新烟碱类杀虫剂对蚯蚓毒性及作用机制研究

发布时间：2017-07-05 23:12

  本文关键词：新烟碱类杀虫剂对蚯蚓毒性及作用机制研究

  更多相关文章： 新烟碱类农药 蚯蚓 急慢性毒性 氧化应激 DNA损伤 基因表达 组织损伤

【摘要】：新烟碱类杀虫剂具有独特的作用机制,其作用靶点为乙酰胆碱受体(nAChRs),可有效防治同翅目、鞘翅目、双翅目,鳞翅目等害虫,具有良好的杀卵、杀幼虫活性,既可用于茎叶处理、也可用于土壤、种子处理,而且与有机磷、氨基甲酸酯和拟除虫菊酯类等杀虫剂不存在交互抗性。 新烟碱类杀虫剂一般对鸟类、鱼类、哺乳动物毒性低,但是对蚯蚓和蜜蜂都有较高的毒性。蚯蚓作为土壤生态系统中一种重要动物,是生态环境安全评价的一个重要指标。本论文结合了形态学、生物化学和分子生物学手段,研究了六种新烟碱类杀虫剂对蚯蚓的影响,从而揭示其毒性机制,为新农药的创制、科学使用及新烟碱类农药安全评价提供科技支撑： 1.新烟碱类杀虫剂对蚯蚓急性毒性和慢性毒性 采用人工土壤法测定了吡虫啉、啶虫脒、烯啶虫胺、噻虫胺、噻虫啉和戊吡虫胍对蚯蚓的急性毒性,14d-LC50值分别为13.05mg/kg、2.69mg/kg、4.34mg/kg、0.93mg/kg、2.68mg/kg和100mg/kg,急性毒性试验结果表明,吡虫啉、啶虫脒、烯啶虫胺、噻虫胺、噻虫啉对蚯蚓为高毒,戊吡虫胍为低毒,其中噻虫胺毒性最高；56d生殖毒性结果显示,56d蚓茧半数孵化率EC50分别为0.954mg/kg、0.318mg/kg、0.261mg/kg、0.368mg/kg、0.202mg/kg、100mg/kg,产茧量、产茧数、茧重都明显低于对照；试验结果表明,戊吡虫胍对蚯蚓生殖影响最小,而其他几种农药对生殖影响较大；六种新烟生长发育试验结果显示这六种新烟碱类农药对蚯蚓体重都有不同程度的影响,随着时间的延长,其影响逐渐增强。 2.新烟碱类杀虫剂对蚯蚓乙酰胆碱酯酶(AChE)、超氧化歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的影响 蚯蚓暴露于不同浓度新烟碱类杀虫剂中21天。分别在暴露后3d,7d,14d和21d时测定三种酶的活性。试验结果表明,六种新烟碱类杀虫药剂除噻虫胺外,在暴露前期都对AChE表现出显著抑制,1.0mg/L吡虫啉、啶虫脒、烯啶虫胺和噻虫啉处理,蚯蚓体内的AChE的活性显著下降；同时新烟碱类杀虫剂对蚯蚓SOD和CAT表现出显著激活作用,但随着暴露时间的延长,酶活恢复至对照水平。蚯蚓暴露含有戊吡虫胍的人工土壤中,SOD和CAT活性先上升后下降,暴露21d恢复至对照水平；当戊吡虫胍浓度50mg/kg和100mg/kg蚯蚓在暴露3d后,AChE活性下降。 3.新烟碱类杀虫剂对蚯蚓DNA损伤作用 采用人工土壤法对蚯蚓进行药剂处理21d,通过单细胞凝胶电泳技术(SCGE)研究吡虫啉、噻虫啉和戊吡虫胍三种新烟碱类杀虫剂对蚯蚓体腔细胞DNA的损伤。结果显示：吡虫啉、噻虫啉处理蚯蚓后,尾距、尾部DNA百分含量和尾长随暴露剂量的增加逐渐加强,呈现良好的剂量—效应关系；而戊吡虫胍在100mg/kg下对蚯蚓体腔细胞DNA没有影响。 4.新烟碱类杀虫剂对蚯蚓AChE、 SOD和CAT基因表达量的影响 为进一步研究新烟碱类杀虫剂对蚯蚓相关酶的影响,将蚯蚓暴露于1.0mg/kg的人工土壤中。分别在暴露后3d、7d、14d和21d天时检测与AChE、 SOD和CAT相关的7个基因的表达水平。基因表达结果发现,蚯蚓暴露3天、7天、14天和21天时,和神经系统有关的乙酰胆碱酯酶(AChE)相关基因EW1_F1P04_C04(F1P04)、 EW1_F1P10_E08(F1P10)和EW1_F2P14_D06(F2P14)均表现出显著下降；Ca2+通道有关的基因Lr_PAHCF_64C08(64C08)暴露3天和21天后表现出显著下降；信号传导相关基因EW1_F1P07_H02(F1P07)在7天和21天表现出显著地上调。但是随着暴露时间延长,其下调作用逐渐减弱；SOD和CAT相关的基因表现出明显上调,暴露14天和21天后CAT基因表现出明显上调,其中烯啶虫胺对CAT基因的表达量在21天时影响最明显；不同新烟碱类农药在不同的暴露时间均导致SOD基因的表达量的上调,其中,戊毗虫胍对SOD基因表达量的影响最为明显。 5.新烟碱类杀虫剂对蚯蚓组织损伤作用 将蚯蚓暴露在不同浓度的吡虫啉、啶虫脒、烯啶虫胺、噻虫胺、噻虫啉和戊吡虫胍人工土壤中14d,通过组织切片电镜观察研究新烟碱类杀虫剂对蚯蚓表皮和中肠细胞的影响。结果显示,吡虫啉、啶虫脒、烯啶虫胺、噻虫胺和噻虫啉对蚯蚓表皮产生了一定的损伤。相比于其他几种农药,啶虫脒对表皮和中肠的影响最为明显,在0.025mg/kg时就已经出现病变,在0.5mg/kg时,表皮和中肠细胞就已经出现裂解情况。同时戊吡虫胍对蚯蚓的表皮和中肠的影响相对较弱,在100mg/kg时表皮和中肠才出现病变。
【关键词】：新烟碱类农药 蚯蚓 急慢性毒性 氧化应激 DNA损伤 基因表达 组织损伤
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S481.1
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-7
• 目录7-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 农药对土壤环境的危害10-17
• 1.2 新烟碱类杀虫剂概况17-21
• 1.3 研究意义、主要内容及技术路线21-22
• 第二章 新烟碱类杀虫剂对赤子爱胜蚯蚓急性毒性22-27
• 2.1 实验材料、仪器和试剂22-23
• 2.2 实验方法23-25
• 2.3 实验结果25
• 2.4 讨论25-27
• 第三章 新烟碱类杀虫剂对蚯蚓的慢性毒性27-35
• 3.1 试验材料、仪器和试剂27
• 3.2 实验方法27-29
• 3.3 实验结果29-32
• 3.4 讨论32-35
• 第四章 新烟碱类杀虫剂对蚯蚓DNA损伤35-43
• 4.1 实验材料、仪器和试剂35-36
• 4.2 实验方法36-39
• 4.3 实验结果39-41
• 4.4 讨论41-43
• 第五章 新烟碱类杀虫剂对蚯蚓乙酰胆碱酯酶(AChE)和抗氧化酶的影响43-62
• 5.1 实验材料、仪器和试剂43-44
• 5.2 试验方法44-48
• 5.3 试验结果48-60
• 5.4 讨论60-62
• 第六章 新烟碱类杀虫剂对蚯蚓AChE、SOD和CAT相关基因表达量的影响62-77
• 6.1 试验材料、仪器和试剂62-63
• 6.2 实验方法63-67
• 6.3 试验结果67-75
• 6.4 讨论75-77
• 第七章 新烟碱类杀虫剂对蚯蚓组织的影响77-88
• 7.1 试验材料、仪器和试剂77-78
• 7.2 实验方法78-80
• 7.3 实验结果80-86
• 7.4 讨论86-88
• 第八章 讨论和结论88-91
• 8.1 讨论88-89
• 8.2 结论89-91
• 第九章 创新点及展望91-92
• 9.1 创新点91
• 9.2 展望91-92
• 参考文献92-104
• 致谢104-105
• 附录105-109
• 附表1 急性毒性药剂浓度分析结果105-106
• 附表2 慢性毒性药剂浓度分析结果106-109
• 作者简介109-110

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张遵真,衡正昌;甲醛和丝裂霉素C的DNA交联作用研究[J];癌变.畸变.突变;2001年02期

2 袁方曜,王玢;有机磷污染农田中蚯蚓的生物指示研究[J];山东农业科学;2004年02期

3 胡玲;林玉锁;;呋喃丹对赤子爱胜蚓体内蛋白含量、SOD和TChE活性的影响[J];安徽农业科学;2006年13期

4 李霞;潘开文;高平;王进闯;蔡登高;;农药对土壤微生物和酶活性的影响[J];安徽农业科学;2007年21期

5 李贵;吴竞仑;;除草剂对作物生理生化指标的影响[J];安徽农业科学;2007年29期

6 傅丽君;赵士熙;王海;杨文金;;4种农药对土壤微生物呼吸及过氧化氢酶活性的影响[J];福建农业大学学报;2005年04期

7 贾桂芳,王秋霞,孙英,周志强;吡虫啉与脱氧核糖核酸相互作用机理及其影响因素[J];环境化学;2005年04期

8 宋玉芳,周启星,宋雪英,张薇,孙铁珩;土壤整体质量的生态毒性评价[J];环境科学;2005年01期

9 孔志明,张国栋,孙立伟,刘征涛;环境内分泌干扰物诱发小鼠睾丸细胞DNA损伤的研究[J];环境污染与防治;2002年02期

10 刘文丽;徐冬梅;刘惠君;刘广深;;异丙甲草胺对蚯蚓体重及酶活性的影响[J];环境科学学报;2007年12期

，

本文编号：523952