丁虫腈对映体对蚯蚓毒性差异及其机制的研究

来源 :天津农学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hahabiaoren
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手性农药对映体在非手性环境中有着相似的物理和化学性质,在手性环境下一些手性农药的外消旋体和对映体的生物活性、毒性和环境行为往往会呈现明显差别。把具有手性结构的农药作为一种混合物进行探究可能会造成不准确的环境风险评估。因此,越来越多的学者从手性层面来探究手性农药的毒性机制。本论文从不同方面系统研究了丁虫腈对映体对蚯蚓的毒性机制,旨在为手性农药的利用和开发提供理论支持。主要的研究内容如下:个体水平:采用人工土壤法,测量丁虫腈对映体对蚯蚓的14天半致死浓度,结果为Rac-丁虫腈、R-丁虫腈和S-丁虫腈对赤子爱胜蚓的半致死浓度分别为3633.98 mg/kg、1485.76 mg/kg、4555.86 mg/kg,试验结果显示丁虫腈对映体毒性顺序为:R-丁虫腈>Rac-丁虫腈>S-丁虫腈。细胞水平:采用石蜡切片法和苏木精&伊红(H.E)染色法观察暴露后蚯蚓的组织结构,结果显示,在303.00、454.00、727.00 mg/kg三种剂量水平下,R-(+)-丁虫腈下的蚯蚓细胞组织结构最先受损且受损最为严重,其次为Rac-(±)-丁虫腈,S-(-)-丁虫腈处理下的蚯蚓受损最轻。组织水平:探究丁虫腈对映体对赤子爱胜蚓体内抗氧化酶系及丙二醛的影响,三种药剂在303.00、454.00、727.00 mg/kg三个剂量水平下,蚯蚓体内SOD、CAT、POD和MDA酶活性的均为先受到抑制后被激活,随着暴露时间的延长,又受到抑制而低于对照组水平。三种药剂相比,R-(+)-丁虫腈对三种氧化应激类的酶活性抑制效果显著,其次为Rac-(±)-丁虫腈,而S-(-)-丁虫腈的抑制效果最低。分子水平:采用单细胞凝胶电泳试验(彗星试验)探究了丁虫腈对映体对蚯蚓体腔细胞DNA的损伤,结果表明,随暴露时间的延长和浓度的增大DNA受损情况表现为(Olive尾距、尾长、尾部DNA含量)先增加后降低,14天时值最大,14天之后逐渐减小,并且浓度越高减小的越慢。在三个染毒水平下,三种药剂相比,对蚯蚓的DNA损伤程度为R-(+)-丁虫腈最大,其次为Rac-(±)-丁虫腈,S-(-)-丁虫腈的的损伤最小。基因表达水平:采用qRT-PCR方法测量蚯蚓体内基因表达量的变化,结果表明:氧化应激系统酶系中的SOD和CAT以及控制蚯蚓代谢的TCTP基因表达量呈先增加后下降的趋势,除TCTP基因在28d时三种剂量水平下均低于对照组水平,其他的表达量都高于对照组水平。TCTP和l-r RNA基因表达量下调,低于对照组水平,在S-(-)-丁虫腈处理下蚯蚓的l-r RNA和HSP90基因表达量受到的抑制最小,说明S-(-)-丁虫腈毒性要小于R-(+)-丁虫腈和Rac-(±)-丁虫腈。通过分子学、细胞学和生物学等方法对丁虫腈对映体对蚯蚓的毒性进行系统研究,发现丁虫腈对映体毒性大小为:R-(+)-丁虫腈>Rac-(±)-丁虫腈>S-(-)-丁虫腈。
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