近年来,随着全球公众环境保护意识的普遍增强,长期大量使用化学除草剂所带来的生态环境和人类健康问题,越来越受到关注。因此,来源广泛、化学结构新颖、作用靶点独特、高效、低毒、环境友好的生物源除草剂受到了广泛关注,成为未来除草剂发展的主要方向。此外,以天然产物为先导化合物,进一步进行分子结构修饰,仿生合成更多的高活性化合物是新型除草剂开发的重要思路。天然产物棒曲霉素（Patulin,PAT）又称展青霉素、展青霉毒素、珊瑚青霉素等,是青霉属、裸囊菌属、曲霉属和丝衣霉属中某些真菌产生的内酯代谢产物。目前,关于棒曲霉素的研究主要集中在其杀菌杀虫功能方面。研究表明棒曲霉素是一种广谱性的杀虫剂,同时,对一些真菌和细菌具有灭杀或抑制作用。然而,关于棒曲霉素除草活性的研究和报道较少。本研究将对棒曲霉素的除草活性进行系统性的评价,并对其作用靶点进行研究,为将来将其开发为生物源除草剂提供理论支持。首先,利用离体叶片针刺法和盆钵试验对棒曲霉素进行杀草谱检测和作物安全性检测。利用针刺法和盆钵药效试验发现棒曲霉素具有广谱性,尤其是对禾本科和菊科杂草致病性明显并且作用迅速。在400 ppm浓度下,对牵牛、柔枝莠竹、紫茎泽兰的防效超过90%。作物安全性检测表明,棒曲霉素对于主要粮食作物水稻、小麦、玉米和经济作物棉花和桑安全,但对烟草和大豆有较为明显的致病性。为了进一步探究棒曲霉素对植物光合作用的影响,叶绿素荧光技术和氧电极等生理生化方法被应用。结合叶绿素荧光成像（Imaging-PAM）结果、快速叶绿素荧光OJIP曲线以及JIP-test分析发现:棒曲霉素的处理,使原来典型的OJIP曲线的J点出现了大幅度的快速上升,荧光参数VJ有明显的上升,同时所有与电子传递（ET）有关的参数如φEo、ΨEo等出现了明显的降低,PSⅡ的综合性能指数PIabs显著下降。这样的结果表明,棒曲霉素主要抑制了 PSⅡ受体侧电子向质体醌QA以后的部位传递。氧电极的结果进一步证明了这个结论,棒曲霉素对PSI电子传递活性没有影响,主要抑制了PSⅡ受体侧电子从QA到QB的传递,对PSⅡ电子传递活性的半抑制浓度为2.24 μM,是一个优秀的天然光合作用抑制剂。最后,利用Discovery Studio软件对棒曲霉素与紫茎泽兰D1蛋白之间的互作进行分析,通过同源建模构建了毒素与靶点D1蛋白相互绑定的分子模型。该模型显示,棒曲霉素能与PSⅡ的D1蛋白相结合,通过其五元环上的羰基氧与D1上252位组氨酸残基（HIS-252）形成氢键。进一步分析表明,棒曲霉素五元环是主要活性中心,对六元环羟基位、或者六元环双键进行修饰,有可能获得绑定更为牢固、活性更高的棒曲霉素衍生物,特别是延长六元环羟基上取代基的碳链长度,可以极大的增大二者结合能。总之,本文评估了棒曲霉素的杀草谱、作物安全性,明确了其作用靶点,发现其是一个新的天然PSⅡ抑制剂,有潜力开发为防除水稻、小麦、玉米、棉花、桑树田和非耕地中的阔叶杂草、禾本科以及莎草的生物源除草剂。