谷胱甘肽S-转移酶（GSTs）是杂草抗逆性的关键因子，介导了杂草对多种除草剂的抗药性，研发靶向GSTs的抑制剂可为杂草抗药性治理提供全新手段。
本项目研发的杂草抗药性抑制剂是目前仅有的一种小分子化合物杂草GSTs抑制剂，对多种常见杂草的GSTs均表现出明显的抑制活性。其自身无除草活性，但可显著抑制杂草对除草剂的抗药性。
与噁唑酰草胺、氰氟草酯、敌稗、炔草酯、五氟磺草胺等不同类型的除草剂联用后，可大幅提升现有除草剂对稗草、马唐、千金子、多花黑麦草、日本看麦娘等多种常见杂草的防效。该抑制剂还可延缓杂草对除草剂产生抗药性，延长除草剂的使用寿命，这对新上市的除草剂尤为重要。
一、理化性质
本项目涉及的杂草抗药性抑制剂为小分子化合物，结构新颖，为全新谷胱甘肽-S-转移酶（GST）抑制剂，可抑制多种杂草GSTs总酶的活性。该杂草抗药性抑制剂理化性质稳定、生态安全（小鼠急性经口毒性＞5000 mg/kg）、合成工艺简单、合成成本低、与多种除草剂复配稳定。
二、知识产权
2022年4月22日申请国内与国际发明专利“二苯基吡唑类化合物作为除草剂增效剂的用途”和“一种除草组合物”，申请人为西北农林科技大学，发明人为刘吉元、张雅林，专利申请号：202210424707.X；202210424779.4。
三、分子机理
GSTs能够通过多种方式介导杂草对除草剂的抗药性，本项目涉及的杂草抗药性抑制剂可直接抑制杂草GSTs的活性，降低杂草对除草剂的抗药性。该抑制剂对其它解毒酶系如P450、羧酸酯酶等均无抑制活性，具有良好的靶向特性。
四、对农田杂草的GSTs总酶抑制效果
对2种麦田杂草（多花黑麦草、日本看麦娘）和3种稻田杂草（稗草、马唐、千金子）的GSTs总酶均具有明显的抑制活性，可显著降低以上杂草GSTs总酶对除草剂的代谢活性。
五、农田杂草田间品系室内盆栽试验生测结果
（1）提升炔草酯对多花黑麦草的防除作用
检测所用多花黑麦草于2019年采集自驻马店驿城区刘庄小麦田，检测所用多花黑麦草对炔草酯的相对抗性倍数为28.12，表现为高抗。当杂草抗药性抑制剂与炔草酯联合使用后，炔草酯对多花黑麦草的ED50由1950.58 mg/L降低到306.04 mg/L，相对抗性倍数降低了85%以上。该抑制剂可显著提升炔草酯对多花黑麦草的防除作用。
（2）提升炔草酯对日本看麦娘的防除作用
检测所用日本看麦娘于2019年采集自信阳罗山小麦田，检测所用日本看麦娘对炔草酯的相对抗性倍数为41.51，表现为高抗。当杂草抗药性抑制剂添加量为12.5~200mg/L时，对100mg/L、200mg/L、400mg/L等剂量炔草酯的日本看麦娘防除作用提升显著。
该抑制剂的添加量为12.5~200mg/L时，炔草酯对日本看麦娘的ED50分别为389.67mg/L、412.44mg/L、321.60mg/L、289.00mg/L和282.62mg/L，较炔草酯单独使用时对日本看麦娘的ED50分别降低了25.63%、21.28%、38.62%、44.84%、46.06%。该抑制剂可显著提升炔草酯对日本看麦娘的防除作用。
2. 与五氟磺草胺联合用药
（1）提升五氟磺草胺对稗的防除作用
检测所用稗于2019年采集自河南省信阳市商城县河凤桥乡水稻田，检测所用稗对五氟磺草胺的相对抗性倍数为28.37，表现为高抗。当杂草抗药性抑制剂添加量为25~200mg/L时，对五氟磺草胺的稗草防除作用提升作用。
该抑制剂添加量为25mg/L、50mg/L、100mg/L和200mg/L时，五氟磺草胺对稗的ED50分别为3.44mg/L、1.84mg/L、1.90mg/L和2.74mg/L，较五氟磺草胺单独使用时对稗的ED50分别降低了31.91%、63.49%、62.38%和45.71%。其中，该抑制剂添加浓度为50mg/L时，对五氟磺草胺的稗草防除作用提升最为显著。该抑制剂可显著提升五氟磺草胺对稗的防除作用。
六、与不同除草剂联用对大田杂草防治试验结果
试验对象为稻田马唐，施药时间为水稻2~3叶期，马唐3-5叶期，试验除草剂为20%恶唑氰氟EC，试验地点在江苏省宿迁市泗洪县，通过马唐死亡率评估防效。将50 ppm的杂草抗药性抑制剂（2.4% PXG22 SC）与140 mL、180 mL和240 mL的20%恶唑氰氟EC联用后，可将三者对稻田马唐的田间防效分别提升至85%、97%和99%，防除效果提升显著。此外，在将该抑制剂的用量由50 ppm分别提升至100 ppm和200 ppm时，其对恶唑氰氟马唐防除效果的提升无显著差异。
2. 提升恶唑氰氟对稻田稗草的防除效果
试验对象为稻田稗草，试验地点在江西省南昌市唐南县，小区面积为150 m2，通过统计稗草株高评估防效。将100 ppm（125 g/亩）的杂草抗药性抑制剂（2.4% PXG22 SC）与20%恶唑氰氟EC（125 g/亩）联用，一段时间后未作任何处理的小区稗草株高为51.41 cm，喷施未添加该抑制剂的恶唑氰氟的小区稗草株高为17.21 cm，喷施添加该抑制剂的恶唑氰氟的小区稗草株高为13.05 cm，稗草株高显著降低。将该抑制剂的每亩用量由125 g提升至250 g时，其对恶唑氰氟的稗草防除效果的提升无显著变化。添加该增效剂后，稗草的枯死速度加快。以上结果表明，该抑制剂可显著提升20%恶唑氰氟对稻田稗草的防效。
七、前景分析
由于过度依赖和长期使用相对有限的化学除草剂，杂草抗药性问题越来越突出，已成为农田杂草高效治理的主要制约因素之一。杂草抗药性的发生和发展不仅严重影响了除草剂的使用寿命，同时还会导致除草剂使用次数和剂量的增加，给生产造成巨大损失。如何有效治理杂草抗药性已成为杂草防除领域亟待解决的难题。
杂草种群的个体多实性、易变性及多型性是其对除草剂产生抗性的内在因素。除草剂的筛选压力会促使杂草体内做出一系列代谢反应，通过阻止除草剂活性分子达到靶标位点、消除除草剂的毒害作用或者两方面综合作用等使得杂草能够忍受除草剂的伤害。细胞色素P450单加氧酶（CYPs）和谷胱甘肽S-转移酶（GSTs）是与除草剂代谢有关的生物酶。其中，GSTs既可直接代谢除草剂活性分子，又可催化CYPs代谢产物与谷胱甘肽的轭合，在除草剂代谢过程中扮演着重要角色，因此，GSTs可作为消除现有除草剂抗药性的理想靶标。
鉴于GSTs在除草剂代谢中的重要作用，降低杂草体内GSTs的活性可有效延缓除草剂在防治对象体内的代谢速度。作为一类靶向杂草GSTs的作用机制新颖的杂草抗药性抑制剂，不但可以提高除草剂的防除效果，还可延缓抗药性的产生，延长除草剂的使用寿命，对杂草的化学防除具有重要意义，有望成为解决除草剂抗药性问题的全新解决方案。
2. 具有广谱的农田杂草防治效果
对2种麦田杂草（多花黑麦草、日本看麦娘）和3种稻田杂草（稗草、马唐、千金子）的GSTs总酶均具有明显的抑制活性，可显著降低以上杂草GSTs总酶对除草剂的代谢活性。由消除抗药性靶标GST抑制活性和杂草GSTs的同源性可预见，本项目涉及的杂草抗药性抑制剂对其它农田杂草也会有良好的防治效果。
3. 可与除草剂抗性行动委员会（HRAC）公布的大多数不同类型的除草剂联用
已完成与炔草酯、噁唑酰草胺、氰氟草酯（第A类：乙酰辅酶A羧化酶抑制剂芳氧苯氧丙酸酯类除草剂）和五氟磺草胺（第B类：乙酰乳酸合成酶抑制剂磺酰胺类除草剂）两大类不同类型除草剂的联用。这两类除草剂属于作用机理完全不同的除草剂类型，该抑制剂是抑制抗药性靶标GSTs的生物活性，应可与HRAC公布的其它32类除草剂联用，提高其对杂草的防除作用，具体效果有待实验验证。
4. 延缓新型除草剂的抗药性
在新型除草剂上市初期即添加该抑制剂，应可延缓杂草对新型除草剂产生抗药性的时间周期和强度。
5. 本身无除草活性，安全性好
该杂草抗药性抑制剂通过小鼠急性经口毒性试验，所有48只小鼠未有死亡情况，根据药物受试浓度，药物毒性对小鼠为＞5000mg/kg。
6. 合成成本较低，混配稳定
按50ppm的该杂草抗药性抑制剂（非最优浓度）与噁唑酰草胺、氰氟草酯、五氟磺草胺成品药联合使用，成本约为2元/亩/次（实验室小试阶段）。通过合成工艺优化和进一步的减量梯度试验，在中试和工业化生产阶段有望继续降低<1元/亩。
已开发出该抑制剂的微乳剂剂型，与噁唑酰草胺、氰氟草酯、炔草酯和五氟磺草胺的制剂联用后溶液理化性质较为稳定，该抑制剂与市售除草剂既可以预混，也可以桶混。