戊唑醇手性杀菌剂在拟南芥中的选择性降解及其机制研究

摘要

农药使用保证了农产品的数量和质量，然而，农药作为一种外源化合物，施用到植物上后造成的化学胁迫必然会引起其内在的解毒防御机制，从而在一定程度上转化、分解残留在作物表面或体内的农药等外源性物质，以保护自身不受危害。三唑类杀菌剂是农业生产中应用最广泛的一类杀菌剂，由于结构中存在一个或两个手性不对称中心，80％以上该类杀菌剂是手性农药。研究证明，在田间条件下，三唑类手性杀菌剂在植物上存在明显的立体选择性降解现象，并且会因为植物种类，化合物结构、药剂的吸收部位不同而立体选择性行为不同。因此，为了更加准确的评价手性农药在植物中的降解作用，本文从对映体水平和无菌植物体的角度出发，研究4种典型的三唑类手性杀菌剂在拟南芥中的立体降解行为，主要结果如下：
　　1.建立了腈菌唑、戊唑醇、氟环唑及烯唑醇在超高效液相色谱串联质谱上的拆分方法，并对其在拟南芥样品中的残留分析方法展开了研究。样品采用乙腈提取，GCB和PSA净化，基质匹配标准溶液外标法定量。对方法的线性、准确度、精确度以及灵敏度进行了考察。结果表明，该方法的线性良好，回归系数R2均大于0.9990,平均回收率为72.5%-91.3%，变异系数均小于13.1%，均满足农药残留分析的要求，为本论文进一步开展该类农药在植物体内的立体选择性行为研究提供了方法基础。
　　2.研究了4种三唑类杀菌剂在拟南芥上的立体选择行为。结果表明：无菌培养条件下，腈菌唑和烯唑醇在拟南芥上的降解没有明显立体选择性；而外消旋体戊唑醇在拟南芥中具有明显的立体选择性，EF值从0.48上升到0.70左右，表明（-）-R-戊唑醇优先降解，造成相应（+）-S-戊唑醇对映体被富集；低浓度下外消旋体氟环唑在拟南芥中具有立体选择性，EF值有0.12的波动，而在高浓度的暴露下，其对映体未表现出立体选择性降解。
　　3.开展了戊唑醇手性单体在拟南芥中的选择性降解验证试验，结果表明与外消旋体实验结果一致，（-）-R-戊唑醇均优先降解。
　　4.对戊唑醇两单体暴露下的拟南芥样品进行高通量转录组学分析，研究作物应答戊唑醇两单体胁迫的分子机理和代谢机制，结果表明：通过（-）-R-戊唑醇和（+）-S-戊唑醇处理的拟南芥样品对比，在0h和6d时发现对其胁迫响应的差异表达基因分别有4353个和1958个，其中共同发生差异表达的基因有1222个；并对差异表达基因开展了GO功能注释和KEGG分析，发现多数差异表达基因与“氧化还原”、“信号转导”、“代谢及调控”等生物过程和代谢通路有关。
　　另外，我们对差异表达基因进一步筛选，发现了许多与响应戊唑醇单体降解相关的差异表达基因，包括编码细胞色素 P450、谷胱甘肽-S-转移酶和糖基转移酶等的基因，以及参与化合物转运的 ABC转运子等，如编码细胞色素P450的基因AT4G15440，编码谷胱甘肽-s-转移酶的基因AT2G29440和3个编码ABC转运子的基因均上调表达，并推测这些差异基因可能导致戊唑醇在植物体内立体选择性差异。

目录

封面

声明

硕士学位论文评阅人、答辩委员会签名表

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 前 言

1.1 农药概述

1.2 手性农药及其研究现状

1.3 手性三唑类杀菌剂的在植物中的立体选择性

1.4 农药在植物体内的降解代谢

1.5 本论文的研究目的和研究内容

第二章 4种手性三唑类杀菌剂对映体分析方法的建立

2.1 材料与实验方法

2.2 结果与讨论

2.3 本章结论

第三章 四种手性三唑类杀菌剂在拟南芥中的选择性降解行为

3.1 实验材料与方法

3.2 结果与讨论

3.3 本章结论

第四章 戊唑醇在拟南芥中的选择性降解行为机制研究

4.1 实验材料与方法

4.2 结果与讨论

4.3 本章结论

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

作者简历