，分泌有機酸的量加大，植物表面的酸性物質成倍增加，加速銅鹽分解，釋放過量銅離子。或者遇到堿性物質，例如在使用堿式銅鹽前后一周內使用堿性的石硫合劑等，銅鹽在堿性條件下溶解度增加，也會過量釋放銅離子。因此，高溫、高濕條件下，很容易出現作物藥害現象。對Cu2+ 特別敏感和比較敏感的植物上，一般不能施用銅素殺菌劑。

2.無機硫類

無機硫殺菌劑是指一類以硫黃為主加工而成的制劑。硫黃的殺菌作用主要依賴于制劑釋放單質硫起作用，也可以被還原形成毒力更強的硫化氫（H2S）起殺菌作用。為了提高硫黃防治植物病害的效果，一般把硫黃加工成有利于分散和黏著的各種制劑。無機硫類殺菌劑具有殺菌、殺螨和殺蟲作用，是防治植物白粉病的重要保護性殺菌劑。

主要品種有：硫黃粉（sulphur）、石硫合劑（lime sulphur）。

3.有機硫類

我國常用的有機硫殺菌劑，主要有下列兩類。

（1）二硫代氨基甲酸鹽類　 二硫代氨基甲酸鹽類殺菌劑從結構特點又分為兩組。

① 1，2-亞乙基二硫代氨基甲酸鹽類　此組化合物的特點是氮原子上的兩個氫原子仍保留一個不被取代。氮原子上負荷的游離氫能使H2S或HS—分裂出來，形成異硫氰酸酯類化合物。可防治多種卵菌、子囊菌、半知菌和擔子菌引起的作物葉部病害。對小麥銹病、玉米大斑病及蔬菜霜霉病、炭疽病、疫病和果樹黑星病、炭疽病有很好的防效。

代表品種：代森錳鋅（mancozeb）。

② 二甲基二硫代氨基甲酸鹽類　此組化合物氮原子上的兩個氫原子都被取代，是一類有強螯合力的化合物，例如福美胂、福美鋅、福美鐵等。能防治葡萄灰霉病、觀賞植物銹病、蘋果和梨黑星病以及貯藏病害，核果類果樹的縮葉病核盤菌病害，腐霉菌等引起的猝倒病和鐮刀菌引起的其他病害。

代表品種：福美雙（thiram）。

（2）三氯甲硫基（ClCS—）類　又稱鄰苯二甲酰亞胺類。

主要品種：克菌丹（captan）。

4.有機胂類

有機胂殺菌劑主要有兩種類型：烷基胂酸鹽類和二硫代氨基甲酸胂類。砷制劑是防治絲核菌病害的特效殺菌劑。但由于砷對人、畜有累積性毒性和在土壤中積累破壞土壤性質及引起植物藥害的問題，這類藥劑現已被禁止使用。

有機胂殺菌劑對營養生長期的水稻安全，但對生殖生長期的水稻很容易引起藥害。所以這類殺菌劑用于防治水稻紋枯病時，應在水稻分蘗盛期至孕穗前使用。藥害表現為稻穗不孕，嚴重影響產量。主要用于噴霧防治水稻紋枯病及葡萄白粉病、炭疽病，人參斑點病等，也可以種子處理防治棉花立枯病。

烷基胂酸鹽類殺菌劑對病原菌的作用是砷原子起毒力作用；二硫代氨基甲酸胂類則是其化合物分子的氨基陰離子和砷原子同時起毒力作用。

砷制劑的作用靶標是生物體內含—SH基的二硫辛酸，并對生物體內氧化磷酸化反應有解偶聯作用。

烷基胂酸鹽類主要品種：甲基胂酸鋅、硫代甲基胂、甲基胂酸鈣、甲基胂酸鐵銨等。

二硫代氨基甲酸胂類主要品種：福美甲胂（urbacid）、福美胂（asomate）。

5.芳烴類殺菌劑

芳烴類殺菌劑是一類苯環上的氫原子被氯原子或其他基團所取代的保護性殺菌劑，包括六氯苯、四氯硝基苯、五氯硝基苯、氯硝胺、百菌清等，大多用于種子處理和土壤處理。其中的一些品種由于活性較低及殘留和慢性毒性等問題而停止使用。

目前在生產上仍然使用的品種有：五氯硝基苯（quintozene）、百菌清（chlorothalonil）。

6.其他保護性殺菌劑

代表品種：福爾馬林（formaldehyde）、敵磺鈉（fenaminosulf）。

（二）治療性殺菌劑

當病菌已侵入植物體內，并植物出現病害癥狀時，需用治療性殺菌劑。治療性殺菌劑的特征是，大多數具有內吸傳導性和選擇性，作用位點或靶標在不同的生物之間存在選擇性的差異。此類殺菌劑包括羧酰替苯胺類、有機磷類、苯并咪唑類、羥基嘧啶類、二甲酰亞胺類、苯酰胺類、噻唑類、麥角甾醇生物合成抑制劑、氨基甲酸酯類、取代脲類、苯吡咯類、苯胺嘧啶類、甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑等。

目前在生產上常見的現代選擇性殺菌劑按化學結構和作用方式分為下列幾大類。

1.二甲酰亞胺類殺菌劑

該類化合物的菌核利（dichlozolin）對核盤菌屬（Sclerotinia）和灰葡萄孢屬（Botrytis）引起的植物菌核病和灰霉病有極好的防治效果，但后來發現該殺菌劑有致癌毒性，現已停止生產和使用。通過結構改造，生產出了能消除致癌毒性并保留對核盤菌和灰葡萄孢霉的生物活性的異菌脲、乙烯菌核利和腐霉利三種二甲酰亞胺類殺菌劑。這類殺菌劑的共同特點是對灰葡萄孢屬、核盤菌屬、長蠕孢屬等真菌引起的植物病害具有特效。

除腐霉利有一定的滲透性外，其余都不能被植物吸收，屬于非內吸的保護劑，但又不同于傳統的保護性殺菌劑，具有很高的選擇性和作用專化性，是一類現代選擇性保護劑。

代表品種：乙烯菌核利（vinclozolin）、腐霉利（procymidone）、異菌脲（iprodione）、菌核凈（dimetachlone）。

2.有機磷類

有機磷殺菌劑，主要用于防治黃瓜白粉病，禾谷類作物白粉病、稻瘟病、立枯病等，同時也具有殺蟲和殺螨作用。不同結構類型的有機磷殺菌劑具有完全不同的抗菌譜，硫趕磷酸酯類殺菌劑主要用于防治稻瘟病和其他水稻病害；硫逐磷酸酯類殺菌劑主要用于防治白粉病和立枯病。有機磷殺菌劑主要有硫代磷酸酯、磷酸酰胺和烷基磷酸鹽三種類型。但是，磷酸酰胺類殺菌劑因為毒性較高而退出市場。

主要品種有：異稻瘟凈（iprobenfos）、敵瘟磷（edifenphos）、稻瘟靈（isoprothiolane）、甲基立枯磷（tolclofos-methyl）、三乙膦酸鋁（fosetyl-aluminium）。

3.苯并咪唑類

殺菌劑苯菌靈的降解產物多菌靈為此類殺菌劑代表。通常也把甲基硫菌靈歸為苯并咪唑類的相關殺菌劑。苯-N-氨基甲酸酯類的殺菌劑乙霉威，對苯并咪唑類殺菌劑有極高抗藥性水平的真菌表現負交互抗藥性，乙霉威和多菌靈對大多數真菌的作用靶標是β-微管蛋白。乙霉威被歸于苯并咪唑類殺菌劑。

這類殺菌劑對大部分植物病原子囊菌、半知菌和擔子菌有效，但對半知菌中的交鏈孢屬、長蠕孢屬、輪枝孢屬等真菌和卵菌及細菌無效。

主要品種：多菌靈（carbendazim）、噻菌靈（thiabendazole）、甲基硫菌靈（thiophanate-methyl）、乙霉威（diethofencarb）。

4.羧酰替苯胺類

主要品種：萎銹靈（carboxin）和氧化萎銹靈（oxycarboxin），及后來開發的拌種靈（amicarthiazol）、戊菌隆（pencycuron）。其中戊菌隆不具有內吸性，只有保護作用，這些殺菌劑主要用來防治擔子菌病害。

5.甾醇生物合成抑制劑

甾醇是生物細胞膜的重要組分，不同類型生物的甾醇結構和組分也各有區別。真菌甾醇主要是麥角甾醇（ergosterol），除了參與細胞膜的結構以外，在細胞生命活動中還具有調節作用和激素作用。抑制麥角甾醇生物合成，即可破壞真菌細胞膜的結構和功能，干擾細胞正常的新陳代謝，導致菌體生長停滯、繁殖率下降，甚至細胞死亡。此類殺菌劑的化學結構類型有：吡啶類、嘧啶類、哌嗪類、咪唑類、三唑類、哌啶類、嗎啉類、多烯大環內酯類和烯丙胺類等化合物。甾醇生物合成抑制劑有以下顯著特性：

① 具有廣譜的抗菌活性，對幾乎所有作物的白粉病和銹病有特效，除鞭毛菌、細菌和病毒外，對子囊菌、擔子菌、半知菌都有一定效果。

② 具有內吸特性和明顯的熏蒸作用，不僅具有極好的治療作用，而且還具有保護作用和抗產孢作用。

③ 極高的殺菌活性，持效期長，一般為3～6周。

④ 麥角甾醇生物合成抑制劑不能防治卵菌和細菌病害。

主要品種：氯苯嘧啶醇（fenarimol）、抑霉唑（imazalil）、咪鮮安（prochloraz）、三唑酮（triadimefon）、烯唑醇（diniconazole）、丙環唑（propiconazole）、戊唑醇（tebuconazole）、己唑醇（hexaconazole）、腈菌唑（myclobutanil）、苯醚甲環唑（difenoconazole）、十三嗎啉（tridemorph）、苯銹啶（fenpropidin）。

6.苯基酰胺類

苯基酰胺類為對卵菌有特效的選擇性殺菌劑。苯基酰胺類殺菌劑在結構上包含三種亞結構的殺菌劑，即酰基丙氨酸類（acylalanines）的甲霜靈、呋霜靈（furalaxyl）、苯霜靈（benalaxyl）等；酰胺-丁內酯類（acylamino-butyrolactones）的呋酰胺（ofurace）和唑烷酮類（acylamino-oxazolidinones）的霜靈（oxadixyl）等殺菌劑。

苯基酰胺類殺菌劑幾乎對所有霜霉目的病原菌都有抗菌活性，已有研究表明甲霜靈作用機理是抑制rRNA生物合成。

主要品種：甲霜靈（metalaxyl）、高效甲霜靈（metalaxyl-M）、霜靈（oxadixyl）等。

7.噻唑或噻二唑類

分子中含有S和N原子的五環結構稱為噻唑。最早發現的具有極好殺細菌活性的噻二唑化合物敵枯唑和敵枯雙因有致畸毒性而禁止使用。噻唑類化合物往往具有以下特殊的生物活性：①一般具有防治植物病害的極高專化性，如三環唑和噻瘟唑只對防治稻瘟病有高的活性；②一般具有極強的選擇性，可以被植物吸收和輸導，對植物安全；③或多或少地表現作用于寄主與病原菌的早期互作過程，防治植物病害的原理主要是化學保護作用。

主要品種：三環唑（tricyclazole）、烯丙苯噻唑（probenazole）、葉枯唑（bismerthiazol）。

噻唑類殺菌劑還具有激發植物抗病性的特點，具有同樣作用的代表品種為活化酯殺菌劑。

8.beta-甲氧基丙烯酸酯類

beta-甲氧基丙烯酸酯（beta-methoxyacrylates）類殺菌劑來源于具有殺菌活性的天然抗生素嗜球果傘素A（strobilurin A），所以又稱為嗜球果傘素類（strobilurins）殺菌劑。甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑具有以下突出優點：①具有很高的選擇性，對幾乎所有的作物和生態安全，符合人類對環境的要求；②具有特別廣譜高效的抗菌活性，對卵菌、子囊菌、擔子菌和半知菌都有很高的殺菌活性，符合綜合防治策略；③具有保護、鏟除、抗產孢和治療作用，符合預防為主的植物保護方針；④具有良好的內吸輸導性能和擴散性能，其中阿米西達比三唑類殺菌劑更好地在植物體內均勻分布，并可以在植物冠層內通過氣相擴散；⑤具有獨特的作用靶標，與其他現有殺菌劑沒有交互抗藥性；⑥具有顯著的延緩植物衰老，促進植物生長的作用，提高農產品產量和質量。

主要品種：嘧菌酯（azoxystrobin）、醚菌酯（kresoxim-methyl）、肟菌酯（trifloxystrobin）、烯肟菌酯（enstroburin）。

9.苯吡咯類和苯胺基嘧啶類

（1）苯吡咯類　這是一類以假單胞桿菌（Pseudomonas spp.）的天然產物硝吡咯菌素（pyrrolnitrin）為先導物，在苯環上進行分子結構改造，使其對光穩定而合成成功的新型高效、低毒、內吸性殺菌劑。主要品種有咯菌腈（fludioxonil）和拌種咯（fenpiclonil）。咯菌腈在土壤中殘留時間長，對水動物和水生植物有高的毒性。

這類殺菌劑殺真菌譜廣，包括子囊菌和擔子菌，可以用于種子處理來防治鐮刀菌、腥黑粉菌。

（2）苯胺基嘧啶類　苯胺基嘧啶類殺菌劑主要有：嘧菌胺（mepanipyrim）、嘧霉胺（pyrimethanil）和嘧菌環胺（cyprodinil）。其作用機理是抑制氨基酸甲硫氨酸（methionine）的合成，與其他類殺菌劑無交互抗性。這三種化合物都是疏水性的并且對哺乳動物低毒。

10.氨基甲酸酯類、異唑類、取代脲類和甲氧基嗎啉類

除個別品種（乙霉威）外，這四類殺菌劑均是防治卵菌綱引起的病害的藥劑。

代表品種：氨基甲酸酯類的霜霉威（propamocarb）、異唑類的霉靈（hymexazol），取代脲類的霜脲氰（cymoxanil），甲氧基嗎啉類的氟嗎啉（flumorph）、烯酰嗎啉（dimethomorph）。

11.抗菌素類

抗菌素是由微生物代謝產生的一類抗生物質。多數是從土壤中分離的放線菌類的代謝物，如放線菌酮、慶豐霉素、鏈霉素、春雷霉素、公主嶺霉素等。大部分農用抗菌素具有選擇性強、活性高等特點，具有保護和治療作用。同時抗菌素在自然界中的降解速度快，對環境安全，得到廣泛的研發和應用。

不同的抗菌素具有不同的抗菌譜，有的具有廣譜的抗菌活性，如放線菌酮、慶豐霉素、鏈霉素等可以防治多種植物真菌和細菌病害；有的只具有較窄的抗菌活性，如滅瘟素只能防治稻瘟病，井岡霉素只能防治絲核菌病害。

二、殺菌劑的作用機理

殺菌劑作用機理可以歸納為抑制病菌呼吸作用破壞能量的生成、抑制或干擾病菌的生物合成和對病菌的間接作用等類型。

（一）抑制病菌呼吸作用破壞能量的生成

殺菌劑抑制病菌呼吸作用的結果是破壞能量的生成，導致菌體死亡。呼吸作用的能量轉化是包括糖酵解、三羧酸循環和呼吸鏈電子傳遞在內，最終產生ATP的過程。呼吸作用抑制劑的作用靶標是病菌呼吸作用過程中催化物質氧化降解的專化性酶或電子傳遞過程中的專化性載體。電子傳遞鏈中的一些酶的復合物抑制劑及氧化磷酸化抑制劑往往表現很高的殺菌活性。殺菌劑抑制病菌呼吸作用的靶標位點如下文介紹。

1.對糖酵解和脂質氧化的影響

在葡萄糖磷酸化和磷酸烯醇丙酮酸形成丙酮酸的過程中，己糖激酶和丙酮酸激酶需要有Mg2+及K+的存在才有催化活性。一些含重金屬元素的殺菌劑可以通過離子交換，破壞細胞膜內外的離子平衡，使細胞質中的糖酵解受阻。

百菌清、克菌丹和滅菌丹可以與磷酸甘油醛脫氫酶的—SH結合，使其失去催化3-磷酸甘油醛或磷酸二羥丙酮形成1，3-二磷酸甘油醛的活性。

2.對乙酰輔酶A形成的影響

細胞質內糖酵解產生的丙酮酸通過滲透方式進入線粒體，在丙酮酸脫氫酶系的作用下形成乙酰輔酶A，然后進入檸檬酸循環進行有氧氧化。克菌丹能夠特異性抑制丙酮酸脫氫酶的活性，阻止乙酰輔酶A的形成。作用位點是丙酮酸脫氫酶系中的硫胺素焦磷酸（TPP）。TPP在丙酮酸脫羧過程中起轉移乙酰基的作用，而TPP接受乙酰基時只能以氧化型（TPP+）進行。但有克菌丹存在的情況下，TPP+結構受破壞，失去轉乙酰基的作用，乙酰輔酶A不能形成。

3.對檸檬酸循環的影響

檸檬酸循環在線粒體內進行，參與檸檬酸循環每個生化反應的酶都分布在線粒體膜、基質和液泡中。殺菌劑對檸檬酸循環的影響主要是對這些關鍵酶活性的抑制，使代謝過程不能進行。福美雙、克菌丹、硫黃、二氯萘醌等能夠使乙酰輔酶A失活，并可以抑制檸檬酸合成酶、烏頭酸酶的活性；代森類殺菌劑可以與菌體檸檬酸循環中的烏頭酸酶螯合，使酶失去活性；克菌丹通過破壞酮戊二酸脫氫酶的輔酶——硫胺素焦磷酸結構使活性喪失；硫黃和萎銹靈可抑制琥珀酸脫氫酶和蘋果酸脫氫酶的活性；含銅殺菌劑能夠抑制延胡索酸酶的活性。

4.對呼吸鏈的影響

呼吸鏈是生物有氧呼吸能量生成的主要代謝過程，一個分子葡萄糖完全氧化為CO2和H2O時，在細胞內可產生36分子ATP，其中32個是在呼吸鏈中通過氧化磷酸化形成的。因此，抑制或干擾呼吸鏈的殺菌劑常常表現很高的殺菌活性。

在真菌和植物的線粒體呼吸中，有6個關鍵酶復合物（Ⅰ到Ⅵ）參與了從NADH和 FADH2到O2的電子傳遞，并通過電子傳遞產生ATP。在復合物Ⅰ中，由NADH-輔酶Q氧化還原酶（NADH-ubiquinone oxidoreductase）催化，電子從NADH傳遞到輔酶Q。然而，在復合物Ⅱ中，電子是從FADH2傳遞到輔酶Q，這個過程是由琥珀酸輔酶Q氧化還原酶（succinate-ubiquinone oxidoreductase）催化。然后，在輔酶Q細胞色素c氧化還原酶的催化下，輔酶Q或還原型輔酶Q庫將電子傳遞到細胞色素bc1酶復合物（復合物Ⅲ）。復合物Ⅲ有2個活性中心：還原型輔酶Q氧化位點（在外部，Qo）和輔酶Q還原位點（在內部，Qi）。Qo位點由細胞色素b的亞鐵血紅素bL和一個鐵硫蛋白組成，而Qi位點則包含細胞色素b的亞鐵血紅素bH。因此，電子從輔酶Q流動到細胞色素c，要么經過直線的Qo鏈，要么經過循環的Qi路徑，這個循環的Qi路徑具有反饋反應。然后，細胞色素c將電子經過細胞色素a-a3（末端）氧化酶（復合物Ⅳ）傳遞到最終的受體O2。在特殊環境下，在真菌中還沒有十分清楚，電子能夠繞過正常的呼吸路徑從輔酶Q傳遞到O2，這一途徑對氰化物不敏感，由旁路氧化酶（alternative oxidase，也稱復合物Ⅴ）催化。這種呼吸作用也稱為旁路呼吸（alternative respiration）。在呼吸鏈電子傳遞過程中，所釋放的質子在幾個不同的位點由ATP合成酶（復合物Ⅵ）催化，經過氧化磷酸化產生ATP。

一些殺菌劑或者抗菌化合物作用于這6個酶復合物。殺蟲劑魚藤酮（rotenone）和殺菌劑敵磺鈉（fenaminosulf）是復合物Ⅰ抑制劑，羧酰替苯胺類（carboxamide）殺菌劑是復合物Ⅱ抑制劑。對于復合物Ⅲ的2個活性中心，抗菌素黏噻唑菌醇（myxothiazol）和幾種重要的殺菌劑是Qo位點抑制劑，抗霉素A（antimycin）和氰霜唑（cyazofamid）等新殺菌劑是Qi位點抑制劑。

甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑主要作用于真菌的線粒體呼吸，破壞能量合成從而抑制真菌生長或將病菌殺死。藥劑與線粒體電子傳遞鏈中復合物Ⅲ（Cyt bc1復合物）中的Cyt b的Qo位點結合，阻斷電子由Cyt bc1復合物流向Cyt c。所以甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑又稱Qo抑制劑，簡稱QoIs。

5.對旁路氧化途徑的影響

旁路氧化途徑也稱為旁路呼吸途徑（alternative pathway），是電子傳遞鏈中的一個支路。旁路氧化酶（alternative oxidase，AOX或AO）是關鍵酶，將電子直接從輔酶Q傳遞至O2，不經過復合物Ⅲ和復合物Ⅳ，所以也稱為抗氰呼吸途徑，但能量生成的效率只有細胞色素介導的呼吸鏈的40%。水楊基肟酸（SHAM）是AOX的特異性抑制劑。

（二）抑制或干擾病菌的生物合成

病菌的生物合成受到抑制或干擾則會出現孢子芽管粗糙、末端膨大、扭曲畸形，菌絲生長緩慢或停止或過度分枝，細胞不能分裂、細胞壁加厚或沉積不均勻，細胞膜損傷，細胞器變形或消失，細菌原生質裸露等中毒癥狀，繼而細胞死亡。

1.抑制細胞壁組分的生物合成

不同類型病原菌細胞壁的主要組分和功能有很大的差異，以致抑制細胞壁組分生物合成的殺菌劑具有選擇性或不同的抗菌譜。

（1）對肽聚糖生物合成的影響　細菌的細胞壁主要成分是多肽和多糖形成的肽聚糖。現已知青霉素的抗菌機理是藥劑與轉肽酶結合，抑制肽聚糖合成，阻止細胞壁形成。

（2）對幾丁質生物合成的影響　真菌中的子囊菌、擔子菌和半知菌的細胞壁主要成分是幾丁質（N-乙酰葡糖胺同聚物）。幾丁質的前體N-乙酰葡糖胺（GlcNAc）及其活化是在細胞質內進行的，然后輸送到細胞膜外側，在幾丁質合成酶的作用下合成幾丁質，其合成途徑如下：

已知多抗霉素類抗菌素的作用機理是競爭性抑制真菌幾丁質合成酶，干擾幾丁質合成，使真菌缺乏組裝細胞壁的物質，生長受到抑制。多抗霉素對不同真菌的抗菌活性存在很大差異，這是因為不同真菌的細胞壁組分及其含量存在差異，藥劑通過細胞壁到達壁的內側難易程度不同。同樣，多抗霉素的不同組分因其結構上的輔助基團不同而表現不同的抗菌譜。

卵菌的細胞壁主要成分是纖維素，不含幾丁質。因此，幾丁質生物合成抑制劑對卵菌沒有作用。

（3）對黑色素生物合成的影響　黑色素是許多植物病原真菌細胞壁的重要組分之一，利于細胞抵御不良物理化學環境和有助于侵入寄主。黑色素化的細胞最大的特點就是黑色素的分布與附著胞功能間的關系。黑色素沉積于附著胞壁的最內層，與質膜臨近，但有一環形區域非黑色素化，該區域稱為附著胞孔，并由此產生侵入絲。附著胞壁的黑色素層是保證侵入時維持強大的滲透壓所必不可少的。真菌黑色素大多屬于二羥基萘酚（DHN）黑色素，主要合成途徑如圖2-4。

三環唑、咯喹酮、滅瘟唑、稻瘟醇、唑瘟酮、四氯苯酞（phthalide）、香豆素（coumarin）等對真菌的作用機理是抑制1，3，6，8-四羥基萘酚還原酶（4HNR）和1，3，8-三羥基萘酚還原酶（3HNR）的活性；環丙酰菌胺（carpropamid）和氰菌胺（zarilamid）等則是抑制小柱孢酮脫水酶（SD）的活性，使真菌附著胞黑色素的生物合成受阻，失去侵入寄主植物的能力。

2.抑制細胞膜組分的生物合成

菌體細胞膜由許多含有脂質、蛋白質、甾醇、鹽類的亞單位組成，亞單位之間通過金屬橋和疏水鍵連接。細胞膜各亞單位的精密結構是保證膜的選擇性和流動性的基礎。膜的流動性和選擇性吸收與排泄則是細胞膜維護細胞新陳代謝最重要的生物學性質。殺菌劑抑制細胞膜特異性組分的生物合成或藥劑分子與細胞膜亞單位結合，都會干擾和破壞細胞膜的生物學功能，甚至導致細胞死亡。目前已知抑制細胞膜組分生物合成和干擾細胞膜功能的殺菌劑作用機理有如下幾種。

（1）對麥角甾醇生物合成的影響　麥角甾醇是真菌生物膜的特異性組分，對保持細胞膜的完整性、流動性和細胞的抗逆性等具有重要的作用。目前已知抑制麥角甾醇生物合成的農用殺菌劑包括多種化學結構類型，其中吡啶類、嘧啶類、哌嗪類、咪唑類、三唑類殺菌劑的作用靶標是14α-脫甲基酶（Cyt P-450 加單氧酶），又稱為脫甲基抑制劑（DMIs）。

（2）對卵磷脂生物合成的影響　磷脂和脂肪酸是細胞膜雙分子層結構的重要組分。硫趕磷酸酯類的異稻瘟凈、敵瘟磷等的作用機理是抑制細胞膜的卵磷脂生物合成。通過抑制S-腺苷高半胱氨酸甲基轉移酶的活性，阻止磷脂酰乙醇胺的甲基化，使磷脂酰膽堿（卵磷脂）的生物合成受阻，改變細胞膜的透性。例如細胞膜的透性改變可以減少UDP-N-乙酰葡糖胺泌出，進一步影響幾丁質的生物合成。

（3）對脂肪酸生物合成的影響　脂肪酸是細胞膜的重要組分。現已知稻瘟靈殺菌劑的作用靶標是脂肪酸生物合成的關鍵酶乙酰CoA羧化酶，干擾脂肪酸生物合成，改變細胞膜透性。

（4）對細胞膜的直接作用　有機硫殺菌劑與膜上亞單位連接的疏水鍵或金屬橋結合，致使生物膜結構受破壞，出現裂縫、孔隙，使膜失去正常的生理功能。含重金屬元素的殺菌劑可直接作用于細胞膜上的ATP水解酶，改變膜的透性。

3.抑制核酸生物合成和細胞分裂

核酸是重要的遺傳物質，細胞分裂分化則是病菌生長和繁殖的前提。因此，抑制和干擾核酸的生物合成和細胞分裂，會使病菌的遺傳信息不能正確表達，生長和繁殖停止。

（1）抑制RNA生物合成　核糖核酸（RNA）是在RNA聚合酶的催化下合成的。細胞內有三種RNA聚合酶，分別合成rRNA、mRNA、tRNA和5sRNA。已知苯酰胺類殺菌劑甲霜靈的作用機理是專化性抑制rRNA的合成。

（2）干擾核酸代謝　腺苷脫氨形成次黃苷是重要的核酸代謝反應之一，而且次黃苷與白粉病菌的致病性有關。烷基嘧啶類的乙菌定的作用機理是抑制腺苷脫氨酶的活性，阻止次黃苷的生物合成（圖2-5）。

嘌呤是通過四氫葉酸代謝途徑生物合成的，已知殺菌劑敵銹鈉的作用機理是模仿葉酸前體對氨基苯甲酸，競爭性抑制葉酸合成酶的活性，從而阻止嘌呤的合成。

（3）干擾細胞分裂　苯并咪唑類殺菌劑多菌靈和秋水仙素一樣是細胞有絲分裂的典型抑制劑。苯菌靈和硫菌靈在生物體內也是轉化成多菌靈發揮作用的，所以他們有類似的生物活性和抗菌譜。多菌靈是通過與構成紡錘絲微管的亞單位β-微管蛋白結合，阻礙其與另一組分α-微管蛋白裝配成微管，或使已經形成的微管解裝配，破壞紡錘體的形成，使細胞有絲分裂停止，表現為染色體加倍，細胞腫脹。最近研究表明，多菌靈在引起小麥赤霉病的禾谷鐮孢菌中是與另一種微管蛋白結合，阻礙細胞分裂的。

4.抑制病菌氨基酸和蛋白質生物合成

氨基酸是蛋白質的基本結構單元，蛋白質則是生物細胞重要的結構物質和活性物質。盡管很多殺菌劑處理病菌以后，氨基酸和蛋白質含量減少，但是已經確認最初作用于氨基酸和蛋白質生物合成的殺菌劑并不多。苯胺嘧啶類殺菌劑，如嘧霉胺、甲基嘧啶胺、環丙嘧啶胺等現代選擇性殺菌劑的作用機理是抑制真菌蛋氨酸生物合成，從而阻止蛋白質合成，破壞細胞結構。

蛋白質的生物合成是一個十分復雜的過程，從氨基酸活化、轉移、mRNA裝配、密碼子識別、肽鍵形成、移位、肽鏈延伸、終止，以至肽鏈從核糖體上釋放，幾乎每一步驟都可以被藥劑干擾。但是目前確認最初作用機理是抑制或干擾蛋白質生物合成的殺菌劑主要是抗菌素。一些抗菌素可以在菌體細胞內質網上與RNA大亞基或小亞基結合，如春雷霉素通過干擾rRNA裝配和tRNA的酰化反應抑制蛋白質合成的起始階段；鏈霉素、放線菌酮、稻瘟散、氯霉素等通過錯碼干擾肽鍵的形成、肽鏈的移位等，抑制核糖體上肽鏈的伸長。蛋白質生物合成抑制劑處理病菌以后，往往表現細胞內的蛋白質含量減少，菌絲生長明顯減緩，體內游離氨基酸增多，細胞分裂不正常等中毒癥狀。

（三）對病菌的間接作用

傳統篩選或評價殺菌劑毒力的指標是抑制孢子萌發或菌絲生長的活性。但是，后來發現有些殺菌劑在離體下對病菌的孢子萌發和菌絲生長沒有抑制作用，或作用很小。但施用到植物上以后能夠表現很好的防病活性。很多研究表明，這些殺菌劑的作用機理很可能是通過干擾寄主與病菌的互作而達到或提高防治病害效果的。如三環唑除了抑制附著胞黑色素生物合成，阻止稻瘟病菌對水稻的穿透侵染以外，還能夠在稻瘟病菌侵染的情況下誘導水稻體內產生及POX等抗病性相關酶的活性和抑制稻瘟病菌的抗氧化能力等。因此，三環唑在水稻上防治稻瘟病的有效劑量遠遠低于離體下對黑色素合成的抑制劑量。

三乙膦酸鋁在離體下對病菌生長發育幾乎沒有抑制作用，施用于番茄上可以防治致病疫霉（Phytophthora infestans）引起的晚疫病，但在馬鈴薯上不能防治同種病菌引起的晚疫病。這是因為三乙膦酸鋁在番茄體內可以降解為亞磷酸發揮抗菌作用，而在馬鈴薯體內則不能降解成亞磷酸。

隨著分子生物學研究的發展，近年來在有機酸、核苷酸、小分子蛋白質等誘導寄主植物抗病性研究方面取得許多新成果，尤其是水楊酸誘導抗性得到生產應用的證實。活化酯是第一個商品化的植物防衛激活劑，誘導激活植物的系統性獲得抗性。beta-氨基丁酸也被報道有這種功能。

事實上，很多對病菌具有直接作用的殺菌劑也會通過影響病菌-寄主的互作，改善或提高防治病害的效果。例如，麥角甾醇生物合成抑制劑等可以清除寄主植物細胞的活性氧，干擾細胞凋亡程序，延緩衰老，提高寄主的抗病性。抑制細胞色素介導的電子傳遞鏈的甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑，可以與寄主體內抑制旁路呼吸的（類）黃酮類物質協同作用，提高對病菌的毒力。

生物體內的各種生理生化代謝是相互聯系的，因此上述的殺菌劑作用機理絕不是孤立的。例如能量生成受阻，許多需要能量的生物合成就會受到干擾，菌體細胞內的生物合成受到抑制，菌體的細胞器就會受到破壞，又必然會導致菌體細胞代謝發生大的變化。如麥角甾醇生物合成中的脫甲基作用受到抑制以后，不僅含有甲基的甾醇組分進入細胞膜，影響了細胞膜的正常功能，改變了膜的透性，引起一系列的生理變化，而且有些甲基甾醇本身很可能也是有毒的。

（四）麥角甾醇合成抑制劑對病原菌的作用機制

甾醇（sterol）是菌體細胞膜的一種組成成分。甾醇合成抑制劑（SBI）的作用機制是影響甾醇分子的生物合成，從而破壞細胞膜的功能。這類殺菌劑已經研發出了40個品種。根據它們的化學組成可以分為七類。根據它們作用的分子生物學機制又可以分為脫甲基化抑制劑和Δ14還原酶、Δ8-Δ7異構化酶抑制劑兩個部分。這類殺菌劑大多數都是脫甲基化抑制劑，只有5種屬于Δ14還原酶、Δ8-Δ7異構化酶抑制劑。

1.脫甲基作用抑制劑的作用機制

在許多真菌中，主要的甾醇物質是麥角甾醇（ergosterol）。當然在某些真菌中（如霜霉菌、白粉菌和銹菌等）存在著其他甾醇物質［ergosta-5，24（28）-dienol］等。在真菌中，甾醇物質的代謝途徑的簡化過程是：由乙酸的代謝產物經14α-脫甲基化、Δ14還原作用、Δ8-Δ7異構化作用，生成麥角甾醇。在這個過程中，出現的第一個甾醇類化合物是羊毛甾醇（lanosterol），它經過多次轉化才能生成麥角甾醇。這些轉化過程之一就是14α-脫甲基化。在這一脫甲基化過程中，甾醇14α-脫甲基化酶催化了氧化脫甲基化反應，使Δ14位置上的甲基脫去。對這一過程的抑制是P450細胞色素中第6對位上的亞鐵離子與甾醇合成抑制劑中氮雜茂部分的N3或N4原子形成復合物造成的。由于它們之間形成了復合物，使其與羊毛甾醇的正常結合受到了阻礙。脫甲基作用抑制劑對細胞色素P450的抑制不僅取決于對亞鐵離子的正常作用的干擾，而且決定于脫甲基作用抑制劑中N’部分對脫輔基蛋白的親和力。另外，甾醇14α-脫甲基作用對植物和哺乳動物的甾醇類生物合成也具有重要意義。脫甲基作用抑制劑對真菌和其他生物的選擇作用是由于該抑制劑對這些生物脫甲基化酶的親和力不同。這種質量上的選擇性可能就是由于這類殺菌劑對脫輔基蛋白的親和力不同。

上述抑制作用，導致了功能性甾醇類物質的短缺和羊毛甾醇等14α-甲基甾醇類物質的過多積累。這些變化使膜的流動性發生了改變，因為14α-甲基增加了甾醇類物質的厚度從而使甾醇類物質在膜的雙層結構中不能正確地裝配，這可能使膜的通透性增強，這些影響最終將對真菌的生長產生抑制作用。

2.嗎啉類的作用機制

這類殺菌劑作用的分子生物學機制主要是抑制甾醇合成Δ14還原酶和Δ8-Δ7異構化酶分子的正常催化作用。當用嗎啉類殺菌劑處理后，由于抑制了上述兩種酶，使幾種中間體甾醇大量積累，如麥角甾-8，24（28）-二烯-3角醇、麥角甾-8，14，24（28）-三烯-3麥醇、麥角甾-8，14-二烯-3-醇和麥角甾-8，14，22-三烯-3-醇，而麥角甾醇和表麥角甾醇則明顯減少。對這兩種酶最初的抑制，均因化合物、真菌和真菌生長條件的不同而異。據報道，丁苯嗎啉的另一個作用點可能是角鯊烯環氧酶。

與脫甲基作用抑制劑相比，嗎啉類殺菌劑抑制上述酶的作用對甾醇生物合成過程的破壞作用略小，因此嗎啉類殺菌劑的殺菌作用也弱于脫甲基作用抑制劑。