毒死蜱及TCP对生物DNA的损伤和土壤微生物多样性的影响

摘要

毒死蜱(Chlorpyrifos)是一种常用的有机磷杀虫剂，其化学名称为：O，O-二乙基-O-(3，5，6-三氯-2-吡啶基)硫代磷酸酯，主要用于农作物害虫和家庭卫生害虫的防治。毒死蜱作为高毒农药甲胺磷、甲基对硫磷等替代品被广泛使用，现已成为世界上应用最广泛的杀虫剂之一。近年来，毒死蜱的毒性效应备受关注，许多国家已经认识到毒死蜱的危害，并逐步限制甚至禁止使用毒死蜱。毒死蜱在环境中的主要降解产物为TCP(3，5，6-三氯-2-吡啶酚)，毒死蜱的广泛使用导致环境中存在一定量的TCP。TCP较毒死蜱水溶性大、移动性强，从而更容易渗入地下，污染水体和土壤，对环境生物造成危害。本研究采分子生物学技术，研究了毒死蜱及其降解产物TCP对蚕豆、蚯蚓和土壤微生物的毒性影响，为了解和认识毒死蜱及降解产物TCP对生态系统的影响提供依据。主要研究结果如下： 1、微核实验：将蚕豆次生根的根尖分别用0.01、0.1、1.0、10.0 mg·L-1毒死蜱溶液和0.01、0.1、1.0、5.0 mg·L-1TCP溶液处理12、24、36、48h，测定蚕豆根尖细胞微核率。实验结果表明，一定剂量的毒死蜱和TCP可诱导蚕豆根尖细胞产生微核，这说明毒死蜱和TCP对蚕豆根尖细胞可造成一定程度的遗传损害；通过比较毒死蜱和TCP诱导蚕豆根尖细胞产生的微核率，可知毒死蜱降解产物TCP对蚕豆具有更大的遗传毒性。 2、单细胞凝胶电泳实验(SCGE)：在人工土中添加毒死蜱，使得毒死蜱的终浓度为0.01、0.1、1.0和10.0mg·kg-1，另在人工土中添加TCP，使得TCP的终浓度为0.01、0.1、1.0和5.0mg·kg-1，然后将赤子爱胜蚓放入人工土中染毒7、14、21、28d，通过单细胞电泳检测了毒死蜱及TCP对蚯蚓体腔细胞DNA的损伤。实验结果表明：经不同浓度毒死蜱和TCP处理均可造成蚯蚓细胞DNA损伤，而且随着浓度的增加和时间的延长，彗星拖尾长度、Olive尾矩的值呈上升的趋势，这说明毒死蜱、TCP可对蚯蚓体腔细胞DNA造成损伤，损伤程度与毒死蜱、TCP的浓度、处理时间存在剂量-效应和时间-效应关系。通过比较相同条件下毒死蜱与TCP对蚯蚓体腔细胞DNA所造成影响，可知毒死蜱降解为TCP后毒性加大。 3、变性梯度凝胶电泳实验(DGGE)：以山东农业大学南校区试验农场土壤为材料，在室内培养的基础上，运用变性梯度凝胶电泳技术，研究了0.01、0.1、1.0、10.0mg·kg-1的毒死蜱和0.01、0.1、1.0、5.0mg·kg-1的TCP对土壤微生物多样性的影响。实验结果表明，毒死蜱和TCP对土壤微生物的多样性存在一定的影响；与对照相比，高浓度毒死蜱(10.0mg·kg-1)和TCP(5.0mg·kg-1)可对土壤微生物多样性产生较为显著的影响，但随着时间的延长，毒死蜱的影响是可恢复，TCP对土壤微生物的影响持续较长。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略词表

声明

1引言

1.1毒死蜱及TCP的结构与理化性质

1.2毒死蜱的应用及存在的问题

1.3毒死蜱及TCP生态毒理效应

1.3.1毒死蜱对水生生态系统的毒理学效应

1.3.2毒死蜱对土壤生物及土壤酶活性的毒理学效应

1.3.3毒死蜱对哺乳动物和人体的毒理学效应

1.3.4 TCP毒理学效应

1.4生物指示物

1.5常用的毒理研究方法

1.5.1微核实验

1.5.2单细胞凝胶电泳

1.5.3变性梯度凝胶电泳(DGGE)

1.6本文研究内容

2.材料与方法

2.1药品试剂

2.2仪器设备

2.3供试材料

2.3.1供试土壤动物

2.3.2供试植物

2.3.3供试土壤

2.4实验方法

2.4.1微核实验

2.4.2单细胞凝胶电泳实验(SCGE)

2.4.3变性梯度凝胶电泳实验

3.结果与分析

3.1毒死蜱及代谢产物TCP对蚕豆根尖细胞微核率影响

3.1.1毒死蜱对蚕豆根尖细胞微核率影响

3.1.2 TCP对蚕豆根尖细胞微核率影响

3.2.3 毒死蜱与TCP对蚕豆遗传毒性的比较

3.2毒死蜱及代谢产物TCP对蚯蚓的DNA损伤的研究

3.2.1毒死蜱对蚯蚓的DNA损伤的研究

3.2.2 TCP对蚯蚓DNA损伤的研究

3.2.3毒死蜱与TCP对蚯蚓DNA损伤的比较

3.3毒死蜱及代谢产物TCP对土壤微生物多样性的影响

3.3.1土壤总DNA的提取与PCR扩增的结果

3.3.2毒死蜱和TCP对土壤微生物多样性的DGGE分析

4.讨论

4.1遗传毒性研究

4.1.1微核实验

4.1.2单细胞凝胶电泳

4.2土壤微生物多样性研究

5.结论

6.本论文创新之处

7.参考文献

8.附录

9.致谢

10发表论文情况