第二节　杀菌剂的主要类型与作用机理

用于防治植物病害的化学农药统称为杀菌剂。根据所影响的病原物种类的不同，杀菌剂包括杀真菌剂（fungicide）、杀细菌剂（bactericide）和杀病毒剂（viru-cide）。目前，还没有商品化的杀病毒剂。杀菌剂作用方式可分为：①杀菌作用，其表现是真菌孢子不能萌发或者在萌发中死亡，其机理是真菌的能量供应不足而致死；②抑菌作用，有些化学药剂不杀死病原菌，它们仅仅是暂时抑制真菌的生长；当这些真菌不再接触到药剂时，它们又能够恢复生长。抑菌作用主要是真菌的芽管或者菌丝的生长受到抑制，或者使芽管和菌丝的形态产生变化，如芽管粗糙，芽管末端膨大、扭曲和畸形，菌丝过度分枝等，其机理是真菌生长必需物质的生物合成受到抑制。

一、杀菌剂的主要类型

杀菌剂的种类繁多，一般按药剂的作用方式、化学类型和使用目的分类。杀菌剂按化学结构类型进行分类有：芳烃类、二硫代氨基甲酸酯/盐类、硫代磷酸酯类、苯并咪唑类、苯基酰胺类、二甲酰亚胺类、三唑类、苯吡咯类、苯胺基嘧啶类、甲氧基丙烯酸酯类等。杀菌剂根据使用目的不同可分为保护性杀菌剂和治疗性杀菌剂。本节采用对那些化学结构不同但具有相同作用方式的杀菌剂进行分类。

（一）保护性杀菌剂

保护性杀菌剂为多作用位点的没有选择性或选择性较低的一类杀菌剂。这类杀菌剂不能进入植物体内，对已侵入植物体内的病菌没有作用，对施药后新长出的植物部分亦不能起到保护作用。

1.铜制剂

常见的铜素杀菌剂有波尔多液、王铜、碱式硫酸铜、氢氧化铜、氧化亚铜、硫酸甲氨络合铜、丁戊己二元酸铜、8-羟基喹啉铜等。

铜制剂的杀菌作用取决于制剂释放的铜离子浓度。但要特别注意的是较高浓度的游离铜离子对绿色植物也有很强的毒性，故一般水溶性的铜盐不能直接喷施于植物上，而是加工成难溶性的铜盐。这些难溶性铜盐喷施到作物表面以后，在植物体分泌的有机酸或呼吸放出的二氧化碳与水形成的碳酸作用下，可以逐步分解，缓慢释放铜离子起杀菌作用。

在高温、高湿条件下，植物呼吸作用加强，分泌有机酸的量加大，植物表面的酸性物质成倍增加，加速铜盐分解，释放过量铜离子。或者遇到碱性物质，例如在使用碱式铜盐前后一周内使用碱性的石硫合剂等，铜盐在碱性条件下溶解度增加，也会过量释放铜离子。因此，高温、高湿条件下，很容易出现作物药害现象。对Cu2+ 特别敏感和比较敏感的植物上，一般不能施用铜素杀菌剂。

2.无机硫类

无机硫杀菌剂是指一类以硫黄为主加工而成的制剂。硫黄的杀菌作用主要依赖于制剂释放单质硫起作用，也可以被还原形成毒力更强的硫化氢（H2S）起杀菌作用。为了提高硫黄防治植物病害的效果，一般把硫黄加工成有利于分散和黏着的各种制剂。无机硫类杀菌剂具有杀菌、杀螨和杀虫作用，是防治植物白粉病的重要保护性杀菌剂。

主要品种有：硫黄粉（sulphur）、石硫合剂（lime sulphur）。

3.有机硫类

我国常用的有机硫杀菌剂，主要有下列两类。

（1）二硫代氨基甲酸盐类　 二硫代氨基甲酸盐类杀菌剂从结构特点又分为两组。

① 1，2-亚乙基二硫代氨基甲酸盐类　此组化合物的特点是氮原子上的两个氢原子仍保留一个不被取代。氮原子上负荷的游离氢能使H2S或HS—分裂出来，形成异硫氰酸酯类化合物。可防治多种卵菌、子囊菌、半知菌和担子菌引起的作物叶部病害。对小麦锈病、玉米大斑病及蔬菜霜霉病、炭疽病、疫病和果树黑星病、炭疽病有很好的防效。

代表品种：代森锰锌（mancozeb）。

② 二甲基二硫代氨基甲酸盐类　此组化合物氮原子上的两个氢原子都被取代，是一类有强螯合力的化合物，例如福美胂、福美锌、福美铁等。能防治葡萄灰霉病、观赏植物锈病、苹果和梨黑星病以及贮藏病害，核果类果树的缩叶病核盘菌病害，腐霉菌等引起的猝倒病和镰刀菌引起的其他病害。

代表品种：福美双（thiram）。

（2）三氯甲硫基（ClCS—）类　又称邻苯二甲酰亚胺类。

主要品种：克菌丹（captan）。

4.有机胂类

有机胂杀菌剂主要有两种类型：烷基胂酸盐类和二硫代氨基甲酸胂类。砷制剂是防治丝核菌病害的特效杀菌剂。但由于砷对人、畜有累积性毒性和在土壤中积累破坏土壤性质及引起植物药害的问题，这类药剂现已被禁止使用。

有机胂杀菌剂对营养生长期的水稻安全，但对生殖生长期的水稻很容易引起药害。所以这类杀菌剂用于防治水稻纹枯病时，应在水稻分蘖盛期至孕穗前使用。药害表现为稻穗不孕，严重影响产量。主要用于喷雾防治水稻纹枯病及葡萄白粉病、炭疽病，人参斑点病等，也可以种子处理防治棉花立枯病。

烷基胂酸盐类杀菌剂对病原菌的作用是砷原子起毒力作用；二硫代氨基甲酸胂类则是其化合物分子的氨基阴离子和砷原子同时起毒力作用。

砷制剂的作用靶标是生物体内含—SH基的二硫辛酸，并对生物体内氧化磷酸化反应有解偶联作用。

烷基胂酸盐类主要品种：甲基胂酸锌、硫代甲基胂、甲基胂酸钙、甲基胂酸铁铵等。

二硫代氨基甲酸胂类主要品种：福美甲胂（urbacid）、福美胂（asomate）。

5.芳烃类杀菌剂

芳烃类杀菌剂是一类苯环上的氢原子被氯原子或其他基团所取代的保护性杀菌剂，包括六氯苯、四氯硝基苯、五氯硝基苯、氯硝胺、百菌清等，大多用于种子处理和土壤处理。其中的一些品种由于活性较低及残留和慢性毒性等问题而停止使用。

目前在生产上仍然使用的品种有：五氯硝基苯（quintozene）、百菌清（chlorothalonil）。

6.其他保护性杀菌剂

代表品种：福尔马林（formaldehyde）、敌磺钠（fenaminosulf）。

（二）治疗性杀菌剂

当病菌已侵入植物体内，并植物出现病害症状时，需用治疗性杀菌剂。治疗性杀菌剂的特征是，大多数具有内吸传导性和选择性，作用位点或靶标在不同的生物之间存在选择性的差异。此类杀菌剂包括羧酰替苯胺类、有机磷类、苯并咪唑类、羟基嘧啶类、二甲酰亚胺类、苯酰胺类、噻唑类、麦角甾醇生物合成抑制剂、氨基甲酸酯类、取代脲类、苯吡咯类、苯胺嘧啶类、甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂等。

目前在生产上常见的现代选择性杀菌剂按化学结构和作用方式分为下列几大类。

1.二甲酰亚胺类杀菌剂

该类化合物的菌核利（dichlozolin）对核盘菌属（Sclerotinia）和灰葡萄孢属（Botrytis）引起的植物菌核病和灰霉病有极好的防治效果，但后来发现该杀菌剂有致癌毒性，现已停止生产和使用。通过结构改造，生产出了能消除致癌毒性并保留对核盘菌和灰葡萄孢霉的生物活性的异菌脲、乙烯菌核利和腐霉利三种二甲酰亚胺类杀菌剂。这类杀菌剂的共同特点是对灰葡萄孢属、核盘菌属、长蠕孢属等真菌引起的植物病害具有特效。

除腐霉利有一定的渗透性外，其余都不能被植物吸收，属于非内吸的保护剂，但又不同于传统的保护性杀菌剂，具有很高的选择性和作用专化性，是一类现代选择性保护剂。

代表品种：乙烯菌核利（vinclozolin）、腐霉利（procymidone）、异菌脲（iprodione）、菌核净（dimetachlone）。

2.有机磷类

有机磷杀菌剂，主要用于防治黄瓜白粉病，禾谷类作物白粉病、稻瘟病、立枯病等，同时也具有杀虫和杀螨作用。不同结构类型的有机磷杀菌剂具有完全不同的抗菌谱，硫赶磷酸酯类杀菌剂主要用于防治稻瘟病和其他水稻病害；硫逐磷酸酯类杀菌剂主要用于防治白粉病和立枯病。有机磷杀菌剂主要有硫代磷酸酯、磷酸酰胺和烷基磷酸盐三种类型。但是，磷酸酰胺类杀菌剂因为毒性较高而退出市场。

主要品种有：异稻瘟净（iprobenfos）、敌瘟磷（edifenphos）、稻瘟灵（isoprothiolane）、甲基立枯磷（tolclofos-methyl）、三乙膦酸铝（fosetyl-aluminium）。

3.苯并咪唑类

杀菌剂苯菌灵的降解产物多菌灵为此类杀菌剂代表。通常也把甲基硫菌灵归为苯并咪唑类的相关杀菌剂。苯-N-氨基甲酸酯类的杀菌剂乙霉威，对苯并咪唑类杀菌剂有极高抗药性水平的真菌表现负交互抗药性，乙霉威和多菌灵对大多数真菌的作用靶标是β-微管蛋白。乙霉威被归于苯并咪唑类杀菌剂。

这类杀菌剂对大部分植物病原子囊菌、半知菌和担子菌有效，但对半知菌中的交链孢属、长蠕孢属、轮枝孢属等真菌和卵菌及细菌无效。

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

4.羧酰替苯胺类

主要品种：萎锈灵（carboxin）和氧化萎锈灵（oxycarboxin），及后来开发的拌种灵（amicarthiazol）、戊菌隆（pencycuron）。其中戊菌隆不具有内吸性，只有保护作用，这些杀菌剂主要用来防治担子菌病害。

5.甾醇生物合成抑制剂

甾醇是生物细胞膜的重要组分，不同类型生物的甾醇结构和组分也各有区别。真菌甾醇主要是麦角甾醇（ergosterol），除了参与细胞膜的结构以外，在细胞生命活动中还具有调节作用和激素作用。抑制麦角甾醇生物合成，即可破坏真菌细胞膜的结构和功能，干扰细胞正常的新陈代谢，导致菌体生长停滞、繁殖率下降，甚至细胞死亡。此类杀菌剂的化学结构类型有：吡啶类、嘧啶类、哌嗪类、咪唑类、三唑类、哌啶类、吗啉类、多烯大环内酯类和烯丙胺类等化合物。甾醇生物合成抑制剂有以下显著特性：

① 具有广谱的抗菌活性，对几乎所有作物的白粉病和锈病有特效，除鞭毛菌、细菌和病毒外，对子囊菌、担子菌、半知菌都有一定效果。

② 具有内吸特性和明显的熏蒸作用，不仅具有极好的治疗作用，而且还具有保护作用和抗产孢作用。

③ 极高的杀菌活性，持效期长，一般为3～6周。

④ 麦角甾醇生物合成抑制剂不能防治卵菌和细菌病害。

主要品种：氯苯嘧啶醇（fenarimol）、抑霉唑（imazalil）、咪鲜安（prochloraz）、三唑酮（triadimefon）、烯唑醇（diniconazole）、丙环唑（propiconazole）、戊唑醇（tebuconazole）、己唑醇（hexaconazole）、腈菌唑（myclobutanil）、苯醚甲环唑（difenoconazole）、十三吗啉（tridemorph）、苯锈啶（fenpropidin）。

6.苯基酰胺类

苯基酰胺类为对卵菌有特效的选择性杀菌剂。苯基酰胺类杀菌剂在结构上包含三种亚结构的杀菌剂，即酰基丙氨酸类（acylalanines）的甲霜灵、呋霜灵（furalaxyl）、苯霜灵（benalaxyl）等；酰胺-丁内酯类（acylamino-butyrolactones）的呋酰胺（ofurace）和唑烷酮类（acylamino-oxazolidinones）的霜灵（oxadixyl）等杀菌剂。

苯基酰胺类杀菌剂几乎对所有霜霉目的病原菌都有抗菌活性，已有研究表明甲霜灵作用机理是抑制rRNA生物合成。

主要品种：甲霜灵（metalaxyl）、高效甲霜灵（metalaxyl-M）、霜灵（oxadixyl）等。

7.噻唑或噻二唑类

分子中含有S和N原子的五环结构称为噻唑。最早发现的具有极好杀细菌活性的噻二唑化合物敌枯唑和敌枯双因有致畸毒性而禁止使用。噻唑类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极高专化性，如三环唑和噻瘟唑只对防治稻瘟病有高的活性；②一般具有极强的选择性，可以被植物吸收和输导，对植物安全；③或多或少地表现作用于寄主与病原菌的早期互作过程，防治植物病害的原理主要是化学保护作用。

主要品种：三环唑（tricyclazole）、烯丙苯噻唑（probenazole）、叶枯唑（bismerthiazol）。

噻唑类杀菌剂还具有激发植物抗病性的特点，具有同样作用的代表品种为活化酯杀菌剂。

8.beta-甲氧基丙烯酸酯类

beta-甲氧基丙烯酸酯（beta-methoxyacrylates）类杀菌剂来源于具有杀菌活性的天然抗生素嗜球果伞素A（strobilurin A），所以又称为嗜球果伞素类（strobilurins）杀菌剂。甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂具有以下突出优点：①具有很高的选择性，对几乎所有的作物和生态安全，符合人类对环境的要求；②具有特别广谱高效的抗菌活性，对卵菌、子囊菌、担子菌和半知菌都有很高的杀菌活性，符合综合防治策略；③具有保护、铲除、抗产孢和治疗作用，符合预防为主的植物保护方针；④具有良好的内吸输导性能和扩散性能，其中阿米西达比三唑类杀菌剂更好地在植物体内均匀分布，并可以在植物冠层内通过气相扩散；⑤具有独特的作用靶标，与其他现有杀菌剂没有交互抗药性；⑥具有显著的延缓植物衰老，促进植物生长的作用，提高农产品产量和质量。

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

9.苯吡咯类和苯胺基嘧啶类

（1）苯吡咯类　这是一类以假单胞杆菌（Pseudomonas spp.）的天然产物硝吡咯菌素（pyrrolnitrin）为先导物，在苯环上进行分子结构改造，使其对光稳定而合成成功的新型高效、低毒、内吸性杀菌剂。主要品种有咯菌腈（fludioxonil）和拌种咯（fenpiclonil）。咯菌腈在土壤中残留时间长，对水动物和水生植物有高的毒性。

这类杀菌剂杀真菌谱广，包括子囊菌和担子菌，可以用于种子处理来防治镰刀菌、腥黑粉菌。

（2）苯胺基嘧啶类　苯胺基嘧啶类杀菌剂主要有：嘧菌胺（mepanipyrim）、嘧霉胺（pyrimethanil）和嘧菌环胺（cyprodinil）。其作用机理是抑制氨基酸甲硫氨酸（methionine）的合成，与其他类杀菌剂无交互抗性。这三种化合物都是疏水性的并且对哺乳动物低毒。

10.氨基甲酸酯类、异唑类、取代脲类和甲氧基吗啉类

除个别品种（乙霉威）外，这四类杀菌剂均是防治卵菌纲引起的病害的药剂。

代表品种：氨基甲酸酯类的霜霉威（propamocarb）、异唑类的霉灵（hymexazol），取代脲类的霜脲氰（cymoxanil），甲氧基吗啉类的氟吗啉（flumorph）、烯酰吗啉（dimethomorph）。

11.抗菌素类

抗菌素是由微生物代谢产生的一类抗生物质。多数是从土壤中分离的放线菌类的代谢物，如放线菌酮、庆丰霉素、链霉素、春雷霉素、公主岭霉素等。大部分农用抗菌素具有选择性强、活性高等特点，具有保护和治疗作用。同时抗菌素在自然界中的降解速度快，对环境安全，得到广泛的研发和应用。

不同的抗菌素具有不同的抗菌谱，有的具有广谱的抗菌活性，如放线菌酮、庆丰霉素、链霉素等可以防治多种植物真菌和细菌病害；有的只具有较窄的抗菌活性，如灭瘟素只能防治稻瘟病，井冈霉素只能防治丝核菌病害。

二、杀菌剂的作用机理

杀菌剂作用机理可以归纳为抑制病菌呼吸作用破坏能量的生成、抑制或干扰病菌的生物合成和对病菌的间接作用等类型。

（一）抑制病菌呼吸作用破坏能量的生成

杀菌剂抑制病菌呼吸作用的结果是破坏能量的生成，导致菌体死亡。呼吸作用的能量转化是包括糖酵解、三羧酸循环和呼吸链电子传递在内，最终产生ATP的过程。呼吸作用抑制剂的作用靶标是病菌呼吸作用过程中催化物质氧化降解的专化性酶或电子传递过程中的专化性载体。电子传递链中的一些酶的复合物抑制剂及氧化磷酸化抑制剂往往表现很高的杀菌活性。杀菌剂抑制病菌呼吸作用的靶标位点如下文介绍。

1.对糖酵解和脂质氧化的影响

在葡萄糖磷酸化和磷酸烯醇丙酮酸形成丙酮酸的过程中，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。一些含重金属元素的杀菌剂可以通过离子交换，破坏细胞膜内外的离子平衡，使细胞质中的糖酵解受阻。

百菌清、克菌丹和灭菌丹可以与磷酸甘油醛脱氢酶的—SH结合，使其失去催化3-磷酸甘油醛或磷酸二羟丙酮形成1，3-二磷酸甘油醛的活性。

2.对乙酰辅酶A形成的影响

细胞质内糖酵解产生的丙酮酸通过渗透方式进入线粒体，在丙酮酸脱氢酶系的作用下形成乙酰辅酶A，然后进入柠檬酸循环进行有氧氧化。克菌丹能够特异性抑制丙酮酸脱氢酶的活性，阻止乙酰辅酶A的形成。作用位点是丙酮酸脱氢酶系中的硫胺素焦磷酸（TPP）。TPP在丙酮酸脱羧过程中起转移乙酰基的作用，而TPP接受乙酰基时只能以氧化型（TPP+）进行。但有克菌丹存在的情况下，TPP+结构受破坏，失去转乙酰基的作用，乙酰辅酶A不能形成。

3.对柠檬酸循环的影响

柠檬酸循环在线粒体内进行，参与柠檬酸循环每个生化反应的酶都分布在线粒体膜、基质和液泡中。杀菌剂对柠檬酸循环的影响主要是对这些关键酶活性的抑制，使代谢过程不能进行。福美双、克菌丹、硫黄、二氯萘醌等能够使乙酰辅酶A失活，并可以抑制柠檬酸合成酶、乌头酸酶的活性；代森类杀菌剂可以与菌体柠檬酸循环中的乌头酸酶螯合，使酶失去活性；克菌丹通过破坏酮戊二酸脱氢酶的辅酶——硫胺素焦磷酸结构使活性丧失；硫黄和萎锈灵可抑制琥珀酸脱氢酶和苹果酸脱氢酶的活性；含铜杀菌剂能够抑制延胡索酸酶的活性。

4.对呼吸链的影响

呼吸链是生物有氧呼吸能量生成的主要代谢过程，一个分子葡萄糖完全氧化为CO2和H2O时，在细胞内可产生36分子ATP，其中32个是在呼吸链中通过氧化磷酸化形成的。因此，抑制或干扰呼吸链的杀菌剂常常表现很高的杀菌活性。

在真菌和植物的线粒体呼吸中，有6个关键酶复合物（Ⅰ到Ⅵ）参与了从NADH和 FADH2到O2的电子传递，并通过电子传递产生ATP。在复合物Ⅰ中，由NADH-辅酶Q氧化还原酶（NADH-ubiquinone oxidoreductase）催化，电子从NADH传递到辅酶Q。然而，在复合物Ⅱ中，电子是从FADH2传递到辅酶Q，这个过程是由琥珀酸辅酶Q氧化还原酶（succinate-ubiquinone oxidoreductase）催化。然后，在辅酶Q细胞色素c氧化还原酶的催化下，辅酶Q或还原型辅酶Q库将电子传递到细胞色素bc1酶复合物（复合物Ⅲ）。复合物Ⅲ有2个活性中心：还原型辅酶Q氧化位点（在外部，Qo）和辅酶Q还原位点（在内部，Qi）。Qo位点由细胞色素b的亚铁血红素bL和一个铁硫蛋白组成，而Qi位点则包含细胞色素b的亚铁血红素bH。因此，电子从辅酶Q流动到细胞色素c，要么经过直线的Qo链，要么经过循环的Qi路径，这个循环的Qi路径具有反馈反应。然后，细胞色素c将电子经过细胞色素a-a3（末端）氧化酶（复合物Ⅳ）传递到最终的受体O2。在特殊环境下，在真菌中还没有十分清楚，电子能够绕过正常的呼吸路径从辅酶Q传递到O2，这一途径对氰化物不敏感，由旁路氧化酶（alternative oxidase，也称复合物Ⅴ）催化。这种呼吸作用也称为旁路呼吸（alternative respiration）。在呼吸链电子传递过程中，所释放的质子在几个不同的位点由ATP合成酶（复合物Ⅵ）催化，经过氧化磷酸化产生ATP。

一些杀菌剂或者抗菌化合物作用于这6个酶复合物。杀虫剂鱼藤酮（rotenone）和杀菌剂敌磺钠（fenaminosulf）是复合物Ⅰ抑制剂，羧酰替苯胺类（carboxamide）杀菌剂是复合物Ⅱ抑制剂。对于复合物Ⅲ的2个活性中心，抗菌素黏噻唑菌醇（myxothiazol）和几种重要的杀菌剂是Qo位点抑制剂，抗霉素A（antimycin）和氰霜唑（cyazofamid）等新杀菌剂是Qi位点抑制剂。

甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂主要作用于真菌的线粒体呼吸，破坏能量合成从而抑制真菌生长或将病菌杀死。药剂与线粒体电子传递链中复合物Ⅲ（Cyt bc1复合物）中的Cyt b的Qo位点结合，阻断电子由Cyt bc1复合物流向Cyt c。所以甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂又称Qo抑制剂，简称QoIs。

5.对旁路氧化途径的影响

旁路氧化途径也称为旁路呼吸途径（alternative pathway），是电子传递链中的一个支路。旁路氧化酶（alternative oxidase，AOX或AO）是关键酶，将电子直接从辅酶Q传递至O2，不经过复合物Ⅲ和复合物Ⅳ，所以也称为抗氰呼吸途径，但能量生成的效率只有细胞色素介导的呼吸链的40%。水杨基肟酸（SHAM）是AOX的特异性抑制剂。

（二）抑制或干扰病菌的生物合成

病菌的生物合成受到抑制或干扰则会出现孢子芽管粗糙、末端膨大、扭曲畸形，菌丝生长缓慢或停止或过度分枝，细胞不能分裂、细胞壁加厚或沉积不均匀，细胞膜损伤，细胞器变形或消失，细菌原生质裸露等中毒症状，继而细胞死亡。

1.抑制细胞壁组分的生物合成

不同类型病原菌细胞壁的主要组分和功能有很大的差异，以致抑制细胞壁组分生物合成的杀菌剂具有选择性或不同的抗菌谱。

（1）对肽聚糖生物合成的影响　细菌的细胞壁主要成分是多肽和多糖形成的肽聚糖。现已知青霉素的抗菌机理是药剂与转肽酶结合，抑制肽聚糖合成，阻止细胞壁形成。

（2）对几丁质生物合成的影响　真菌中的子囊菌、担子菌和半知菌的细胞壁主要成分是几丁质（N-乙酰葡糖胺同聚物）。几丁质的前体N-乙酰葡糖胺（GlcNAc）及其活化是在细胞质内进行的，然后输送到细胞膜外侧，在几丁质合成酶的作用下合成几丁质，其合成途径如下：

已知多抗霉素类抗菌素的作用机理是竞争性抑制真菌几丁质合成酶，干扰几丁质合成，使真菌缺乏组装细胞壁的物质，生长受到抑制。多抗霉素对不同真菌的抗菌活性存在很大差异，这是因为不同真菌的细胞壁组分及其含量存在差异，药剂通过细胞壁到达壁的内侧难易程度不同。同样，多抗霉素的不同组分因其结构上的辅助基团不同而表现不同的抗菌谱。

卵菌的细胞壁主要成分是纤维素，不含几丁质。因此，几丁质生物合成抑制剂对卵菌没有作用。

（3）对黑色素生物合成的影响　黑色素是许多植物病原真菌细胞壁的重要组分之一，利于细胞抵御不良物理化学环境和有助于侵入寄主。黑色素化的细胞最大的特点就是黑色素的分布与附着胞功能间的关系。黑色素沉积于附着胞壁的最内层，与质膜临近，但有一环形区域非黑色素化，该区域称为附着胞孔，并由此产生侵入丝。附着胞壁的黑色素层是保证侵入时维持强大的渗透压所必不可少的。真菌黑色素大多属于二羟基萘酚（DHN）黑色素，主要合成途径如图2-4。

三环唑、咯喹酮、灭瘟唑、稻瘟醇、唑瘟酮、四氯苯酞（phthalide）、香豆素（coumarin）等对真菌的作用机理是抑制1，3，6，8-四羟基萘酚还原酶（4HNR）和1，3，8-三羟基萘酚还原酶（3HNR）的活性；环丙酰菌胺（carpropamid）和氰菌胺（zarilamid）等则是抑制小柱孢酮脱水酶（SD）的活性，使真菌附着胞黑色素的生物合成受阻，失去侵入寄主植物的能力。

2.抑制细胞膜组分的生物合成

菌体细胞膜由许多含有脂质、蛋白质、甾醇、盐类的亚单位组成，亚单位之间通过金属桥和疏水键连接。细胞膜各亚单位的精密结构是保证膜的选择性和流动性的基础。膜的流动性和选择性吸收与排泄则是细胞膜维护细胞新陈代谢最重要的生物学性质。杀菌剂抑制细胞膜特异性组分的生物合成或药剂分子与细胞膜亚单位结合，都会干扰和破坏细胞膜的生物学功能，甚至导致细胞死亡。目前已知抑制细胞膜组分生物合成和干扰细胞膜功能的杀菌剂作用机理有如下几种。

（1）对麦角甾醇生物合成的影响　麦角甾醇是真菌生物膜的特异性组分，对保持细胞膜的完整性、流动性和细胞的抗逆性等具有重要的作用。目前已知抑制麦角甾醇生物合成的农用杀菌剂包括多种化学结构类型，其中吡啶类、嘧啶类、哌嗪类、咪唑类、三唑类杀菌剂的作用靶标是14α-脱甲基酶（Cyt P-450 加单氧酶），又称为脱甲基抑制剂（DMIs）。

（2）对卵磷脂生物合成的影响　磷脂和脂肪酸是细胞膜双分子层结构的重要组分。硫赶磷酸酯类的异稻瘟净、敌瘟磷等的作用机理是抑制细胞膜的卵磷脂生物合成。通过抑制S-腺苷高半胱氨酸甲基转移酶的活性，阻止磷脂酰乙醇胺的甲基化，使磷脂酰胆碱（卵磷脂）的生物合成受阻，改变细胞膜的透性。例如细胞膜的透性改变可以减少UDP-N-乙酰葡糖胺泌出，进一步影响几丁质的生物合成。

（3）对脂肪酸生物合成的影响　脂肪酸是细胞膜的重要组分。现已知稻瘟灵杀菌剂的作用靶标是脂肪酸生物合成的关键酶乙酰CoA羧化酶，干扰脂肪酸生物合成，改变细胞膜透性。

（4）对细胞膜的直接作用　有机硫杀菌剂与膜上亚单位连接的疏水键或金属桥结合，致使生物膜结构受破坏，出现裂缝、孔隙，使膜失去正常的生理功能。含重金属元素的杀菌剂可直接作用于细胞膜上的ATP水解酶，改变膜的透性。

3.抑制核酸生物合成和细胞分裂

核酸是重要的遗传物质，细胞分裂分化则是病菌生长和繁殖的前提。因此，抑制和干扰核酸的生物合成和细胞分裂，会使病菌的遗传信息不能正确表达，生长和繁殖停止。

（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。细胞内有三种RNA聚合酶，分别合成rRNA、mRNA、tRNA和5sRNA。已知苯酰胺类杀菌剂甲霜灵的作用机理是专化性抑制rRNA的合成。

（2）干扰核酸代谢　腺苷脱氨形成次黄苷是重要的核酸代谢反应之一，而且次黄苷与白粉病菌的致病性有关。烷基嘧啶类的乙菌定的作用机理是抑制腺苷脱氨酶的活性，阻止次黄苷的生物合成（图2-5）。

嘌呤是通过四氢叶酸代谢途径生物合成的，已知杀菌剂敌锈钠的作用机理是模仿叶酸前体对氨基苯甲酸，竞争性抑制叶酸合成酶的活性，从而阻止嘌呤的合成。

（3）干扰细胞分裂　苯并咪唑类杀菌剂多菌灵和秋水仙素一样是细胞有丝分裂的典型抑制剂。苯菌灵和硫菌灵在生物体内也是转化成多菌灵发挥作用的，所以他们有类似的生物活性和抗菌谱。多菌灵是通过与构成纺锤丝微管的亚单位β-微管蛋白结合，阻碍其与另一组分α-微管蛋白装配成微管，或使已经形成的微管解装配，破坏纺锤体的形成，使细胞有丝分裂停止，表现为染色体加倍，细胞肿胀。最近研究表明，多菌灵在引起小麦赤霉病的禾谷镰孢菌中是与另一种微管蛋白结合，阻碍细胞分裂的。

4.抑制病菌氨基酸和蛋白质生物合成

氨基酸是蛋白质的基本结构单元，蛋白质则是生物细胞重要的结构物质和活性物质。尽管很多杀菌剂处理病菌以后，氨基酸和蛋白质含量减少，但是已经确认最初作用于氨基酸和蛋白质生物合成的杀菌剂并不多。苯胺嘧啶类杀菌剂，如嘧霉胺、甲基嘧啶胺、环丙嘧啶胺等现代选择性杀菌剂的作用机理是抑制真菌蛋氨酸生物合成，从而阻止蛋白质合成，破坏细胞结构。

蛋白质的生物合成是一个十分复杂的过程，从氨基酸活化、转移、mRNA装配、密码子识别、肽键形成、移位、肽链延伸、终止，以至肽链从核糖体上释放，几乎每一步骤都可以被药剂干扰。但是目前确认最初作用机理是抑制或干扰蛋白质生物合成的杀菌剂主要是抗菌素。一些抗菌素可以在菌体细胞内质网上与RNA大亚基或小亚基结合，如春雷霉素通过干扰rRNA装配和tRNA的酰化反应抑制蛋白质合成的起始阶段；链霉素、放线菌酮、稻瘟散、氯霉素等通过错码干扰肽键的形成、肽链的移位等，抑制核糖体上肽链的伸长。蛋白质生物合成抑制剂处理病菌以后，往往表现细胞内的蛋白质含量减少，菌丝生长明显减缓，体内游离氨基酸增多，细胞分裂不正常等中毒症状。

（三）对病菌的间接作用

传统筛选或评价杀菌剂毒力的指标是抑制孢子萌发或菌丝生长的活性。但是，后来发现有些杀菌剂在离体下对病菌的孢子萌发和菌丝生长没有抑制作用，或作用很小。但施用到植物上以后能够表现很好的防病活性。很多研究表明，这些杀菌剂的作用机理很可能是通过干扰寄主与病菌的互作而达到或提高防治病害效果的。如三环唑除了抑制附着胞黑色素生物合成，阻止稻瘟病菌对水稻的穿透侵染以外，还能够在稻瘟病菌侵染的情况下诱导水稻体内产生及POX等抗病性相关酶的活性和抑制稻瘟病菌的抗氧化能力等。因此，三环唑在水稻上防治稻瘟病的有效剂量远远低于离体下对黑色素合成的抑制剂量。

三乙膦酸铝在离体下对病菌生长发育几乎没有抑制作用，施用于番茄上可以防治致病疫霉（Phytophthora infestans）引起的晚疫病，但在马铃薯上不能防治同种病菌引起的晚疫病。这是因为三乙膦酸铝在番茄体内可以降解为亚磷酸发挥抗菌作用，而在马铃薯体内则不能降解成亚磷酸。

随着分子生物学研究的发展，近年来在有机酸、核苷酸、小分子蛋白质等诱导寄主植物抗病性研究方面取得许多新成果，尤其是水杨酸诱导抗性得到生产应用的证实。活化酯是第一个商品化的植物防卫激活剂，诱导激活植物的系统性获得抗性。beta-氨基丁酸也被报道有这种功能。

事实上，很多对病菌具有直接作用的杀菌剂也会通过影响病菌-寄主的互作，改善或提高防治病害的效果。例如，麦角甾醇生物合成抑制剂等可以清除寄主植物细胞的活性氧，干扰细胞凋亡程序，延缓衰老，提高寄主的抗病性。抑制细胞色素介导的电子传递链的甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂，可以与寄主体内抑制旁路呼吸的（类）黄酮类物质协同作用，提高对病菌的毒力。

生物体内的各种生理生化代谢是相互联系的，因此上述的杀菌剂作用机理绝不是孤立的。例如能量生成受阻，许多需要能量的生物合成就会受到干扰，菌体细胞内的生物合成受到抑制，菌体的细胞器就会受到破坏，又必然会导致菌体细胞代谢发生大的变化。如麦角甾醇生物合成中的脱甲基作用受到抑制以后，不仅含有甲基的甾醇组分进入细胞膜，影响了细胞膜的正常功能，改变了膜的透性，引起一系列的生理变化，而且有些甲基甾醇本身很可能也是有毒的。

（四）麦角甾醇合成抑制剂对病原菌的作用机制

甾醇（sterol）是菌体细胞膜的一种组成成分。甾醇合成抑制剂（SBI）的作用机制是影响甾醇分子的生物合成，从而破坏细胞膜的功能。这类杀菌剂已经研发出了40个品种。根据它们的化学组成可以分为七类。根据它们作用的分子生物学机制又可以分为脱甲基化抑制剂和Δ14还原酶、Δ8-Δ7异构化酶抑制剂两个部分。这类杀菌剂大多数都是脱甲基化抑制剂，只有5种属于Δ14还原酶、Δ8-Δ7异构化酶抑制剂。

1.脱甲基作用抑制剂的作用机制

在许多真菌中，主要的甾醇物质是麦角甾醇（ergosterol）。当然在某些真菌中（如霜霉菌、白粉菌和锈菌等）存在着其他甾醇物质［ergosta-5，24（28）-dienol］等。在真菌中，甾醇物质的代谢途径的简化过程是：由乙酸的代谢产物经14α-脱甲基化、Δ14还原作用、Δ8-Δ7异构化作用，生成麦角甾醇。在这个过程中，出现的第一个甾醇类化合物是羊毛甾醇（lanosterol），它经过多次转化才能生成麦角甾醇。这些转化过程之一就是14α-脱甲基化。在这一脱甲基化过程中，甾醇14α-脱甲基化酶催化了氧化脱甲基化反应，使Δ14位置上的甲基脱去。对这一过程的抑制是P450细胞色素中第6对位上的亚铁离子与甾醇合成抑制剂中氮杂茂部分的N3或N4原子形成复合物造成的。由于它们之间形成了复合物，使其与羊毛甾醇的正常结合受到了阻碍。脱甲基作用抑制剂对细胞色素P450的抑制不仅取决于对亚铁离子的正常作用的干扰，而且决定于脱甲基作用抑制剂中N’部分对脱辅基蛋白的亲和力。另外，甾醇14α-脱甲基作用对植物和哺乳动物的甾醇类生物合成也具有重要意义。脱甲基作用抑制剂对真菌和其他生物的选择作用是由于该抑制剂对这些生物脱甲基化酶的亲和力不同。这种质量上的选择性可能就是由于这类杀菌剂对脱辅基蛋白的亲和力不同。

上述抑制作用，导致了功能性甾醇类物质的短缺和羊毛甾醇等14α-甲基甾醇类物质的过多积累。这些变化使膜的流动性发生了改变，因为14α-甲基增加了甾醇类物质的厚度从而使甾醇类物质在膜的双层结构中不能正确地装配，这可能使膜的通透性增强，这些影响最终将对真菌的生长产生抑制作用。

2.吗啉类的作用机制

这类杀菌剂作用的分子生物学机制主要是抑制甾醇合成Δ14还原酶和Δ8-Δ7异构化酶分子的正常催化作用。当用吗啉类杀菌剂处理后，由于抑制了上述两种酶，使几种中间体甾醇大量积累，如麦角甾-8，24（28）-二烯-3角醇、麦角甾-8，14，24（28）-三烯-3麦醇、麦角甾-8，14-二烯-3-醇和麦角甾-8，14，22-三烯-3-醇，而麦角甾醇和表麦角甾醇则明显减少。对这两种酶最初的抑制，均因化合物、真菌和真菌生长条件的不同而异。据报道，丁苯吗啉的另一个作用点可能是角鲨烯环氧酶。

与脱甲基作用抑制剂相比，吗啉类杀菌剂抑制上述酶的作用对甾醇生物合成过程的破坏作用略小，因此吗啉类杀菌剂的杀菌作用也弱于脱甲基作用抑制剂。