Mode of action of herbicides and selectivity phenomenon

Mode of action of herbicides (शाकनाशियों की क्रियाविधि):- The mode of action of herbicides refers to the specific biochemical and physiological processes through which these chemicals control or kill plants. Understanding these mechanisms is crucial for effective weed management, the development of new herbicides, and minimizing the environmental impact of herbicide use. 

(शाकनाशियों की कार्यप्रणाली का तात्पर्य उन विशिष्ट जैव रासायनिक और कार्यिकीय प्रक्रियाओं से है जिनके माध्यम से ये रसायन पौधों को नियंत्रित या नष्ट करते हैं। इन तंत्रों को समझना प्रभावी खरपतवार प्रबंधन, नए शाकनाशियों के विकास और शाकनाशियों के उपयोग के पर्यावरणीय प्रभाव को कम करने के लिए महत्वपूर्ण है।)

i. Photosynthesis Inhibition (प्रकाश संश्लेषण का अवरोधन):-

Target Site (लक्ष्य स्थान):- Photosystem II (PSII) in the chloroplasts.

[हरितलवक में प्रकाशतन्त्र II (PSII)।]

Mechanism (क्रियाविधि):- Herbicides like atrazine and simazine inhibit electron transport within PSII, leading to the disruption of photosynthesis. This results in the accumulation of reactive oxygen species (ROS), causing cell damage and ultimately plant death.

[एट्राज़ीन और सिमाजिन जैसे कवकनाशी PSII के भीतर इलेक्ट्रॉन परिवहन को अवरुद्ध करते हैं, जिससे प्रकाश संश्लेषण बाधित होता है। इसके परिणामस्वरूप प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों (ROS) का संचय होता है, जो कोशिका को नुकसान पहुँचाता है और अंततः पौधे की मृत्यु होती है।]

ii. Amino Acid Synthesis Inhibition (अमिनो अम्ल संश्लेषण का अवरोधन):-

Target Site (लक्ष्य स्थान):- Various enzymes involved in amino acid synthesis.

Mechanism (क्रियाविधि):-

Glyphosate (ग्लाइफोसेट):- Inhibits the shikimic acid pathway, which is essential for the synthesis of aromatic amino acids (phenylalanine, tyrosine, and tryptophan). This pathway is not present in animals, making glyphosate selectively toxic to plants and some microorganisms.

(शिकिमिक अम्ल पथ को बाधित करता है, जो सुगंधित अमिनो अम्लों (फिनाइलएलेनिन, टायरोसिन, और ट्रिप्टोफैन) के संश्लेषण के लिए आवश्यक है। यह पथ जंतुओं में नहीं होता, जिससे ग्लाइफोसेट केवल पौधों और कुछ सूक्ष्मजीवों के लिए विषाक्त होता है।)

Sulfonylureas (सल्फोनिलयूरिया):- Inhibit acetolactate synthase (ALS), disrupting the production of branched-chain amino acids (valine, leucine, isoleucine).

[एसिटोलैक्टेट सिंथेज़ (ALS) को बाधित करता है, जो शाखायुक्त-श्रृंखला अमिनो अम्लों (वैलिन, ल्यूसीन, आइसोल्यूसीन) के उत्पादन को बाधित करता है।]

iii. Cell Division Inhibition (कोशिका विभाजन का अवरोधन):-

Target Site (लक्ष्य स्थान):- Microtubule formation during cell division.

(कोशिका विभाजन के दौरान माइक्रोट्यूबूल्स का निर्माण।)

Mechanism (क्रियाविधि):- Herbicides like trifluralin and pendimethalin disrupt the formation of microtubules, which are critical for mitosis. This results in abnormal cell division and growth, ultimately stunting or killing the plant.

(ट्रिफ़्लुरेलिन और पेंडिमेथेलिन जैसे शाकनाशियों सूक्ष्मनलिकाओं के निर्माण को बाधित करते हैं, जो कि कोशिका विभाजन के लिए महत्वपूर्ण होते हैं। इससे असामान्य कोशिका विभाजन और वृद्धि होता है, जो अंततः पौधे को कमजोर या नष्ट कर देता है।)

iv. Growth Regulation (वृद्धि नियमन):-

Target Site (लक्ष्य स्थान):- Hormonal pathways that regulate growth.

(वृद्धि को नियमित करने वाले हार्मोनल मार्ग।)

Mechanism (क्रियाविधि):-

Auxin Herbicides (ऑक्सिन शाकनाशी) (e.g., 2,4-D):- Mimic natural plant hormones (auxins), increase cell proliferation, leading to uncontrolled growth, causing the plant to die from overgrowth or disorganization of cells.

[प्राकृतिक पादप हार्मोन (ऑक्सिन) की नकल करते हैं, कोशिका प्रवर्धन को  बढ़ाते हैं, जिससे अनियंत्रित वृद्धि होती है और कोशिकाओं का असंगठन होता है, जिससे पौधे की मृत्यु होती है।]

Inhibitors of Gibberellin Synthesis (जिब्रेलिन संश्लेषण के अवरोधक):- Disrupt gibberellin biosynthesis, affecting processes like seed germination and stem elongation.

(जिब्रेलिन के जैव संश्लेषण को बाधित करते हैं, जिससे बीज अंकुरण और तने की लम्बाई जैसे प्रक्रियाएं प्रभावित होती हैं।)

v. Lipid Synthesis Inhibition (लिपिड संश्लेषण का अवरोधन):-

Target Site (लक्ष्य स्थान):- Enzymes involved in fatty acid synthesis.

(वसीय अम्लों के संश्लेषण में शामिल एंजाइम।)

Mechanism (क्रियाविधि):- Chloracetamides and thiocarbamates inhibit the production of fatty acids essential for the formation of cell membranes. This disruption leads to impaired cell structure and function.

(क्लोरोएसीटामाइड्स और थायोकार्बामेट्स उन वसीय अम्लों के उत्पादन को अवरुद्ध करते हैं जो कोशिका झिल्ली के निर्माण के लिए आवश्यक होते हैं। इस अवरोध से कोशिका की संरचना और कार्य प्रभावित होते हैं।)

vi. Respiration Inhibition (श्वसन का अवरोधन):-

Target Site (लक्ष्य स्थान):- Mitochondrial electron transport chain.

(माइटोकॉन्ड्रियल इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला।)

Mechanism (क्रियाविधि):- Dinitroanilines disrupt mitochondrial respiration, affecting ATP production. This reduction in energy leads to plant death.

(डाइनाइट्रोएनिलिन्स माइटोकॉन्ड्रियल श्वसन को बाधित करते हैं, जिससे ATP उत्पादन प्रभावित होता है। ऊर्जा में इस कमी से पौधे की मृत्यु होती है।)

vii. Nucleic Acid Synthesis Inhibition (न्यूक्लिक अम्ल संश्लेषण का अवरोधन):-

Target Site (लक्ष्य स्थान):- DNA and RNA synthesis pathways.

(DNA और RNA संश्लेषण मार्ग।)

Mechanism (क्रियाविधि):- Some herbicides interfere with the synthesis of nucleic acids, inhibiting processes like DNA replication and RNA transcription, which are essential for cell division and growth.

(कुछ शाकनाशी न्यूक्लिक अम्ल के संश्लेषण में हस्तक्षेप करते हैं, जिससे DNA प्रतिकरण और RNA अनुलेखन जैसी प्रक्रियाएं बाधित होती हैं, जो कोशिका विभाजन और वृद्धि के लिए आवश्यक हैं।)

viii. Desiccation (निर्जलीकरण):-

Target Site (लक्ष्य स्थान):- Certain herbicides, such as paraquat, induce rapid desiccation in plant tissues by generating ROS and disrupting cell membranes. This leads to rapid drying and plant death.

(कुछ शाकनाशी, जैसे पैराक्वैट, पादप ऊतकों में तेजी से निर्जलीकरण उत्पन्न करते हैं, जिससे ROS उत्पन्न होता है और कोशिका झिल्ली को नुकसान पहुँचता है। इसके परिणामस्वरूप पौधों में तेजी से सूखने और मृत्यु होती है।)

ix. Miscellaneous Mechanisms (विविध क्रियाविधियाँ):- Some herbicides operate through unique or less understood mechanisms, such as affecting nutrient uptake, disrupting photosynthetic pigments, or altering plant metabolism in various ways.

(कुछ शाकनाशी अद्वितीय या कम समझे गए तंत्रों के माध्यम से कार्य करते हैं, जैसे पोषक तत्वों के अवशोषण को प्रभावित करना, प्रकाश संश्लेषक वर्णकों को बाधित करना, या विभिन्न विधियों से पौधों के उपापचय को बदलना।)

Selectivity and Resistance (चयनात्मकता और प्रतिरोध):-

Selectivity (चयनात्मकता):- Some herbicides selectively affect certain plant species due to differences in metabolism, physiology, or sensitivity to the herbicide. This is often exploited in agriculture to target weeds without harming crops.

(कुछ शाकनाशी विशिष्ट पादप जातियों को उनके उपापचय, कार्यिकी, या शाकनाशी के प्रति संवेदनशीलता के कारण चुनिंदा रूप से प्रभावित करते हैं। इसे कृषि में खरपतवारों को लक्षित करने के लिए उपयोग किया जाता है बिना फसलों को नुकसान पहुँचाए।)

Resistance (प्रतिरोध):- Weeds can develop resistance to herbicides through various mechanisms, including target site mutations, enhanced metabolism, or changes in uptake and translocation. This has led to the need for integrated weed management strategies and the development of new herbicides.

(खरपतवार विभिन्न तंत्रों के माध्यम से शाकनाशी के प्रति प्रतिरोधक क्षमता विकसित कर सकते हैं, जिनमें लक्ष्य स्थल उत्परिवर्तन, उपापचय में वृद्धि, या अवशोषण और स्थानांतरण में परिवर्तन शामिल हैं। इसके परिणामस्वरूप एकीकृत खरपतवार प्रबंधन रणनीतियों की आवश्यकता होती है और नए शाकनाशियों का विकास होता है।)

Selectivity phenomenon (चयनात्मकता प्रक्रिया):- Herbicidal selectivity refers to the ability of a herbicide to target specific types of plants (usually weeds) while leaving desired crops or vegetation unharmed. This selective action is crucial in agricultural practices to control unwanted plants without damaging the crops. Herbicidal selectivity can be influenced by various factors, including the chemical nature of the herbicide, the physiology of the plants, the application method, and environmental conditions. 

[शाकनाशी चयनशीलता का अर्थ एक शाकनाशी की उस क्षमता से है, जो उसे विशिष्ट प्रकार के पौधों (आमतौर पर खरपतवार) को निशाना बनाने की अनुमति देता है, जबकि वांछित फसलों या वनस्पति को नुकसान नहीं पहुँचाता। कृषि में इस चयनात्मक क्रिया का उपयोग महत्वपूर्ण है ताकि अवांछित पौधों को नियंत्रित किया जा सके और फसल को कोई हानि न हो। शाकनाशी चयनशीलता कई कारकों पर निर्भर करती है, जैसे कि शाकनाशी की रासायनिक प्रकृति, पादप कार्यिकी, उपयोग की विधि, और पर्यावरणीय परिस्थितियाँ।]

Types of Herbicidal Selectivity (शाकनाशी चयनशीलता के प्रकार):-

Species Selectivity (जाति चयनशीलता):- Certain herbicides are inherently toxic to some plant species but not others due to differences in their biochemical makeup. For example, a herbicide might target broadleaf weeds (dicots) while leaving grasses (monocots) unharmed. This is commonly used in cereals like wheat or rice, where broadleaf weeds are the target.

[कुछ शाकनाशी स्वाभाविक रूप से कुछ पौधों की प्रजातियों के लिए विषाक्त होते हैं जबकि अन्य के लिए नहीं, क्योंकि उनके जैव रासायनिक घटकों में अंतर होता है। उदाहरण के लिए, एक शाकनाशी चौड़ी पत्ती वाले खरपतवार (द्विबीजपत्री) को निशाना बना सकता है जबकि घास (एकबीजपत्री) को नुकसान नहीं पहुंचाता। इसका उपयोग गेहूँ या धान जैसी फसलों में किया जाता है, जहाँ चौड़ी पत्ती वाले खरपतवार मुख्य लक्ष्य होते हैं।]

Mode-of-Action Selectivity (क्रियाविधि चयनशीलता):- Herbicides can be selective based on their mode of action, which refers to the biochemical process they inhibit in the plant. For example:

(शाकनाशी उनकी क्रियाविधि के आधार पर चयनात्मक हो सकते हैं, जो उस जैव रासायनिक प्रक्रिया को संदर्भित करता है जिसे वे पौधे में अवरुद्ध करते हैं। उदाहरण के लिए:)

> Photosystem II Inhibitors like atrazine are effective against certain weeds but are less toxic to crops like maize due to differences in how the plants process the herbicide.

(फोटोसिस्टम II अवरोधक जैसे एट्राजीन कुछ खरपतवारों के लिए प्रभावी हैं लेकिन मक्का जैसी फसलों के लिए कम विषाक्त होते हैं क्योंकि पौधे इसे अलग तरह से संसाधित करते हैं।)

> Acetolactate Synthase (ALS) Inhibitors affect amino acid synthesis and are selective in how different plant species absorb and metabolize them.

[ऐसीटोलैक्टेट सिंथेज (ALS) अवरोधक अमीनो अम्ल संश्लेषण को प्रभावित करते हैं और विभिन्न पौधों की प्रजातियों द्वारा इन्हें अवशोषित और उपापचय करने की विधियों में अंतर के कारण चयनात्मक होते हैं।]

Physiological Factors Influencing Selectivity (चयनशीलता को प्रभावित करने वाले कार्यिकीय कारक):-

Absorption Differences (अवशोषण में अंतर):- Some herbicides are absorbed more readily through certain plant leaves or roots, making them more toxic to specific plants. For instance, waxy cuticles on some plants might reduce herbicide penetration.

(कुछ शाकनाशियों को कुछ पौधों की पत्तियों या जड़ों द्वारा अधिक आसानी से अवशोषित किया जाता है, जिससे वे विशेष पौधों के लिए अधिक विषाक्त होते हैं। उदाहरण के लिए, कुछ पौधों की मोमयुक्त क्यूटिकल्स शाकनाशी की प्रवेश क्षमता को कम कर सकती हैं।)

Translocation (ट्रांसलोकेशन):- How a herbicide moves through a plant can determine its selectivity. Some herbicides move systemically through the plant, targeting the roots or shoots after foliar application. If a weed species absorbs and transports a herbicide differently than the crop, the herbicide can be selectively toxic.

(एक शाकनाशी पौधे के माध्यम से कैसे आगे बढ़ता है, इससे उसकी चयनशीलता प्रभावित हो सकती है। कुछ शाकनाशी पौधे में सिस्टेमिक रूप से आगे बढ़ते हैं, पत्तियों पर छिड़काव के बाद जड़ या अंकुर को निशाना बनाते हैं। यदि एक खरपतवार प्रजाति शाकनाशी को फसल की तुलना में अलग तरीके से अवशोषित और संचरित करती है, तो शाकनाशी विशेष रूप से विषाक्त हो सकता है।)

Metabolism (उपापचय):- Selectivity can occur if the crop plant metabolizes the herbicide into non-toxic compounds faster than the weeds. For example, herbicides like 2,4-D are selectively toxic to broadleaf plants because grasses can metabolize and degrade them more rapidly.

(यदि फसली पौधा शाकनाशी को खरपतवारों की तुलना में तेजी से गैर-विषाक्त यौगिकों में बदल देता है, तो चयनशीलता प्राप्त की जा सकती है। उदाहरण के लिए, शाकनाशी जैसे 2,4-D चौड़ी पत्ती वाले पौधों के लिए विशेष रूप से विषाक्त होते हैं क्योंकि घास उन्हें तेजी से उपापचय कर सकते हैं।)

Application Method (उपयोग की विधि):- The method of application can also play a role in selectivity:

(उपयोग की विधि भी चयनशीलता में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकती है:)

Timing (समय):- Pre-emergent herbicides are applied before the crop or weed germinates, targeting seeds or seedlings. Post-emergent herbicides are applied to already growing plants.

(पूर्व-अंकुरण शाकनाशियों को फसल या खरपतवार के अंकुरण से पहले दिया जाता है, जो बीज या पौधे की स्थिति को निशाना बनाता है। पश्च-अंकुरण शाकनाशियों को पहले से बढ़ रहे पौधों पर लगाया जाता है।)

Placement (स्थान):- Directed sprays can be used to apply herbicides to specific areas, such as weeds growing between crop rows, reducing exposure to the crop.

(निर्दिष्ट छिड़काव का उपयोग शाकनाशियों को विशिष्ट क्षेत्रों में लगाने के लिए किया जा सकता है, जैसे फसल की पंक्तियों के बीच उगने वाले खरपतवार, जिससे फसल की हानि कम होती है।)

Rate of Application (उपयोग की दर):- Lower doses of some herbicides might be toxic only to sensitive species, allowing a certain level of selectivity.

(कुछ शाकनाशियों की कम डोज केवल संवेदनशील प्रजातियों के लिए विषाक्त हो सकती है, जिससे एक प्रकार की चयनशीलता प्राप्त की जा सकती है।)

Environmental Factors (पर्यावरणीय कारक):- Environmental conditions such as soil type, temperature, moisture, and pH can impact the selectivity of a herbicide:

(शाकनाशी की चयनशीलता को प्रभावित करने में पर्यावरणीय परिस्थितियाँ जैसे मिट्टी का प्रकार, तापमान, नमी, और pH भी भूमिका निभाते हैं:)

Soil Adsorption (मृदा में अवशोषण):- Some herbicides bind tightly to soil particles, reducing their availability to plants. The extent of binding can differ between species, contributing to selectivity.

(कुछ शाकनाशी मृदा कणों से मजबूती से चिपकते हैं, जिससे वे पौधों के लिए उपलब्ध नहीं होते। बंधन की यह सीमा प्रजातियों के बीच अलग-अलग हो सकती है, जिससे चयनशीलता में योगदान मिलता है।)

> Soils rich in organic carbon generally require a higher dose of herbicide because organic matter adsorbs/binds herbicide molecules, reducing the amount available in the soil solution for weed uptake.

(जिन मिट्टियों में जैविक कार्बन ज़्यादा होता है, उनमें आमतौर पर शाकनाशी की ज़्यादा मात्रा की ज़रूरत होती है, क्योंकि जैविक पदार्थ शाकनाशी के अणुओं को सोख लेता है या उनसे जुड़ जाता है, जिससे मिट्टी के घोल में खरपतवार द्वारा सोखे जाने के लिए शाकनाशी की मात्रा कम हो जाती है।

Degradation Rates (अपघटन दरें):- Microbial activity in the soil can break down herbicides. If one plant species is more exposed to degraded, non-toxic compounds due to its location or soil conditions, selectivity can be achieved.

(मृदा में सूक्ष्मजीव शाकनाशियों को तोड़ सकते हैं। यदि एक पौधा प्रजाति अपनी स्थिति या मिट्टी की परिस्थितियों के कारण टूटे हुए, गैर-विषाक्त यौगिकों के संपर्क में अधिक है, तो चयनशीलता प्राप्त की जा सकती है।)

Temperature and Humidity (तापमान और आर्द्रता):- These can influence herbicide uptake and metabolism, leading to variable effects on different plants.

(ये शाकनाशी के अवशोषण और उपापचय को प्रभावित कर सकते हैं, जिससे विभिन्न पौधों पर उनके प्रभाव में भिन्नता आ सकती है।)

Chemical Structure of the Herbicide (शाकनाशी की रासायनिक संरचना):- The design of the herbicide molecule itself can be tailored for selectivity. For example, certain herbicides have structures that are specifically activated within the target weed's physiological conditions, while the crop lacks the necessary pathways for activation.

(शाकनाशी अणु की संरचना को चयनशीलता के लिए विशेष रूप से तैयार किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, कुछ शाकनाशियों की संरचना इस तरह से होती है कि वे लक्षित खरपतवार की विशिष्ट कार्यिकीय परिस्थितियों में सक्रिय होते हैं, जबकि फसल में सक्रियण के लिए आवश्यक मार्ग नहीं होते।)

Practical Examples of Selectivity (चयनशीलता के प्रायोगिक उदाहरण):-

Glyphosate (Non-selective) [ग्लाइफोसेट (गैर-चयनात्मक)]:- Targets the shikimic acid pathway, which is found in most plants. It’s effective for total weed control but lacks selectivity, so it is often used before planting crops or in genetically modified crops like glyphosate-resistant soybeans.

(यह शिकीमिक अम्ल पथ को निशाना बनाता है, जो अधिकांश पौधों में पाया जाता है। यह सभी प्रकार के खरपतवारों के पूर्ण नियंत्रण के लिए प्रभावी है लेकिन इसमें चयनशीलता की कमी होती है, इसलिए इसका उपयोग फसल बोने से पहले या जीन संवर्धित फसलों जैसे ग्लाइफोसेट-प्रतिरोधी सोयाबीन में किया जाता है।)

Atrazine (Selective) [एट्राजीन (चयनात्मक)]:- Used in cornfields because it targets weeds that are sensitive to its photosynthesis-inhibiting action, but corn can metabolize it into non-toxic forms.

(यह मक्का के खेतों में उपयोग किया जाता है क्योंकि यह प्रकाशसंश्लेषक-रोधक क्रिया के माध्यम से संवेदनशील खरपतवारों को निशाना बनाता है, जबकि मक्का इसे गैर-विषाक्त रूपों में बदल सकता है।)

2,4-D (Selective) (चयनात्मक):- It is a synthetic auxin that targets broadleaf weeds and is used in grass crops like wheat and maize, which have a higher tolerance to its effects.

(यह एक सिंथेटिक ऑक्सिन है जो चौड़ी पत्ती वाले खरपतवारों को निशाना बनाता है और गेहूँ और मक्का जैसी घास की फसलों में उपयोग किया जाता है, जो इसके प्रभावों के प्रति अधिक सहनशील होती हैं।)