異丙甲草胺對玉米和水稻生態(tài)毒性的手性差異性研究.pdf

1、x50目前使用的農(nóng)藥中有40％是手性化合物，隨著結(jié)構(gòu)更復(fù)雜化合物的投入使用，這個(gè)比例呈現(xiàn)不斷上升的趨勢。盡管手性農(nóng)藥的使用正日益受到人們的重視，但手性農(nóng)藥進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)后所表現(xiàn)出的對映體選擇性行為，還未得到廣泛的認(rèn)識。
　　 異丙甲草胺是一種具有高選擇性的酰胺類除草劑，含有兩個(gè)R異構(gòu)體和兩個(gè)R-異構(gòu)體，其除草活性來自S-對映體，R-對映體致突變，目前S型異丙甲草胺已逐步取代外消旋體。本論文通過研究手性農(nóng)藥rac-和S-異丙甲草胺對

2、玉米(掖單13)和水稻(Ⅱ優(yōu)92)的手性差異性，以期從對映體水平上研究生態(tài)系統(tǒng)中手性農(nóng)藥的環(huán)境行為，對于合理使用和評價(jià)手性農(nóng)藥的生態(tài)安全性提供理論依據(jù)。
　　 經(jīng)不同濃度的rac-及S-異丙甲草胺浸種的玉米和水稻種子，種子發(fā)芽率隨除草劑濃度升高而降低，種子發(fā)芽時(shí)間推遲且芽長較對照比要短。比較rac-及S-異丙甲草胺對玉米和水稻根長和莖長的IC50,5d，可以看出玉米和水稻的根部對rac-及S-異丙甲草胺較敏感，水稻對rac-及S

3、-異丙甲草胺比較敏感，玉米的根長IC50.5d約是水稻的2倍，莖長約是7-8倍。觀察受毒害作用的玉米和水稻幼苗，rac-及S-異丙甲草胺抑制主根及莖的伸長，側(cè)根和根毛的生長也受到不同程度的抑制作用，且同濃度下S-異丙甲草胺毒性較大。對玉米和水稻幼苗光合作用的影響表現(xiàn)在隨rac-及S-異丙甲草胺濃度升高玉米和水稻的希爾反應(yīng)活性降低，且同濃度下S-異丙甲草胺抑制作用較大。
　　 在rac-及S-異丙甲草胺的脅迫作用下，低濃度的rac

4、-異丙甲草胺處理對玉米和水稻根系活力有激活作用，激活率分別為14.5％和22.6％，其余都表現(xiàn)為抑制作用，隨著濃度的增大，根系活力逐漸減弱。玉米和水稻根系的質(zhì)膜透性隨著處理濃度的增大而增大。觀察水稻幼苗根尖細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，rac-及S-異丙甲草胺會(huì)破壞水稻根尖細(xì)胞結(jié)構(gòu)，3.1μmol/L處理細(xì)胞有輕微質(zhì)壁分離現(xiàn)象，線粒體基粒減少，基粒分布紊亂，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)兩端腫脹，核糖體脫落，高爾基體輕微腫脹，兩端小泡崩解（在S-異丙甲草胺處理組中較顯著）

5、；12.4μmol/L處理細(xì)胞壁降解，核膜破裂，核仁消失，線粒體和高爾基體等細(xì)胞器崩解。
　　 由玉米和水稻根中的抗氧化酶系SOD、POD和CAT的活性實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出，經(jīng)18.6μmol/L的rac-異丙甲草胺處理的玉米根中的SOD和POD活性及經(jīng)1.55μmol/L和3.1μmol/L的rac-異丙甲草胺處理的水稻根中的POD活性表現(xiàn)為激活作用，其余都表現(xiàn)為不同程度的抑制作用。三個(gè)濃度下三種酶活性均表現(xiàn)為rac-異丙甲草胺處

6、理高于S-異丙甲草胺處理。Rac-及S-異丙甲草胺對玉米葉細(xì)胞細(xì)胞器葉綠體、線粒體和細(xì)胞質(zhì)中三種酶的活性均表現(xiàn)為不同程度的誘導(dǎo)作用。除葉綠體中低濃度處理的POD和CAT活性rac-異丙甲草胺處理高于S-異丙甲草胺處理，其余各組都是S-異丙甲草胺處理酶活性高于rac異丙甲草胺處理。通過測定玉米和水稻莖和根中的MDA含量，經(jīng)過rac-和S-異丙甲草胺處理過的玉米和水稻根中的MDA含量主要表現(xiàn)為隨濃度增加逐漸增大，而莖中的MDA含量表現(xiàn)低濃度

7、顯著增加，隨著濃度的增加MDA含量有所恢復(fù)。
　　 忽略容器的吸附作用，扣除異丙甲草胺的光解作用，在18.6μmol/L、37.2μmol/L和74.4μmol/L三種濃度下，S-異丙甲草胺在玉米根系的消解速率快于rac-異丙甲草胺。74.4μmol/L處理時(shí)降解半衰期為169h和164.8h，分別是18.6μmol/L時(shí)的2.10和2.73倍。采用液相色譜．質(zhì)譜聯(lián)用，發(fā)現(xiàn)rac-及S-異丙甲草胺在玉米根系中的代謝產(chǎn)物是一致的，