除草劑禾草靈對水稻與藍藻的對映選擇性毒理研究.pdf

1、芳氧苯氧丙酸類除草劑目前大部分以外消旋形式廣泛使用，其作用機理、環(huán)境風險的研究都是從外消旋體層面、針對靶標生物展開的。手性除草劑在對映體水平上，對非靶標生物的毒理與環(huán)境風險知之甚少。研究手性除草劑對映體水平上的生態(tài)毒理和環(huán)境行為，以最大限度的減緩、控制或修復農(nóng)藥殘留物對生態(tài)系統(tǒng)的影響，對手性農(nóng)藥的合理使用和正確評價生態(tài)安全均有重要的意義。
　　 本文基于目前手性除草劑禾草靈的手性生態(tài)效應研究，選用了水稻、藍藻為模式植物（水稻為非

2、靶標有益植物，藍藻為非靶標有害植物），分別從生長影響如EC50、植物生理如光合作用、細胞形態(tài)變化、藍藻群落變化、氧化損傷、藻毒素釋放等方面，闡述了禾草靈對植物的對映選擇性毒性。另一方面，植物對禾草靈的降解也進行了初步探討。
　　 禾草靈酸對非靶標植物產(chǎn)生了對映選擇性毒性。Rac-，R-，S-禾草靈酸對水稻幼苗的EC50結(jié)果表明，對根，R-禾草靈酸比S-禾草靈酸毒性更大；而對葉，S-禾草靈酸比R-禾草靈酸毒性更大。根比葉更敏感。希

3、爾反應活力同樣說明了兩個對映體對葉綠體產(chǎn)生不同的影響。
　　 在水稻根系中三種化合物的降解表現(xiàn)出了不同的特性。降解特性與化合物的毒性存在著一定的聯(lián)系。不同濃度的化合物在水稻根系中的降解半衰期差異不明顯。
　　 在實驗室濃度設置下，各種形式的禾草靈酸對銅綠微囊藻的生物量呈現(xiàn)一定的表觀刺激作用，但從蛋白含量的先增后減、藻的顏色由原來的藍綠色逐漸變?yōu)辄S綠色，我們初步判定這種刺激并不是正面刺激，生物量的增加可能是由一些不正常的細

4、胞所組成的。群體現(xiàn)象的發(fā)生表明禾草靈對銅綠微囊藻產(chǎn)生了一定的毒性，藻細胞形成群體能夠更有效地抵御逆境環(huán)境，更大可能的增加存活率。電鏡照片說明了細胞內(nèi)細胞器的變化，細胞發(fā)生程序性死亡。幾種化合物的毒性排序為rac-禾草靈酸>禾草靈酯＞R禾草靈酸>S-禾草靈酸。
　　 對于另外三種芳氧苯氧羧酸類除草劑，同樣觀察到細胞密度與蛋白含量之間的不統(tǒng)一現(xiàn)象。這一類除草劑在環(huán)境中對非靶標有害植物藍藻產(chǎn)生了很大的影響，并且存在手性差異，有必要對它

5、們進行關注和研究。
　　 從ROS和MDA結(jié)果來看，禾草靈對銅綠微囊藻產(chǎn)生了氧化脅迫，但在兩天內(nèi)還沒有表現(xiàn)出氧化損傷（從SOD結(jié)果來看），這跟化合物的濃度和作用時間有一定的關系。在處理短期內(nèi)，刺激了SOD的增加，可能是短期的氧化脅迫導致了SOD的早期增加。當氧化脅迫的增加破壞了抗氧化系統(tǒng)清除自由基的能力，細胞生理過程就會遭到破壞，導致細胞凋亡(PCD)或壞死。在同樣濃度(5mg/L)下，rac-禾草靈酸對細胞的破壞最大，其次是R

6、-禾草靈酸，再次是S-禾草靈酸，最后是禾草靈酯。Rac-禾草靈酸導致細胞氧化脅迫增加，部分細胞壞死，部分發(fā)生PCD，而其他三個化合物則促使細胞發(fā)生PCD。氧化損傷在細胞凋亡的過程中起到一定的促進作用。幾種化合物對銅綠微囊藻的損傷程度為rac-禾草靈酸>R-禾草靈酸>S-禾草靈酸>禾草靈酯。
　　 在5mg/L各種形式的禾草靈的處理下，藻毒素MC-LR的含量影響以及隨時間的變化結(jié)果表明，禾草靈在一定程度上影響了MC-LR的合成與釋

7、放，兩個對映體之間存在著差異，R-禾草靈酸比S-禾草靈酸刺激效應更強，時間更早。藻外釋放的實驗數(shù)據(jù)表明，rac-禾草靈酸的影響較大，并且刺激產(chǎn)生的MC-LR含量很高。藻內(nèi)含量幾種化合物差別不明顯，但與空白之間差異顯著?？偭可蟻砜矗琑-禾草靈酸刺激最顯著。
　　 結(jié)合禾草靈的有效除草形式R-禾草靈酸，和我們的實驗結(jié)果，R-禾草靈酸雖然是有效的除草形式，但它同時對環(huán)境中的藍藻毒性也更強，在藍藻很容易爆發(fā)的今天，單一使用R-禾草靈酸可