Rac-異丙甲草胺及其S-對(duì)映體的生態(tài)毒性作用的手性差異性研究.pdf

1、手性農(nóng)藥的廣泛使用，使其不可避免地進(jìn)入到生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中。手性農(nóng)藥的各對(duì)映體在生物過(guò)程中存在著較大的差異性，表現(xiàn)出不同的生態(tài)毒性。由手性農(nóng)藥對(duì)映體所引發(fā)的環(huán)境安全行為和手性選擇性的生態(tài)毒性效應(yīng)已成為一個(gè)全球關(guān)注的新問(wèn)題。
　　 異丙甲草胺是一種廣泛使用的酰胺類除草劑，含有兩個(gè)R-異構(gòu)體和兩個(gè)S-異構(gòu)體，其除草活性主要來(lái)自S-對(duì)映體，R-對(duì)映體具有致突變作用。本文通過(guò)研究Rac-異丙甲草胺(Racmt)和S-異丙甲草胺(Smt)對(duì)玉

2、米(掖單13，Zea mays)和水稻(II優(yōu)92，Oryza sativa)兩種作物的植物生理、酶活性和細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的影響，以期評(píng)價(jià)這種手性農(nóng)藥對(duì)這兩種廣泛種植的農(nóng)作物的影響的手性差異性。由于異丙甲草胺的大量使用使得異丙甲草胺能夠在地表水和地下水中被檢測(cè)到，而其對(duì)水生生物及生態(tài)系統(tǒng)的影響還缺乏相應(yīng)的研究，通過(guò)選用蛋白核小球藻(Chlorellapyrenoidosa)測(cè)定其手性對(duì)映體的急性毒性濃度，觀察Racmt和Smt對(duì)藻的酶活性和

3、細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的影響，以期評(píng)價(jià)這種手性農(nóng)藥對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)的手性差異性影響。通過(guò)研究Racmt和Smt對(duì)陸地和水體不同生物的影響分析，從而為評(píng)價(jià)這種手性農(nóng)藥的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)提供相關(guān)的理論依據(jù)。
　　 通過(guò)Racmt及Smt對(duì)水稻和玉米的EC50的比較表明水稻對(duì)Racmt和Smt比較敏感，其EC50，96h分別是12.32μM、9.44μM，玉米的EC50，96h是水稻的60多倍，分別是782.73μM、755，98μM，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了田間使用

4、的濃度范圍。觀察受藥害作用的玉米和水稻幼苗，Racmt及Smt抑制主根伸長(zhǎng)、側(cè)根生長(zhǎng)、抑制莖的生長(zhǎng)、降低葉綠素含量等。Racmt與Smt相比，同濃度的Racmt的毒性作用低于Smt的毒性作用。測(cè)定植物體內(nèi)酶POD、SOD、CYP2E1、GSH和GST的活性，經(jīng)過(guò)Racmt和Smt處理過(guò)的玉米和水稻幼苗中的酶活性主要表現(xiàn)為誘導(dǎo)作用，除Racmt處理后的玉米中SOD的活性高于相應(yīng)的Smt處理組活性，其他各組都是Smt處理的酶活性高于Racm

5、t處理組。觀察水稻幼苗細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，Racmt和Smt會(huì)破壞水稻幼苗的葉綠體和線粒體，使得葉綠體的片層結(jié)構(gòu)稀疏，基質(zhì)減少，葉綠素含量降低，線粒體嵴粒紊亂，甚至內(nèi)膜消解出現(xiàn)空洞(在Smt處理組中較顯著)等，在Racmt處理組中還觀察到高爾基復(fù)合體兩端腫大，Racmt和Smt處理組中的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)有些輕微的膨脹，這可能與其中的分泌物的合成或傳輸受Racmt對(duì)蛋白核小球藻的24h、48h、72h和96h的EC50分別是0.196、0.241

6、、0.177和0.152 mgL-1，相應(yīng)的Smt的ECso分別是0.116、0.106、0.081和0.068mgL-1，EC50值顯示了Smt比Racmt對(duì)蛋白核小球藻的急性毒性大。Racmt處理的藻的96h的葉綠素α和葉綠素b的濃度都比相應(yīng)的Smt濃度高。另外，這種手性農(nóng)藥的高濃度會(huì)顯著的抑制過(guò)氧化氫酶的活性。透射電子顯微電鏡(TEM)觀察發(fā)現(xiàn)農(nóng)藥處理的藻都有質(zhì)壁分離現(xiàn)象，并且在葉綠體中聚集了許多淀粉粒，在胞質(zhì)中有一些脂質(zhì)小滴和一