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《浙江工商大学》 2011年
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异丙甲草胺对玉米和水稻生态毒性的手性差异性研究

谢飞  
【摘要】:目前使用的农药中有40%是手性化合物,随着结构更复杂化合物的投入使用,这个比例呈现不断上升的趋势。尽管手性农药的使用正日益受到人们的重视,但手性农药进入生态系统后所表现出的对映体选择性行为,还未得到广泛的认识。 异丙甲草胺是一种具有高选择性的酰胺类除草剂,含有两个R-异构体和两个S-异构体,其除草活性来自S-对映体,R-对映体致突变,目前S型异丙甲草胺已逐步取代外消旋体。本论文通过研究手性农药rac-和S-异丙甲草胺对玉米(掖单13)和水稻(Ⅱ优92)的手性差异性,以期从对映体水平上研究生态系统中手性农药的环境行为,对于合理使用和评价手性农药的生态安全性提供理论依据。 经不同浓度的rac-及S-异丙甲草胺浸种的玉米和水稻种子,种子发芽率随除草剂浓度升高而降低,种子发芽时间推迟且芽长较对照比要短。比较rac-及S-异丙甲草胺对玉米和水稻根长和茎长的IC50,5d,可以看出玉米和水稻的根部对rac-及S-异丙甲草胺较敏感,水稻对rac-及S-异丙甲草胺比较敏感,玉米的根长IC50,5d约是水稻的2倍,茎长约是7-8倍。观察受毒害作用的玉米和水稻幼苗,rac-及S-异丙甲草胺抑制主根及茎的伸长,侧根和根毛的生长也受到不同程度的抑制作用,且同浓度下S-异丙甲草胺毒性较大。对玉米和水稻幼苗光合作用的影响表现在随rac-及S-异丙甲草胺浓度升高玉米和水稻的希尔反应活性降低,且同浓度下S-异丙甲草胺抑制作用较大。 在rac-及S-异丙甲草胺的胁迫作用下,低浓度的rac-异丙甲草胺处理对玉米和水稻根系活力有激活作用,激活率分别为14.5%和22.6%,其余都表现为抑制作用,随着浓度的增大,根系活力逐渐减弱。玉米和水稻根系的质膜透性随着处理浓度的增大而增大。观察水稻幼苗根尖细胞超微结构发现,rac-及S-异丙甲草胺会破坏水稻根尖细胞结构,3.1μmol/L处理细胞有轻微质壁分离现象,线粒体基粒减少,基粒分布紊乱,内质网两端肿胀,核糖体脱落,高尔基体轻微肿胀,两端小泡崩解(在S-异丙甲草胺处理组中较显著);12.4μmol/L处理细胞壁降解,核膜破裂,核仁消失,线粒体和高尔基体等细胞器崩解。 由玉米和水稻根中的抗氧化酶系SOD、POD和CAT的活性实验结果可以得出,经18.6μmol/L的rac-异丙甲草胺处理的玉米根中的SOD和POD活性及经1.55μmol/L和3.1μmol/L的rac-异丙甲草胺处理的水稻根中的POD活性表现为激活作用,其余都表现为不同程度的抑制作用。三个浓度下三种酶活性均表现为rac-异丙甲草胺处理高于§异丙甲草胺处理。Rac-及S-异丙甲草胺对玉米叶细胞细胞器叶绿体、线粒体和细胞质中三种酶的活性均表现为不同程度的诱导作用。除叶绿体中低浓度处理的POD和CAT活性rac-异丙甲草胺处理高于S-异丙甲草胺处理,其余各组都是S-异丙甲草胺处理酶活性高于rac-异丙甲草胺处理。通过测定玉米和水稻茎和根中的MDA含量,经过rac-和S-异丙甲草胺处理过的玉米和水稻根中的MDA含量主要表现为随浓度增加逐渐增大,而茎中的MDA含量表现低浓度显著增加,随着浓度的增加MDA含量有所恢复。 忽略容器的吸附作用,扣除异丙甲草胺的光解作用,在18.6μmol/L、37.2μmol/L和74.4μmol/L三种浓度下,S-异丙甲草胺在玉米根系的消解速率快于rac-异丙甲草胺。74.4μmol/L处理时降解半衰期为169 h和164.8 h,分别是18.6μmol/L时的2.10和2.73倍。采用液相色谱-质谱联用,发现rac-及S-异丙甲草胺在玉米根系中的代谢产物是一致的,推导出异丙甲草胺的代谢途径及可能降解产物为羟基化异丙甲草胺(hydroxymetolachlor),脱氯异丙甲草胺(deschlorometolachlor)和丙醇脱氯异丙甲草胺(deschlorometolachlor
【学位授予单位】:浙江工商大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ450.2

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【参考文献】
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