琥珀酸脱氢酶抑制剂类杀菌剂吡噻菌胺对映体活性和毒性差异行为研究
吡噻菌胺是一种新型的琥珀酸脱氢酶抑制剂类杀菌剂，目前已经在40多个国家登记使用。吡噻菌胺具有2个手性对映体，以消旋体形式生产和使用，未对对映体进行区分评估，可能导致环境及健康风险问题。本研究针对吡噻菌胺对映体生物活性与毒性差异开展研究，为开发高效低风险的吡噻菌胺农药产品提供科学依据。主要结论如下： 1.利用超高效合相色谱-串联质谱建立了一种高效、灵敏的吡噻菌胺对映体检测方法，制备了吡噻菌胺手性单体，通过旋光检测和圆二色光谱确定了对映体的绝对构型为S-(+)-吡噻菌胺和R-(–)-吡噻菌胺。 2.发现吡噻菌胺消旋体及对映体对靶标生物的活性存在选择性差异，对水稻纹枯病菌、番茄灰霉病菌、油菜菌核病菌活性大小顺序为S-(+)-吡噻菌胺＞rac-吡噻菌胺＞R-(–)-吡噻菌胺。S-(+)-吡噻菌胺的生物活性比R-(–)-吡噻菌胺高12.4-37.0倍。 3.发现吡噻菌胺消旋体及对映体对水生生物羊角月牙藻、大型溞的毒性存在对映体选择性，毒性大小顺序均为S-(+)-吡噻菌胺＞rac-吡噻菌胺＞R-(–)-吡噻菌胺，S-(+)-吡噻菌胺对羊角月牙藻的毒性是R-(–)-吡噻菌胺的1.80倍，是rac-吡噻菌胺的1.43倍。S-(+)-吡噻菌胺对大型溞的毒性是R-(–)-吡噻菌胺的5.29倍，是rac-吡噻菌胺的1.97倍。 4.发现吡噻菌胺其对映体对HepG2细胞的急性毒性、增殖影响、生物膜破坏和氧化损伤均存在选择性差异。S-(+)-吡噻菌胺的急性毒性差异是R-(–)-吡噻菌胺的1.82倍，是rac-吡噻菌胺的1.23倍。发现低浓度吡噻菌胺可促进HepG2细胞增殖，对映体促进作用的大小顺序为rac-吡噻菌胺＞R-(–)-吡噻菌胺＞S-(+)-吡噻菌胺，而高浓度的吡噻菌胺对HepG2细胞的增殖具有抑制作用。明确了吡噻菌胺对HepG2细胞的毒理机制：即吡噻菌胺对映体诱导HepG2细胞产生氧化应激性，降低超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活力，使得活性氧累积。活性氧氧化生物膜并产生丙二醛，最终使得细胞死亡。其中S-(+)-吡噻菌胺对超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活力抑制更强，产生更多的丙二醛，乳酸脱氢酶活力的变化也更明显，表现出更强的细胞毒性。 5.通过分子对接模型研究，发现吡噻菌胺对映体与琥珀酸脱氢酶的主要作用力为疏水驱动。对于立枯丝核菌，R-(–)-吡噻菌胺与琥珀酸脱氢酶的对接结合能绝对值比S-(+)-吡噻菌胺高0.3kcal/mol。对于人体琥珀酸脱氢酶，吡噻菌胺对映体的结合能差异小于0.1kcal/mol。 综上所述，S-(+)-吡噻菌胺既是高活性体又是高风险体。但吡噻菌胺对映体的活性差异远大于毒性差异。因此，开发利用S-(+)-吡噻菌胺单体农药可减少农药使用量和降低环境及人体健康风险。
吡噻菌胺;琥珀酸脱氢酶抑制剂类杀菌剂;对映体活性;毒性差异
中国农业科学院
硕士
资源利用与植物保护
董丰收
2022
中文
TQ455
2023-07-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）