近年来，农药在农业生产中的应用日益广泛，随之引发的农药残留问题也日趋严重。农药残留不仅直接影响着农产品的品质安全，也可以通过环境因素进入生物体并产生毒性作用。DNA作为承载生物体遗传信息的物质基础，是多种农药小分子造成基因损伤的作用标靶。因此，研究农药分子与DNA的作用机制具有十分重要的意义。本论文采用紫外–可见吸收光谱，荧光光谱，圆二色谱以及红外光谱等多种光谱学技术并结合化学计量学和分子模拟技术，在人体生理酸度条件下(pH7.4)，研究了4种在农业生产中广泛使用的农药与小牛胸腺DNA的相互作用机制，为农药的潜在致癌致畸性评估提供了重要依据，对于高效低毒新型农药的设计与开发有重要指导意义。本人的主要研究内容及结果如下：1.简述DNA的结构及生理特性，介绍农药与DNA相互作用研究的手段，方法及发展现状。2.在生理酸度条件下(pH7.4)，采用紫外–可见吸收光谱法、荧光光谱法、圆二色谱法(CD)及傅里叶红外光谱法(FT–IR)，并结合粘度实验和熔点测量技术，研究了除草剂利谷隆与小牛胸腺DNA(ctDNA)的相互作用。发现利谷隆可以置换出嵌入ctDNA中的亚甲基蓝，增大ctDNA的熔点和粘度，表明二者发生了嵌插作用。利谷隆引起ctDNA的CD光谱收缩，表明ctDNA发生了B构象向C构象的转变；红外光谱分析结果表明，嵌入ctDNA双链的利谷隆芳环主要作用于鸟嘌呤(G)、腺嘌呤(A)两碱基。3.构建多种光谱学技术并结合化学计量学多元曲线分辨–交替最小二乘法(MCR–ALS)、分子模拟以及DNA熔点和粘度测量的方法体系，深入探测了杀虫剂氯菊酯(PE)与ctDNA的相互作用机理。利用MCR–ALS解析PE与ctDNA相互作用的扩展荧光和紫外光谱矩阵，获得了PE，ctDNA以及ctDNA–PE3种组分的纯光谱信号和反应过程中3种组分的浓度变化，从而可实现对PE与ctDNA作用进程的定量监测。ctDNA能够降低PE的共振散射信号，抑制KI对PE的荧光猝灭作用，同时PE能够显著增加ctDNA的粘度，以上结果表明，PE分子能够嵌入到ctDNA的碱基对中。FT–IR光谱分析结果显示，PE能够优先结合于ctDNA的G–C碱基对之间，且该实验结果得到了分子模拟结果的证实。获得的热力学参数表明，氢键与范德华力是PE与ctDNA结合反应的主要驱动力。4.在pH7.4缓冲溶液中，利用光谱学、化学计量学以及分子模拟技术，研究了杀虫剂啶虫脒(ACT)与ctDNA的结合性质和结合模式。ctDNA能够以静态方式猝灭ACT的荧光，且疏水作用在该结合过程中起到主要驱动作用。利用MCR–ALS分析扩展的紫外–可见吸收光谱，得到ACT与ctDNA反应过程中3种主要组分(ACT，ctDNA，ctDNA–ACT复合物)的纯光谱图以及浓度变化趋势图以实现ctDNA–ACT相互作用的定量检测。ACT能够增加ctDNA的熔点，降低ctDNA粘度，表明ACT以部分嵌插方式与ctDNA发生结合作用。根据圆二及红外光谱分析结果，ACT更倾向于与ctDNA的G–C碱基对结合并诱导ctDNA由B构象向A构象转变。5.采用多种光谱学技术并结合平行因子分析(PARAFAC)以及分子模拟技术，在生理酸度条件下(pH7.4)研究了ctDNA与除草剂戊炔草胺(PRO)的作用机制。ctDNA能够猝灭PRO的内源荧光，且疏水作用力为主要反应驱动力。PRO能够增加ctDNA的熔点及粘度，PARAFAC分解PRO与嵌插剂吖啶橙(AO)竞争结合ctDNA反应的三维荧光光谱，得到了体系中主要反应组分PRO，ctDNA及ctDNA–PRO复合物的浓度变化及其荧光光谱曲线，上述结果表明ctDNA与PRO以嵌插方式结合。PRO与ctDNA结合引起ctDNA由B构象向A构象转变且A–T碱基对是PRO的主要结合位点。