农药类化合物对大型溞和HepG2细胞的毒性机理及比较研究

论文摘要

随着人口的增加,农作物的种植面积不断地扩大,为了保证农业可持续发展,提高农作物的产量和质量,农药的使用量不断地增加。但农药的不规范使用导致的安全及环境污染问题也日益严重,农药在对靶标生物产生毒害作用的同时,也可能会对非靶标生物产生一定的毒害作用,因此评价农药对非靶标生物的毒性及作用机理就显得尤为重要。本文分别研究了农药类化合物对水生生物大型溞的毒性及细胞的毒性,并探讨了两者之间的相关性及毒性作用模式的差异,为农药的安全性评价提供了有力的科学依据。本论文得到以下结论:(1)实验测得了25种基线化合物对大型溞(Daphnia magna)的急性毒性数据,并与收集到的文献中57种农药类化合物对大型溞的急性毒性数据进行比较,在此基础上计算了这些化合物在大型溞体内的临界浓度,研究农药类化合物对大型溞的作用机理。结果表明:基线化合物在大型溞体内的临界浓度在很小的范围波动,而农药类化合物在大型溞体内的临界浓度范围很广,说明多数农药类化合物对大型溞的毒性是反应型作用模式。此外,分别构建了除草剂,杀虫剂,杀菌剂对大型溞的QSAR模型。除草剂对大型溞的毒性效应与疏水性程度及离子化程度有关;杀虫剂对大型溞毒性效应与其和生物分子间的氢键和范德华力有关;杀菌剂对大型溞毒性效应与化合物标准生成热和极性表面积有关。说明不同农药对大型溞的毒性作用模式存在一定差异。(2)实验测得15种农药对人类肝癌细胞(HepG2)的细胞毒性,使用毒性比率的方法判断农药的剩余毒性。高于临界阈值(logTR=1)的判定为反应型化合物,低于临界阈值的判定为麻醉型化合物。研究发现一部分的除草剂和杀菌剂可被判定为麻醉型化合物,杀虫剂均被判定为反应型化合物。在此基础上将农药分为除草剂,杀虫剂,杀菌剂,并分别构建QSAR模型发现除草剂对HepG2的毒性效应与化合物分子体积及疏水性程度有关;杀虫剂对HepG2的毒性效应与化合物的疏水性程度、最高占据分子轨道能及分子质量有关;杀菌剂对HepG2的毒性效应与化合物的疏水性程度和分子体积有关。表明不同类型农药对细胞毒性有一定差异。(3)研究了典型农药类化合物对大型溞的急性毒性和HepG2细胞毒性之间的相关性,发现二者具有较差的相关性。用临界值判断了典型农药对大型溞和HepG2的毒性作用机制,结果表明大部分农药对HepG2和大型溞毒性作用模型相同,一部分农药则不同。这说明可以用细胞毒性来预测大型溞的毒性作用模型,但由于机理存在一定差异,导致二者相关性较差。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
•   1.1 定量结构-活性关系（QSAR）简述
•     1.1.1 QSAR研究的发展历程
•     1.1.2 QSAR方法
•     1.1.3 QSAR模型构建的基本步骤
•   1.2 有机污染物的毒性作用机制
•     1.2.1 非极性麻醉型化合物
•     1.2.2 极性麻醉型化合物
•     1.2.3 反应型化合物
•     1.2.4 特殊反应型化合物
•   1.3 农药毒性
•     1.3.1 除草剂的毒性
•     1.3.2 杀虫剂的毒性
•     1.3.3 杀菌剂的毒性
•     1.3.4 农药毒性的评价方法
•     1.3.5 农药QSAR研究进展
•   1.4 当前存在的问题
•   1.5 研究内容
• 第二章 材料与方法
•   2.1 大型溞急性毒性实验
•     2.1.1 实验材料
•     2.1.2 大型溞培养
•     2.1.3 大型溞急性毒性
•   2.2 HepG2细胞毒性实验
•     2.2.1 实验材料
•     2.2.2 细胞培养
•     2.2.3 MTT法测定抑制率
•   2.3 剩余毒性
•   2.4 分子描述符
•   2.5 回归分析
• 第三章 结果与讨论
•   3.1 农药类化合物对大型溞毒性作用模式
•     3.1.1 基线化合物对大型溞的毒性与作用机理
•     3.1.2 农药类化合物对大型溞的毒性及作用机理
•   3.2 农药类化合物对HepG2毒性作用模式
•     3.2.1 农药类化合物作用机制的辨别
•     3.2.2 农药类化合物的作用机理
•   3.3 基于临界值判别7 种农药对大型溞及HepG2的毒性作用机制
• 第四章 结论
•   4.1 结论
•   4.2 创新点
• 参考文献
• 附录
• 后记
• 在学期间公开发表论文及著作情况

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 闫俐辰

导师: 赵元慧

关键词: 农药,大型溞,毒性机制,毒性比较

来源: 东北师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,农业科技

专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用,农业基础科学

单位: 东北师范大学

分类号: X592;X171.5

总页数: 55

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