農薬はどうして効くの？

このような雑草と作物の間の選択性はどのようにして発現するのでしょうか。

一つは雑草と作物に対する除草剤の効き方の程度の違いです。これは、雑草の根や葉の形や大きさ、除草剤の雑草体内への吸収・移行及び除草剤の種類、使用方法や使用時期、土壌への吸着性等が大きく関係してきます。

たとえば、広く使われていた水稲用除草剤ベンチオカーブはタイヌビエに効きますが、イネには通常の使用方法では影響を与えません。これは、（1）タイヌビエがイネに比べてベンチオカーブをより多く吸収して体内に移行させる、（2）体内に取り込まれたベンチオカーブの代謝速度がイネに比べタイヌビエでは遅く、ベンチオカーブが比較的長時間タイヌビエに残存するため、殺草効果が強く現れると、考えられています。事実、成長初期（2葉期）では、10アール当たり300～400gの散布によりタイヌビエに対して十分な効果が得られますが、イネの生育にはほとんど影響が現れないという優れた選択性を示します。

もう一つは作物がその除草剤を代謝・分解し不活性化する酵素などを体内に持っている場合です。たとえば、前述のDCPAのようにイネに影響を与えずタイヌビエを枯らしてしまう除草剤があります。イネは体内に酵素アリルアシルアミダーゼをもっています。この酵素はDCPAを代謝・分解し無毒なものに変える能力があります。DCPAを散布されると雑草は光合成ができなくなり枯れてしまいますが、イネは酵素により、DCPAを速やかに代謝・分解し、無毒なものに変え、散布2日後には回復し成長にはほとんど影響がありません。

反対に雑草が除草剤を活性化する酵素を体内に持っていて、雑草だけが影響を受けるという例もあります。

実際には、多くの選択性除草剤ではさまざまな要素が入り交じって選択性を発揮していると考えられます。

移植水稲用除草剤には『出芽抑制タイプ』と『生育抑制タイプ』などがあります。これらの作用機構を下に図示します。

出芽抑制タイプは、田植後に除草剤を散布すると、薬剤が土壌表面に薄い層を作ります。タイヌビエをはじめ、比較的土壌表層近くに根を張るような一年生雑草の多くは、種子から生じた幼芽や幼根の成長点が薬剤の処理層に接触するため、そこから薬剤を吸収して枯れてしまいます。一方、移植したイネはある程度生育の進んだ植物体を一定の深さまで植え込んでいるので、地上の成長点も根部も薬剤の影響を受ける心配がなく、結果的に、雑草のみが枯れることになります。現在使われている水稲用一発処理剤も一部の剤は、この仕組みを利用しています。水稲用一発処理剤は、イネには影響が比較的少ない成分でさらにタイヌビエに効く成分、広葉雑草に効く成分、その他の多年性雑草に効く成分と何種類かの成分を組み合わせることにより、より多くの種類の雑草に効果が現れるように工夫された除草剤です。

一方、生育抑制タイプは、田植後に除草剤を散布すると、薬剤は水面や水中に拡散し、雑草の茎葉部などから吸収されます。もちろん作物も薬剤を吸収しますが、雑草と作物では、薬剤の吸収速度、吸収後の代謝分解速度がちがいます。通常の使用方法であれば、雑草は生長できない量の薬剤を速やかに吸収し、やがて枯れてしまいますが、作物では薬剤の吸収が遅い、または吸収してもすぐに体内で分解してしまうなど、生長への影響はほとんどありません。

以上のように、移植水稲用除草剤には、雑草に効いてイネには薬害が出ないような工夫、つまり選択性が配慮されているのです。特に、スルホニルウレア系除草剤は極微量で高い除草活性を示すこと、土壌処理及び茎葉処理いずれでも使用できること、広葉雑草に有効でイネ科作物との間に選択性があること、作用機構として植物のみがもつアセトラクテート合成酵素(ALS)を阻害することから植物以外に対しては低毒性であることなど、除草剤としての長所を備えています。除草作用は雑草の発芽への影響は少なく発芽後に強い抑制効果を発揮します。なお、植物種間での選択性はALS活性の阻害によるものではなく代謝速度による差異であるとされています。