手性除草劑異丙甲草胺對斜生柵藻的毒理機(jī)制研究.pdf

1、手性農(nóng)藥的使用與環(huán)境安全已成為一個新的研究熱點(diǎn)。本文從對映體水平上研究了酰胺類除草劑Rac-和S-異丙甲草胺對斜生柵藻的急性毒性和斜生柵藻的氧化應(yīng)激反應(yīng)來說明兩者毒性的立體選擇性差異,并通過葉綠素含量和藻細(xì)胞膜的通透性的影響以及細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的觀察進(jìn)一步探討了Rac-和S-異丙甲草胺對斜生柵藻的立體選擇性毒性作用機(jī)制,為手性農(nóng)藥的生產(chǎn)和合理使用、手性農(nóng)藥的生態(tài)風(fēng)險性評估提供理論依據(jù)。
　　 異丙甲草胺對斜生柵藻的急性毒性影響研究結(jié)

2、果表明:從整體而言,異丙甲草胺對斜生柵藻的急性毒性與除草劑的暴露濃度與時間呈正相關(guān);處理初期,低濃度(＜0.15mg/L)Rac-和S-異丙甲草胺對斜生柵藻的生長抑制較低,甚至有一定的刺激生長作用,隨著暴露時間的延長至48h,刺激作用表現(xiàn)更為明顯,0.05mg/L Rac-和S-異丙甲草胺的刺激作用分別為11.7％和14.6％,表明斜生柵藻在低濃度異丙甲草胺脅迫下有一定的恢復(fù)能力;但隨后抑制率增大,說明毒性增強(qiáng);比較Rac-和S-異丙甲

3、草胺的毒性差異,ET(enantioselective toxicity)值均大于1,說明兩者對斜生柵藻的急性毒性存在立體選擇性差異,毒性主要來自S-異丙甲草胺,隨著時間變化毒性差異沒有明顯改變。
　　 研究了異丙甲草胺暴露96h時對斜生柵藻的氧化脅迫和損傷,發(fā)現(xiàn)異丙甲草胺能顯著增加斜生柵藻細(xì)胞內(nèi)的ROS含量,尤其是S-異丙甲草胺處理組,分別是Rac-異丙甲草胺的0.74倍(0.05mg/L)、1.92倍(0.1mg/L)、8.

4、31倍(0.2mg/L)和1.08倍(0.3mg/L);除草劑脅迫下,低濃度時Rac-和S-異丙甲草胺藻細(xì)胞內(nèi)SOD和CAT酶活性被不同程度地激活,其中0.2mg/L Rac-和S-異丙甲草胺SOD酶活性分別是對照的1.58和3.18倍;CAT酶活性分別是對照的2.14和3.10倍,說明斜生柵藻對除草劑異丙甲草胺產(chǎn)生了氧化應(yīng)激反應(yīng)且存在立體選擇性差異;但隨著除草劑濃度的增大(0.3mg/L),藻細(xì)胞內(nèi)酶活性呈現(xiàn)下降趨勢,但ROS含量仍表

5、現(xiàn)為不斷上升趨勢,說明高濃度異丙甲草胺很可能破壞了藻細(xì)胞內(nèi)ROS的平衡,使大量聚積。
　　 此外,96h后異丙甲草胺對斜生柵藻葉綠素含量、細(xì)胞通透性和細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)也存在顯著的影響,與空白組相比,0.3mg/L Rac-異丙甲草胺分別使Chl a和Chl b含量減少了69.4％和79.5％,S-異丙甲草胺分別使減少了94.1％、94.5％,表明斜生柵藻Chl b含量對異丙甲草胺較為敏感,且S-異丙甲草胺對斜生柵藻光合作用影響更大,

6、毒性更強(qiáng);相應(yīng)地,0.3mg/L Rac-和S-異丙甲草胺處理組的藻細(xì)胞通透性分別是對照的6.19和42.5倍,兩者存在顯著的立體選擇性差異(p＜0.05);分析葉綠素含量、細(xì)胞通透性以及生長抑制與ROS含量的相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)均存在較好的線性相關(guān)性;透射電鏡的觀察結(jié)果表明異丙甲草胺對藻細(xì)胞的葉綠體和細(xì)胞膜產(chǎn)生一定的損失,表現(xiàn)為使藻細(xì)胞產(chǎn)生質(zhì)壁分離、葉綠體片層結(jié)構(gòu)變模糊、淀粉粒減少、液泡數(shù)量增多且有黑色物沉積等現(xiàn)象;
　　 本文還研究

7、了具有手性結(jié)構(gòu)的α-和β-環(huán)糊精分別對Rac-和S-異丙甲草胺生物毒性的影響以及環(huán)糊精對異丙甲草胺包合反應(yīng)的物理化學(xué)過程。結(jié)果表明環(huán)糊精能通過與異丙甲草胺產(chǎn)生包合反應(yīng)使毒性增大,α-CD使Rac-和S-異丙甲草胺的96h時的急性毒性分別增大了64.5％和40.9％(96h),β-CD分別使增大了68.0％和41.8％,說明環(huán)糊精對Rac-異丙甲草胺的毒性影響較大,尤其是β-CD;研究異丙甲草胺與環(huán)糊精包合反應(yīng)的平衡常數(shù)(Kd),發(fā)現(xiàn)其大