第7卷第6期1999年12月
环境科学进展
ADVANCES IN ENV IRONM EN TAL SCIENCE
Vol.7,No.6
Dec.,1999农药对藻类的生态毒理学研究
Ⅱ:毒性机理及其富集和降解
Ξ
沈国兴 严国安 彭金良 严雪
(武汉大学环境科学系,武汉430072)
摘 要
随着对农药污染认识的深入,农药对生态系统的初级生产者———藻类毒性以及毒性机制
的研究不断增多。农药对藻类的毒性在于破坏藻类生物膜的结构和功能、影响藻类的光合作
用、改变呼吸作用以及固氮作用,影响藻类的生理进程并改变其生化组分。开展农药对藻类
毒性机理的研究,揭示农药结构—活性关系,对农药的研制和应用,评价农药的生态风险,减
少农药对藻类的毒害是重要的。在自然环境中还发现藻能富集和降解农药。因此,对于这些
藻来说,农药对藻类的毒害作用和藻类对农药的富集和降解作用可能同时存在。本文综述了
农药对藻类的毒性机理以及藻类对农药的富集和降解作用。
关键词:农药 藻类 毒性机理 富集 降解
一、前 言
在日常施用农药的过程中,只有大约1%作用于靶生物,其余的或残留于土壤,或通过径流进入水域,影响土壤和水体中的生物。过去大量的报道见于农药对鸟类、无脊椎动物、鱼类、哺乳动物的影响及其毒理学研究,对毒性机理的研究更集中于靶生物和哺乳动物。现在已经知道,有机磷和甲基氨基甲酸酯类杀虫剂抑制动物神经系统中乙酰胆碱酯酶的活性,其中有些杀虫剂还与植物细胞脂膜上的一些活性位点发生作用;拟除虫菊酯类、甲基氨基甲酸酯类和另外一些杀虫剂抑制微体多功能氧化酶系统,这些酶能催化以有毒物质为底物的反应,是重要的解毒酶[1]。一般认为除草剂作用于质体的Hill反应、线粒体的电子传递和光合作用,脂溶性除草剂作用于生物膜[2]。近年来,随着农药对藻类毒性效应研究的重视,农药对藻类致毒机理的研究逐渐深入。农药对藻类的毒性因农药品种和藻类的不同而不同,机理较为复杂。从分子水平了解农药对藻类毒性机理,对于评价农药的生态风险,开发低生态风险的农药具有重要意义。
农药对藻类的毒性,涉及农药在环境中的降解[3]。现在发现在自然环境中有一些藻也能富集和降解农药。因此研究藻类对农药的降解,对于揭示农药在生态系统中的迁移、
Ξ国家自然科学基金及国家重点实验室开放基金资助项目
本文承中国科学院水生生物研究所研究员刘永定先生指导并提出许多宝贵意见,谨致谢忱
转化过程,具有重要的理论意义,同时为去除环境中包括农药在内的有机污染物提供一条新途经。并且随着基因工程技术的发展,引入外源基因改变藻细胞的细胞膜和细胞壁的结构,增强藻类富集农药的能力;还可以通过引入外源基因,增强藻类降解农药的能力。
二、农药对藻类的毒性机理
11农药对生物膜的作用机理
藻类的生物膜包括细胞质膜、类囊体膜和线粒体膜等。因为生物膜主要是由磷脂和蛋白质组成,因此脂溶性农药易于通过细胞质膜,而水溶性大分子农药则难于通过细胞质膜。农药若破坏细胞质膜不仅直接损害藻细胞,而且使环境中的其它有毒物质顺利进入细胞,从而加大了对藻的毒害。藻类的类囊体膜是藻进行光合作用的场所,农药损害类囊体膜也会影响藻类光合作用。而线粒体是藻类合成能量的场所,线粒体功能的异常,会引起藻类的呼吸、生长等一系列的生理学改变。
农药作用于生物膜一般有三个途径:(1)与膜上蛋白质作用改变通透性;(2)通过物理化学作用影响流动性;(3)直接改变膜所需的A TP ,影响膜的生物合成。许多农药正是通过影响细胞生物膜的结构和功能,改变藻的生理生化过程,从而毒害藻类细胞。
有机磷杀虫剂乐果、敌百虫、2,42D 、伏杀磷、久效磷、对硫磷和谷硫磷对藻的毒性在于影响生物膜的正常功能。乐果作用于藻类类囊体膜的脂质,使其排列混乱,影响膜的流动性,PBS (藻胆蛋白)从PS Ⅱ(光系统II )反应中心漏出,抑制类囊体膜上的A TPase 活性,导致光合作用电子传递受阻,PS Ⅱ荧光增强而光合作用放氧减少[4]。敌百虫影响质膜的选择透过性,使依赖于质膜运输的营养物进入细胞的量减少[5]。2,42D 可能是通过改变细胞膜的通透性,增加营养物的供给,促进藻的生长[5]。有人实验了把异质物从侧面插入生物膜的液─固界面,可产生侧面的交互压缩和扩展,引起通透性的变化,从而影响生物膜的生理功能、酶及载体活性和膜融合过程[6]。敌百虫,2,42D 等农药影响细胞膜也许正是作为异质物作用于细胞膜的结果。Netrawali 和G andhi [6]研究了伏杀磷对莱哈衣藻的细胞损伤机制,发现伏杀磷的毒害作用在于破坏了细胞膜的化学完整性,浓度为1×10-3mol/L 时2hr 即使藻细胞膜出现“伤口”,其后的2～3hr “伤口”扩大,胞内蛋白质漏出,致使细胞死亡,在22hr 相当多的细胞被破坏。对硫磷和谷硫磷可能使膜磷脂分子C -H 键活动增强,减弱了键间范德华力,降低了脂质的粘合,使脂质无序性增加,影响膜的功能[7]。
通常认为除草剂的毒性在于其破坏光合作用,但现在也发现一些除草剂作用于藻细胞生物膜。Mattoo 等[8]认为莠去津对藻的毒性在于切断电子传递链,致使细胞内产生自由氧,自由氧与酶作用而影响脂肪酸代谢,增加饱和脂肪酸向不饱和脂肪酸的转变从而破坏生物膜,增强膜的流动性。苯氟磺胺、碘苯腈、苯脲类、除草定和S 2三嗪类与小球藻的脂质相作用,同时还作用于A TP 的氧化和/或产生过程[2]。莠丹通过抑制长链脂肪酸的形成而作用于脂质的生物合成过程[9]。
21农药影响藻类光合作用的机理
很多除草剂能影响藻的光合作用,但不同的除草剂作用于光合作用的部位不同,作用
2
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机理也各异。
三嗪类除草剂被认为作用于光合作用PS Ⅱ[10]。西玛津、杀草快、DBM IB 、莠去津、除
草定、敌草隆阻碍光合作用电子传递。西玛津阻碍PS ⅡHill 反应电子传递[11]。杀草快被认为作用于光系统I 的电子传递过程[12]。DBM IB 是质体醌的类似物,与质体醌相竞争,在低浓度下抑制质体醌的氧化[10]。Schafer 等[13]认为莠去津、除草定和敌草隆与质体竞争PS Ⅱ复合体的32K Da 蛋白,若它们占据靶位点,则向质体的电子传递被抑制。Butltr 等[11]认为莠去津与西玛津一样阻碍Hill 反应电子传递。也有认为敌草隆阻碍电子从B 向Q 的移动,还有认为敌草隆可能作用于PS Ⅱ的氧化过程或直接与叶绿体PS Ⅱ反应中心P680作用,甚至还有认为可能同时作用于PS Ⅱ氧化和还原两个方面[2]。
2,42D 被认为作用于叶绿体光呼吸过程[14],但有人认为是由于降低了水的光解或与电子传递链相作用阻碍了CO 2的固定,还有人认为是由于减少了光合作用O 2的释放[15]。草甘膦抑制叶绿素前体S 2aminolevulinic acid (ALA )的合成,影响光合作用[16]。伏草隆能抑制普通小球藻、纤细裸藻和土生绿球藻的光合作用[17]。
杀虫剂也作用于藻类的光合作用。乐果改变类囊体膜的流动性,抑制光合作用电子传递,从而影响光合作用,同时使呼吸作用增强[4]。毒死蜱、倍硫磷和双硫磷通过抑制Hill 反应降低藻光合作用活性[11]。也有人认为倍硫磷和双硫磷抑制藻光合作用O 2的产生[21]。甲基对硫磷作用于光合作用电子传递链[18]。二嗪磷降低小球藻、衣藻和裸藻光合作用A TP 产量。杀螟松和毒死蜱抑制鱼腥藻和管链藻CO 2的摄入[21]。有机氯杀虫剂毒杀芬、艾氏剂、狄氏剂和DD T 也是光合作用抑制剂[11]。
有些农药能改变藻类叶绿素的含量,同时也意味着影响光合作用。Bhunia 等[18]发现杀草丹可使灰色念珠藻叶绿素a 的含量减少97%,在浓度为2和4mg/L 时分别下降56%和74%;甲基对硫磷也能降低灰色念珠藻叶绿素a 的含量。早在1985年Pandey [19]就报道了敌稗抑制蓝藻叶绿素a 的合成,进而抑制光合作用。西维因能以剂量活性方式减少灰色念珠藻叶绿素a 的含量[20]。
31农药对藻类呼吸作用的影响
Casida [1]认为许多杀虫剂是通过与真核生物线粒体能量产生过程相作用,而影响呼吸作用的。Mohapatra 等[4]发现有机磷农药乐果在10～300(mol/L 时,能增强聚球藻的呼吸作用。也有人发现乐果能增强湖泊藻类种群整体的呼吸作用,并认为是由于A TP 产量和O 2消耗量比率下降的缘故。杀虫灵在20～300mg/L 浓度下,对鱼腥藻PCC7119的呼吸作用稍有促进,这被认为是光合作用的补偿机制[5]。Yamana 和Morita [22]观察到二甲基有机磷杀虫剂增加藻类的呼吸作用,而降低离体线粒体总A TP 含量。Bhunia 等[20]发现氨基甲酸酯类杀虫剂西维因浓度大于10mg/L 时,藻的呼吸作用明显上升。以目前的实验结果来看,有可能增强蓝藻呼吸作用的是呼吸作用电子传递解偶联剂,它能减小A TP 酶的活性,增强类囊体内外p H 梯度[4]。Davis 和Smith [23]认为很多农药增强呼吸作用可能在于呼吸作用的增强起动了一系列保护免受化学品影响的机制,如农药的吸收,富集,降解和转出细胞。
41农药对藻类固氮作用的影响
蓝藻是一类具有很强固氮能力的藻。土壤中的蓝藻是土壤生物肥力的主要来源,其
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固氮能力可达15～49kg/ha [24]。过量施用农药往往不能再增加农作物产量,可能就由于过量的农药在杀死害虫、去除杂草的同时,也抑制了藻类的固氮活性。
由于蓝藻的固氮作用与异形胞出现的数量和固氮酶活性直接相关,因此许多农药可通过抑制藻的固氮酶活性或异形细胞出现频率来影响藻的固氮作用。Dasiloa 等[11]发现在12种常见的水生蓝绿藻中,许多除草剂能减少其固氮。杀虫灵[5]和磷胺[25]对鱼腥藻PCC7119可能首先作用于固氮作用。杀虫灵在300mg/L 时,24hr 即出现固氮酶活性下降,而光合作用放氧在第4天才下降。磷胺浓度为10mg/L 时,固氮作用24hr 即受抑制,而在40—60mg/L 时光合作用颗粒、蛋白质、核酸、糖类才受影响,72hr 光合作用放氧明显减少。正是这些生理学改变导致生长下降。甲基对硫磷和杀草丹也影响藻的固氮作用,杀草丹在2mg/L 时48hr 即可使灰色念珠藻固氮酶活性下降66%,浓度增高,下降幅度更高;而甲基对硫磷在10和20mg/L 时固氮酶活性才显著下降,分别达55.6%和71%[18]。Bhunia 等[20]发现灰色念珠藻在西维因处理下,固氮酶活性除了5mg/L 外,都显著下降。硫丹[26]和乐果[4]也能抑制藻的固氮作用。久效磷和喹硫磷影响藻的固氮但并不抑制念珠藻的生长[27]。杀螟松和毒死蜱既影响鱼腥藻和管链藻的固氮作用,也影响异形胞出现的频率[25]。有人发现多种氨基甲酸酯农药影响藻的固氮而不改变其异形胞的出现频率[28]。也有报道有的农药能刺激异形细胞产生而增强固氮作用[15]。
51敌百虫在300mg /L 时,能使鱼腥藻PCC7119的光合作用颗粒、叶绿素a 、藻胆蛋白、蛋白质和核酸的含量减少[21]。Perona 等[29]发现乐果浓度为100mg/L 时,使叶绿素a 、藻胆蛋白等主要生化组分稍有增加,而在更高浓度(200和300mg/L )时,则降低这些颗粒的含量。El -Sheekh 等[30]研究了莠去津对藻类生长、光合作用、蛋白质合成和脂肪酸组分的影响,发现减少蛋白质含量(除了在5mg/L 时回复外);总脂肪酸、饱和及单饱和脂肪酸含量减少而多聚不饱和脂肪酸含量增加,这被认为是莠去津介导脂肪酸延伸作用和去饱和酶的去饱和作用,增加饱和脂肪酸向不饱和脂肪酸转换的结果。Shabana 等[31]报道gardoprim 和特丁净使灰色念珠藻叶绿素的含量减少;糖的积累增加,但高浓度时抑制;gardoprim 能增加蛋白质含量,而特丁净只有在高浓度时对蛋白质含量稍有刺激。
Bhunia 等[32]研究了杀草丹和甲基对硫磷对反氧化作用酶的影响,发现谷胱甘肽还原酶随农药浓度增加而激活,GSH 则随之下降,这说明在农药毒性下对GSH 的快速利用;同时发现超氧化物歧化酶也以剂量活性关系增加。Bhunia 等[20]还发现在西维因浓度大于10mg/L 时,灰色念珠藻硝基还原酶和谷氨酸合成酶活性明显下降。硝基还原酶活性与光合作用铁氧化还原酶有关,由于光合作用受抑制,因而硝基还原酶活性下降。谷氨酸合成酶基因的表达需要氮环境,藻固氮的减少使谷氨酸合成酶活性下降。唐学玺等[33]指出久效磷对扁藻的毒性可能在于久效磷使超氧化物歧化酶(SOD )和过氧化物酶(POD )活性下降,活性氧积累,导致藻细胞膜脂氧化,从而使膜通透性增加,毒害藻类。
有人研究发现22种除草剂都能减少藻类蛋白质和核酸的合成[30]。也许可以这样认为:在农药毒害的环境中,藻类通过改变生长和蛋白质合成模式来适应改变了的环境。甲基对硫磷和杀草丹诱导灰色念珠藻核酸酶和蛋白酶活性,使核酸和蛋白质含量下降[18]。敌稗[19]、马拉森和西维因也能迅速降低喜钙念珠藻的核酸和蛋白质含量[18]。丁草胺对
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林克氏念珠藻的毒性也认为可能是抑制了蛋白质的合成[15]。
有机氯杀虫剂狄氏剂对藻有毒性,使细胞破裂,即使是存活的细胞至少在4个世代内,细胞明显变小,这持续的细胞变小说明可能由于核酸的合成和复制受影响[11]。Bar 2que 等[34]发现五氯酚强烈地改变纤细裸藻DNA 染色,这可能在于破坏了染色质和核蛋白的结构。Kasai 等[35]发现从经西草净处理的实验塘分离得的耐受品系,在无西草净环境中抗性仍能保持两年。这说明暴露在西草净中的藻发生了遗传变异。
三、藻类对农药的富集和降解
农药的生物降解研究主要集中在细菌方面。近年来,发现藻类也能有效地降解农药,因此对于藻类富集、降解农药的研究也不断增多。
11藻类对农药的富集
农药的生物富集对于了解农药的毒性及其在水生态系统中的迁移以及对其它生物的作用很重要。藻对农药的富集系数从<1-105～106,具有很高的富集能力。藻富集农药有三个生态学意义:(1)富集程度决定作用位点的农药浓度,而浓度是影响藻毒性的重要指标;(2)农药的富集可避免或减少农药对其它生物的影响;(3)藻富集农药是毒物物理转移的一个重要途径,可通过食物链在高浓度水平转移毒物[11]。
https://www.doczj.com/doc/949967821.html,l 等(1987)[36]发现一种鱼腥藻和凡育管链藻具有明显的富集DD T 、杀螟松和毒死蜱的能力,二者富集DD T 的模式相似,富集量分别为3～1568和6～1429ppm ,最大富集量分别出现在第4,5天。而与另二种农药的富集模式相差很大,二种藻富集杀螟松的最大富集出现在第1,2天,富集量分别为53～3467和100～6651ppm ,对于毒死蜱,凡育管链藻在整个实验阶段富集量不段增加,富集量为53～3971ppm ,鱼腥藻的富集量为7～6779ppm 。柱孢鱼腥藻、A nacystis ni dulans 和灰色念珠藻富集狄氏剂和艾氏剂的模式也不相同。而且富集量差异很大[11]。另外还有淡水藻富集G ardoprim 和特丁净[37],栅藻富集绿麦隆、Maloran 和Patoran [38],四尾栅藻富集氯丹[11]以及羊角月芽藻富集莠去津和六氯苯的报道。这些实验都发现藻富集农药并不受细胞生长、代谢速率变化的影响,最大富集量一般出现在农药低浓度而藻最高生长率时。这可能是由于高的藻生物量增加了藻细胞的总表面积和吸收率,从而增加了富集。
21藻类对农药的降解
许多实验表明藻不仅能富集农药,还能将农药降解为无毒化合物或以农药为磷源、氮源生长。藻降解农药的发现及对其机理的深入研究,为去除环境中农药残留及其它有机污染物又提供了一条可能途径。
以DD T 为代表的有机氯农药的降解研究开展的较早,也较为深入。现在已经知道DD T 能被藻降解为DDD 和DDE ,而DDD 为主要产物[11]。林丹被降解为γ2PCCH 。藻类还能将艾氏剂转化为狄氏剂,有的进一步降解为反2艾氏二醇[39]。
近年来关于有机磷农药的降解的报道也逐渐多了起来。Megharaj (1994)[40]报道了多种藻能以甲基对硫磷为磷源和氮源,降解产物为p 2硝基苯酚(PNP ),并且蓝藻能进一步降解PNP 。Ohkawa 等[41]发现氰戊菊酯能被藻降解为CON H 2-氰戊菊酯和COOH -
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PBalc 。林克氏念珠藻和聚球藻(S ynechococcus elongat us )和小席藻能降解久效磷和喹硫磷[42]。Zablotowics 等[17]用17种藻株研究了伏草隆的降解,发现有8个藻株能以N 2去甲基化方式降解伏草隆,还发现纤维藻和月芽藻能使莠去津去烃基,但其活性比降解伏草隆的活性低几倍。也有发现双对栅藻也能降解久效磷,这被认为可能诱导产生了降解久效磷的酶的缘故[43]。普通小球藻和颤藻(O.A bscura )能分别以乐果和磷胺为磷源生长[25]。2,42D 、二嗪磷和西维因[20]也能为多种藻降解。
不同藻类降解农药的能力不同。Megharaj 等发现五种蓝藻能降解久效磷,其降解能力顺序为:小席藻=普通小球藻>聚球藻(S ynechococcus elongat us )>林克氏念珠藻(双对栅藻。而对于喹硫磷,普通小球藻、双对栅藻和小席藻都能完全降解,聚球藻(S yne 2chococcus elongat us )和林克氏念珠藻降解性能较差[42]。Megharaj 等还研究了不同藻降解甲基对硫磷的顺序,窝形席藻(颤藻(O.ani m alis )(灰色念珠藻(林克氏念珠藻(双对栅藻(普通小球藻[40]。衣藻能降解秀谷隆和莠求津,小球藻降解甲拌磷和对硫磷[3]。需要指出的是各种农药只有在非毒性浓度时才能被降解,否则农药对藻的毒害作用将起主要作用[26]。Zablotowics 等[17]报道几种藻只有在最初的24和48hr 能降解伏杀磷。
Thies 和Grimme [44]发现小球藻(Chlorella f usea )和Chlorella sarkosi na 的细胞色素P -450具有O 2去烃基化作用,能降解伏杀磷。O ’Brien [45]发现乐果毒性的去除是通过谷氨酸介导的脱甲基作用和氨基键水解的结果。Levi [46]认为藻对有机磷农药是通过细胞色素P450和谷氨酸2S 2转移酶的水解作用去除毒性的。
Kuritz 和Wolk [47]研究了基因工程藻对林丹的降解,发现在5mM 硝酸盐存在下,鱼
腥藻野生型藻株能降解林丹,1.5～3天内使林丹浓度从0.5
μg/ml 下降到1.0ng/ml ,速度为25±6ng/μg (叶绿素)?h ,在无硝酸盐存在下,降解速度慢得多,为1.5±1.5ng/μg (叶绿素)?h 。Fleming 和Haselkorn [48]发现在硝酸盐存在情况下,鱼腥藻PCC 7120至少能合成八种蛋白质。在硝酸盐存在情况下,鱼腥藻降解林丹能力的提高可能就在于促进了蛋白质的合成,而其中又可能包括转化,代谢林丹的酶。通过大肠杆菌转入p RL 634基因后降解速度加快,在存在和不存在硝酸盐情况下,降解速度分别为40±8ng/μg (叶绿素)?h ,10.1±3.5ng/μg (叶绿素)?h 。降解产物也发生改变由原来的γ-五氯环已烷变为1,2,42三氯苯和1,2,32三氯苯(1,2,42三氯苯的量为1,2,32三氯苯的四倍)。鱼腥藻转入p RL 1408a 和pRL 1408b 基因后,鱼腥藻在2个星期内表现出去碘作用,但直到第30天才观察到颜色反应(使淀粉变蓝),45天后发现转入p RL 1408a 基因的鱼腥藻完全去碘化,而转入pRL 1408b 基因的鱼腥藻部分去碘化,野生型的根本不能降解。念珠藻(N.
ellt psosporum )转基因操作后也能高效降解林丹[47]。可见,利用基因工程技术改造藻类,
可使藻能降解或更有效降解农药。
31影响藻类富集、降解农药的基本因素
藻类能富集农药主要在于其巨大的总表面积和藻细胞的特殊胞外组分及细胞形态。农药可能是被看作营养物或原料进入细胞,穿过细胞膜而参与生物化学过程。藻富集农药的能力可用生物富集因子(BCF )表示,其与农药的化学结构和理化性质有关,其中农药的正辛醇/水分配系数(k ow )最为重要[49]。藻类对农药的富集主要是被动作用,但也有一些实验表明,主动吸收也起了较大作用[39]。Martinez 等[50]认为藻类富集农药的差别在
6
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于细胞壁结构的不同,细胞壁结构在藻类富集农药过程中起重要作用。
农药进入细胞之后的降解过程首先依赖于诱导物诱导产生降解酶系,诱导物的类型对酶的诱导强弱有显著影响。农药在生物降解过程中可能会产生毒性物质,从而阻止进一步的生长代谢,甚至其代谢产物的毒性比农药本身的毒性更高,增强了农药对藻的毒害作用[7,40]。由于酶的专一性,农药分子结构上细小的变化也许就造成酶的不识别。因而可以认为农药进入细胞并达到酶活性部位的过程、降解途径中酶系的诱导、毒性物质的形成和基础酶的缺乏是影响藻类富集、降解农药的四个基本因素[51]。在生态毒理学中,有机物定量结构-活性相关模型(QSAR )已应用于预测有机污染物的毒性、吸收、迁移、转化和降解的研究[49]。随着研究的进一步深入,系统地了解有机物结构与生物富集、降解的内在联系和生物富集、降解途径及机制,QSAR 可以更精确地预测包括农药在内的化合物的生物富集和降解性。
四、结束语
在大量的毒性实验中,可以发现即使是同一种农药对同一种藻类的毒性也有差别,有的甚至相差很大。这是因为藻类的毒性实验受到诸如培养基的类型、营养物的组成、实验所用培养液的体积、光照、温度和p H 值等环境因素的影响[52]。深入进行藻类的毒性机制研究,可以更加正确地反映农药对藻类的毒性。并且由于农药在全世界范围内的广泛使用,农药对生态系统的影响日益受到重视,开发、使用低毒、易降解的农药,减少对生态环境的毒害,尤为迫切。深入进行藻类的毒性机制研究,可以更客观地评价农药的生态风险,便于筛选低毒、易降解的农药。
在实验中还可以发现许多农药在较高浓度时对藻类产生毒害,而在较低浓度时则被藻类所降解。也许可以这样说,农药对藻类的毒害和藻类降解农药两个过程同时存在,只是在较低浓度时降解过程占主导地位,因而在整体上表现为降解;在较高浓度时农药的毒害作用占主导地位,因而在整体上表现为毒害作用。加强藻类降解农药及其机理的研究,可以利用藻类降解有机污染物,这无疑为去除有机污染物,改善生态环境提供了一条经济有效的途径。随着基因工程的发展,通过基因改造,利用藻类降解有机污染物的前景更为广阔。
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31 6期 沈国兴等:农药对藻类的生态毒理学研究Ⅱ:毒性机理及其富集和降解
STU DY ON ECOT OXICOLOG Y FOR PESTICIDES
T O AL G AE II :T OXIC MECHANISM
AN D ACCUMU LATION,DEGRADATION
Shen Guoxing Yan Guoan Peng Jinliang Yan Xue
(Department of Environmental Science of Wuhan University ,Wuhan 430072)
ABSTRACT
As pollution of pesticides is known more heavier ,more attentions are paid to pesticides toxicity to algae ,primary producer of ecosystem ,and their toxic mechanism.Toxicity of pesticides to algae lies in destroying structure and function of algal bio -membrane ,affecting photosynthesis ,respiration and fixing nitrogen.Pesticides affect algal physiological and bio 2chemical composition too.Study on toxic mechanism of algae is important to evaluating pes 2ticides hazard.It is found that algae can accumulating and degrading pesticides in nature.To some algae ,pesticides influencing to algae and algae accumulating ,degrading pesticides maybe product at same time.This paper reviewed pesticides toxic mechanism to algae and the role of algae on pesticides ’accumulation and degradation.
K eyw ords :pesticides ;algae ;toxic mechanism ;accumulate ;degrade
41 沈国兴等:农药对藻类的生态毒理学研究Ⅱ:毒性机理及其富集和降解 7卷
毒理学重点笔记考点
毒理学 第一章绪论 第一节、毒理学概念 -----是研究外源化学物对生物体损害作用的学科。 外源化学物（外源生物活性物质)——指在人类生活的外界环境中存在、可能与机体接触并进入机体，在体内呈现一定生物学作用的化学物质. 科学。 毒理学主要的研究领域：描述毒理学、机制毒理学、管理毒理学 1、描述毒理学：直接关注的是毒性鉴定（毒性试验），为安全性评价和危险度管理提供信息。同时可为化学物的毒作用机制提供线索。 2、机制毒理学：研究重点是外源因素对生物系统产生损害作用的细胞、生化、分子机制。 研究资料的用途：1）、证实与人类直接相关的实验动物中所观察到的损害作用；（有机磷）；2）、验证可能与人类无关的发生于实验动物中的有害效应；（糖精）；3）、设计和生产较为安全的化学物以及合理治疗化学中毒和临床疾病；（反应停）；4）、进一步加深对基础生理学、药理学、细胞生物学和生物化学的了解。 3、管理毒理学：主要的职责和任务是根据描述和机制毒理学的研究资料进行科学决策，协助政府部门制定相关法规条例和管理措施并付诸实施，以确保化学物、药品、食品等进入市场时足够安全，达到保护人体健康的目的。还需根据危险度评定的原理和方法,结合描述毒理学和机制毒理学研究提供的科学信息,制定相关的卫生标准. 4、毒理学其它特殊领域包括：法医毒理学、临床毒理学、环境毒理学 第二节、毒理学简史 1、古代与中世纪毒理学 ——是指较低剂量进入机体后能引起疾病或危及生命的物质。 2、启蒙时代毒理学：Paracelsus的格言：所有的物质都是毒物，不存在任何非毒物质，剂量决定了一种 物质是毒物还是药物。 3、现代毒理学 第三节毒理学展望 毒理学是借助多个学科成长并繁荣起来的科学。随着现代生物技术信息的快速扩增和现代分析技术与方法的超常发展，毒理学的研究领域、评价过程和相关管理信息系统正发生着革命性的变化。 可以预料，毒理学科学的未来发展趋势将是：从高度综合到高度分化；从体内试验到体外试验；从构效关系到定量构效关系；从定性毒理学到定量毒理学；从微观、宏观到人体；从观察现象、探明机制到科学规范管理。 第二章毒理学基本概念 第一节、毒性和毒效应 一、外源化学物和毒性 )：指在人类生活的外界环境中存在、可能与机体接触并进入机体，在体内呈现一定生物学作用的化学物质。 1、外源性化学物的分类（按用途及分布范围分类）：工业毒物（工业原料、中间体、辅助剂、杂质等）、 环境污染物（工业“三废”）、食品中有毒物质（天然毒素、食品变质产生的毒素、食品中不合格的添加剂等）、农用化学物（农药、化肥、生长激素等）、嗜好品（香烟、化妆品、日用品中的有害成分）、生物性毒物（微生物、植物、动物产生的毒物）、医用药物（包括兽医用药）、军事毒物、放射性核物（内源性毒物、含氧自由基、含氮自由基、同型半光氨酸） 二、损害作用和非损害作用 第二节外源性化学物作用于人体的毒效应谱 一、毒效应谱：机体接触外源化学物后,取决于外源化学物的性质和剂量,可引起多种变化,称为～，可以表现为:①机体对外源化学物的负荷增加;②意义不明的生理和生化改变;③亚临床改变;④临床中毒;⑤甚至死亡。
一、名词解释： 1. 农药毒理学：是毒理学的一个分支，主要是研究农药对病、虫、草等有害生物的作用机制以及有害生物对农药的反应。包括昆虫毒理学、杀菌剂毒理学、除草剂毒理学及抗药性原理的主要内容和基本原理。 2. 毒理学：是关于化学及物理因素对机体有害作用质的方面，尤其是量的方面的研究，这些有害作用表现为机体组织结构及功能反映的改变。 3. 毒力：是指药剂本身对防治对象发生毒作用的性质和程度，通常表示农药毒性的大小； 4. 药效：指在实际使用时，除药剂本身对生物体的作用外，也包括实际使用时其他各种条件对药剂发挥毒力的影响。 5. 毒性：通常习惯上把农药对高等动物的毒力称为毒性。 6. 急性毒性（acute toxicity）：药剂一次性、大剂量或24小时内多次对生物体作用所产生的毒性。 7. 亚急性毒性（subacute toxicity）：药剂对生物体多次重复作用后产生的毒性，一般14~28天内给药。 8. 慢性毒性（chronic toxicity）：长期低剂量对生物体作用后产生的毒性，一般一年以上。 9. 静息电位：指神经膜在静止时，由于膜的选择通透性和离子分布的不均匀，形成的膜外为正膜内为负的跨膜电位差。 10、动作电位：一定强度的刺激可使神经细胞膜对Na+的通透性发生改变并在瞬间达到最大值，在电位差和离子浓度的作用下，Na+迅速进入膜内，产生一个向内的电流，使该区域的神经细胞膜电位上升，即产生一个动作电位。 11、去极化depolarization：一般细胞的内部以细胞膜为界，外部具负电性这种极性程度的减弱称为去极化。 12、超极化ultra-polarization：与去极化相反，外部具负电性的这种极性程度增强的现象，则称为超极化。 13、突触synapse：一个神经元与另一个神经元或肌细胞之间传递信息的连接点。 14、初生作用：是指除草剂对植物生理生化反应的最早影响，即在除草剂处理初期对靶标酶或蛋白质的直接作用。 15、次生作用：初生作用而导致的连锁反应，进一步影响植物的其他生理生化代谢，被称为次生作用。 16、生化选择是指：植物钝化（包括降解和共轭作用）除草剂能力、靶标酶的敏感性和耐受毒害影响能力的差异而实现的选择性。 17、人为选择性：是指人为地利用作物和杂草在时间和空间分布不同，使作物不接触或少接触除草剂，而使杂草大量接触除草剂而实现的选择性。 18、抗药性：有害生物具有耐受杀死正常种群大部分个体的药量的能力，并在其群体内发展起来的现象。 19、天然抗性：又称耐药性，指有些有害生物对某些农药表现一种天然的低敏感度。20、交互抗性：指有害生物的一个品系由于同一种机制，对选择药剂以外的其它药剂也产生了抗性。 21、负交互抗性：指有害生物的一个品系对一种杀虫剂产生抗性后，对另外一种药剂的敏感度反而上升的现象。 22、多种抗性：指一个有害生物品系由于不同机制而对多种不同的化合物产生抗性。
I C S65.100 B17 中华人民共和国国家标准 G B/T15670.11 2017 部分代替G B/T15670 1995 农药登记毒理学试验方法 第11部分:短期重复经皮染毒(28天) 毒性试验 T o x i c o l o g i c a l t e s tm e t h o d s f o r p e s t i c i d e s r e g i s t r a t i o n P a r t11:S h o r t-t e r mr e p e a t e dd o s e28-d a y d e r m a l t o x i c i t y s t u d y 2017-07-12发布2018-02-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布
G B/T15670.11 2017 前言 G B/T15670‘农药登记毒理学试验方法“分为以下部分: 第1部分:总则; 第2部分:急性经口毒性试验霍恩氏法; 第3部分:急性经口毒性试验序贯法; 第4部分:急性经口毒性试验概率单位法; 第5部分:急性经皮毒性试验; 第6部分:急性吸入毒性试验; 第7部分:皮肤刺激性/腐蚀性试验; 第8部分:急性眼刺激性/腐蚀性试验; 第9部分:皮肤变态反应(致敏)试验; 第10部分:短期重复经口染毒(28天)毒性试验; 第11部分:短期重复经皮染毒(28天)毒性试验; 第12部分:短期重复吸入染毒(28天)毒性试验; 第13部分:亚慢性毒性试验; 第14部分:细菌回复突变试验; 第15部分:体内哺乳动物骨髓嗜多染红细胞微核试验; 第16部分:体内哺乳动物骨髓细胞染色体畸变试验; 第17部分:哺乳动物精原细胞/精母细胞染色体畸变试验; 第18部分:啮齿类动物显性致死试验; 第19部分:体外哺乳动物细胞染色体畸变试验; 第20部分:体外哺乳动物细胞基因突变试验; 第21部分:体内哺乳动物肝细胞程序外D N A合成(U D S)试验; 第22部分:体外哺乳动物细胞D N A损害与修复/程序外D N A合成试验; 第23部分:致畸试验; 第24部分:两代繁殖毒性试验; 第25部分:急性迟发性神经毒性试验; 第26部分:慢性毒性试验; 第27部分:致癌试验; 第28部分:慢性毒性与致癌合并试验; 第29部分:代谢和毒物动力学试验三 本部分为G B/T15670的第11部分三 本部分按照G B/T1.1 2009给出的规则起草三 本部分部分代替G B/T15670 1995‘农药登记毒理学试验方法“三 本部分与G B/T15670 1995的亚急性经皮毒性试验部分相比主要变化如下: 修改和调整了总体结构和编排格式; 增加了 规范性引用文件 (见第2章); 增加了 术语和定义 (见第3章); 增加了 试验概述 (见第5章); Ⅰ
名词解释 1、酶老化（enzyme aging）：神经性毒剂中毒后形成的膦酰酶烷氧基上的烷基脱掉，从能被活化的状态变为不能活化的状态。 2、化学复合伤和毒剂混合伤：糜烂性毒剂中毒合并各种创伤，称为糜烂性毒剂复合伤或化学复合伤。两种糜烂性毒剂混合使用造成的损伤（中毒）称毒剂混合伤。（化学战剂中毒合并其他损伤称化学复合伤，两种战剂混合使用造成的损伤（中毒）称毒剂混合伤） 3、外源性化学物或外源性化合物：是存在于外界环境中，而能被机体接触并进入体内的化学物，它不是人体的组成部分，也不是人体所需的营养成分。 4、化学武器（chemical weapon）：是化学战剂、化学弹药及其施放器材的合称。应用各种兵器，如步枪、各型火炮、火箭或导弹发射架、飞机等将毒剂施放至空间或地面，造成一定的浓度或密度用以攻击敌方，从而发挥其战斗作用。 5、毒物（toxicant）：在一定条件下，以较小剂量进入机体就能干扰正常的生化过程或生理功能，引起暂时或永久性的病理改变，甚至危及生命的化学物质。 6、突变（mutation）：遗传结构本身的变化及其引起的变异。 7、失能性毒剂：是一类使人暂时丧失战斗能力的化学物质，中毒后主要引起精神活动异常和躯体功能障碍，一般不会造成永久性伤害或死亡。（按其毒理效应不同，失能剂可分为精神性失能剂和躯体性失能剂。） 8、生物转运与转化：化学毒物在体内的吸收、分布和排泄过程称为生物转运，化学毒物的代谢变化过程称为生物转化。指外源性化学物质在不同酶系的催化下，发生一系列生物化学反应，物质化学结构发生变化,转变成衍生物及其代谢产物的过程。 9、一般毒性：外源化学物质在一定的剂量、一定的接触时间和一定的接触方式下对实验动物产生综合毒效应的能力称为化学毒物的一般毒性，又称为化学毒物的基础毒性或一般毒性作用。
剂量－效应关系：表示化学物质的剂量与个体中发生的量反应强度之间的关系。曲线基本类型是S形曲线。剂量-反应关系：表示化学物质的剂量与某一群体中质反应发生率之间的关系。替代法又称“3R”法：优化试验方法和技术，减少受试动物的数量和痛苦，取代整体动物实验的方法。 毒效应谱：①机体对外源化学物的负荷增加；②意义不明的生理和生化改变；③亚临床改变；④临床中毒；⑤甚至死亡。毒作用的类型：①速发性或迟发性作用； ②局部或全身作用；③可逆或不可逆作用；④超敏反应⑤特异质反应。 急性毒作用带：为半数致死剂量与急性阈剂量的比值，表示为：Zac=LD50/Limac。Zac值小，说明化学物质从产生轻微损害到导致急性死亡的剂量范围窄，引起死亡的危险性大；反之，则说明引起死亡的危险性小。 慢性毒作用带：为急性阈剂量与慢性阈剂量的比值，表示为：Zch= Limac /Limch。Zch值大，说明Limac 与Limch之间的剂量范围大，由极轻微的毒效应到较为明显的中毒表现之间发生发展的过程较为隐匿，易被忽视，故发生慢性中毒的危险性大；反之，则说明发生慢性中毒的危险性小。 选择性毒性：水平：可发生在物种之间、个体内（易感器官为靶器官）和群体内（易感人群为高危人群三个水平。原因：①物种和细胞学差异；②不同生物或组织器官对化学物质生物转化过程的差异；③不同组织器官对化学物质亲和力的差异；④不同组织器官对化学物质所致损害的修复能力的差异。 毒性和毒效应的区别：毒性是化学物固有的生物学性质，我们不能改变化学物的毒性。毒效应是化学物毒性在某些条件下引起机体健康有害作用的表现，改变条件就可能影响毒效应。 ADME过程：吸收：是外源化学物从机体的接触部位透过生物膜屏障进入血液的过程。分布：是指外源化学物吸收后随血液或淋巴液分散到全身组织器官的过程。代谢。排泄：外源性化学物及代谢产物由机体向外转运的过程，是机体中物质代谢过程中最后一个重要环节。 毒理学研究方法的优缺点：①流行病学研究：优：真实的暴露条件；在各化学物之间发生相互作用；测定在人群的作用；表示全部的人敏感性。缺：耗资、耗时多；无健康保护；难以确定暴露，有混杂暴露问题；可检测的危险性增加必需达到2倍以上；测定指标较粗。②受控的临床研究：优：规定的限定暴露条件；在人群中测定反应；对某组人群(如哮喘)的研究是有力的；能测定效应的强度。缺：耗资多；较低浓度和较短时间的暴露；限于较少量的人群(一般＜50)；限于暂时、微小、可逆的效应；一般不适于研究最敏感的人群。③体内试验：优：易于控制暴露条件；能测定多种效应；能评价宿主持征的作用；能评价机制。缺：动物暴露与人暴露相关的不确定性；受控的饲养条件与人的实际情况不一致；暴露的浓度和时间的模式显著地不同于人群的暴露。④体外试验：优：影响因素少，易于控制；可进行某些深入的研究；人力物力花费较少。缺：不能全面反映毒作用，不能作为毒性评价和危险性评价的最后依据；难以观察慢性毒作用。 药物引起呼吸系统毒性的机制并举例：吗啡：引起呼吸中枢抑制；箭毒生物碱：引起呼吸肌麻痹；呋喃妥因：介导的氧化损伤；多柔比星：细胞毒药物对肺泡的直接损害；胺碘酮：细胞内磷脂的沉积；紫杉醇：介导P物质的释放；环磷酰胺：致癌变作用。 常用的致突变试验：细菌回复突变试验（Ames试验）、微核试验、染色体畸变分析、姐妹染色单体交换试验SCE、果蝇伴性隐性致死试验、显性致死试验、程序外DNA合成试验、单细胞凝胶电泳试验。
绪论 1、作物保护(病虫害防治)得主要方法？ 农业技术防治:预防害虫、控制病源、防除杂草、改变病虫害易发环境; 物理防治:灯光、辐射、高压电、激光、高频等; 生物防治:以虫治虫、以菌治虫、以菌制菌、以菌灭草、线虫制剂; 化学防治:农药防治。 2、农药得发展历史？ 第一代:使用天然产品阶段; 第二代:人工合成高效化合物应用阶段; 第三代:人工合成超高效与作用特异化合物应用阶段。 3、3R 指什么？ 有害生物再猖獗;有害生物抗性;农药残留。 第一章 植物化学保护学得基本概念 1、农药得定义？ 用于预防、消灭或者控制危害农业、林业得病、虫草与其她有害生物以及有 目得得调节、控制、影响植物与有害生物代谢、生长、发育、繁殖过程得化学合 成或者来源于生物、其她天然产物及应用生物技术生产得一种物质或者几种物质 得混合物及其制剂。 2、农药按用途分类,有哪些类？ 杀虫剂、杀螨剂、杀菌剂、杀线虫剂、杀软体动物剂、杀鼠剂、除草剂、植 物生长调节剂。 3、农药按作用方式分类,有哪些类？ 杀虫剂(胃毒剂、触杀剂、熏蒸剂、内吸剂、拒食剂、驱避剂、引诱剂、不育剂、 昆虫生长调节剂) 杀菌剂(保护性杀菌剂、治疗性杀菌剂、铲除性杀菌剂) 除草剂(选择性除草剂、灭生性除草剂)输导型除草剂、触杀型除草剂 4、表示农药对有害生物毒害作用得程度得评价指标通常就是？ 毒力与药效 5、LD 50、LC 50、ED 50、EC 50得定义及意义。 LD 50、LC 50 指化学物质引起一半受试对象出现死亡所需要得剂量(浓度)。LD50 就是评价化学物质急性毒性大小最重要得参数,也就是对不同化学物质进行急性 毒性分级得基础标准。 ED 50、EC 50 抑制50%病菌菌丝生长或抑制50%病菌孢子萌发所需要得剂量(浓度), 药物得ED50越小, LD50越大说明药物越安全。 6、毒力与药效得区别与联系？
农药登记毒理学代谢和毒物动力学试验 1 范围 GB/T 15670的本部分规定了代谢和毒物动力学试验的基本原则、方法和要求。 本部分适用于为农药登记而进行的代谢和毒物动力学试验。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB 14925 实验动物环境及设施 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 毒物动力学toxicokinetics 研究化学物质在体内量变规律的科学。它从速度论的观点出发，研究化学物质在吸收、分布、生物转化和排泄过程中随时间发生的量变规律，用数学模式系统地分析和阐明化学物质在体内的位置、数量与时间的关系，探讨这种动力学过程与毒作用强度和时间的关系。 3.2 速度rate 机体或机体某部位在单位时间内转运或消除化学物质的量或浓度的变化，用dx/dt表示。对恒速过程，可用平均速度△x/△t表示。单位是mg·h-1或μg·min-1。 3.3 速率常数rate constant 机体或机体某部位化学物质转运或消除的速度与该部位化学物质的量或浓度的比值，即（dx/dt）/X。单位是时间的倒数h-1或min-1。 3.4 零级速度过程zero order rate process 化学物质转运或消除的速度与化学物质的量或浓度的零次方成正比，即（dx/dt）=KX0。因为X0＝1，所以（dx/dt）＝K，即零级速度过程就是恒速过程，与化学物质的量或浓度无关，可用速度来衡量。 3.5 一级速度过程first order rate process
有害生物毒理学农药主要的作用机制 昆虫、植物和真菌本都是人类的朋友，但当它们开始威胁人类的健康，抢夺的人类食物，于是变成了有害生物。从荷马提出用硫磺驱除害虫到现在己有三千多年了，二硝基邻甲酚成为第1个有机合成的杀虫剂也有一个多世纪了。随着杀虫剂滴滴涕、杀菌剂福美双和除草剂二十世纪三四十年代的研制成功，人们进入了有害生物研究和化学防治有害生物的时代。对于农药的研究从主要考虑其有效性的时代，很快进入主要研究农药对人、作物和环境的影响以及农药怎样在有害生物上起作用的时代。Hoskins在1928年开辟了昆虫毒理学，并且很快扩展到杂草和病菌领域。一个关于农药怎样在有害生物上起作用的新学科—有害生物毒理学就此诞生。选择毒性农药必须有效，具选择性并且安全。有害生物防治必须综合考虑经济、人类健康和环境因素。杀虫剂必须对危害作物的害虫有选择毒性，对于益虫相对安全;除草剂应该用来杀死杂草而对相近种属的作物不产生伤害;杀菌剂例如用在葡萄上，应该杀死致病菌而不干扰酿酒必需的一些酵母菌的发酵作用。不同的作用机制或者不同的靶标以及对应的农药的例子将在下文中给出。第1代有机合成农药大体上每hm2需要1-11 kg，最近30年应用的农药有效剂量仅是早期的10/0-10%。农药不仅越来越有效，而且显示出很高的生物选择性。充分利用农药对靶标位点的特异性和不同特性使农药达到高效安全。自然界为农药的活性和选择性提供了令人惊叹多样性作用机制，农药对物种的专一性有时也取决于农药在不同生物体内的代谢机制。 主要靶标农药被设计出来主要是为了干扰有害生物体内主要靶标的生理功能，从而使它们不再有危害性。这里的靶标是指农药与有害生物的结合部位。农药实质上就是与靶标结合或相互作用，从而对有害生物产生伤害或使其不具有竞争性。这意味着农药与特定的酶、受体、通道、蛋白质和生物膜可能有个或数个靶标、结合部位和结合方式。具有4-6个主要靶标的杀虫剂和除草剂占到世界销量的四分之三。有些不同种类的农药有相似的作用靶标，但通常不同类型农药作用靶标非常不同。大部分杀虫剂能很快干扰昆虫的神经传递而改变其行为或使其死亡。杀虫剂需要快速见效，因为害虫在几个小时或几天内就会导致严重的经济损失。一种杀虫剂往往只能对一定的生物种类起作用。除草剂通常抑制植物特定的生理过程，例如阻碍氨基酸或脂肪酸的生物合成或者光合作用，从而使杂草在几天内死亡。杀菌剂干扰对菌丝顶端生长关键的许多细胞功能。要经济可行，一种杀菌剂必须能控制数种病害，不仅能杀死真菌，还对卵纲菌有效。杀菌剂有很多作用靶标，靶标不同病原的存活能力不同。真菌能够忍受杀菌剂作为抑菌剂造成的能量匾乏，它们实际上是由于作物的免疫作用而灭亡的。 次要靶标施用的农药只有很少剂量作用于主要靶标，大多数作用于次要靶标或被代谢降解掉。作用在主要靶标上农药的剂量只有皮摩尔或纳摩尔，相比之下，作用在次要靶标上的量要大很多。当然，也有例外。或许存在数个敏感度相似的靶标，但其重要性不同。例如，毒死蟀不仅作用于乙酸胆碱酷酶((ACNE)，还对其他一些丝氨酸水解酶起作用，这些酶与乙酞胆碱酷酶相比，敏感性差不多，甚至更强，但只是次要的作用靶标。除此之外，当以毫摩尔或微摩尔农药进行体外试验时，次要靶标变得明显，尽管在体内试验中次要靶标与主要靶标相比作用微小。在登记时，在对哺乳动物毒性的研究中也可能要求进
附件： 农药登记毒理学试验单位管理办法 第一章总则 第一条为做好农药登记管理工作，保证农药登记毒理学试验的准确性和科学性，根据《农药管理条例实施办法》、《农药登记资料要求》等有关规定，制定本办法。 第二条本办法所指农药登记毒理学试验是为评价农药毒理学安全性而进行的试验(详见附件1)。 第三条农业部农药检定所负责农药登记毒理学试验单位考核、委托和管理的具体工作。 具备相应资质的单位方可承担农药登记毒理学试验。具备A级资质的单位可以承担附件1中全部试验，具备B级资质的单位可以承担附件1中第一、二部分试验，具备C级资质的单位只能承担附件1中第一部分试验。 第二章申请与受理 第四条具备下列条件的试验机构可以自愿向农业部农药检定所申请承担农药登记毒理学试验： （一）具有独立法人资格或得到独立法人的授权，具备承担农药登记毒理学试验工作条件的科研和教学等单位。 （二）农药登记毒理学试验单位的实验室应符合《农药毒理学安全性评价良好实验室规范》（NY/T 718）的相关要求。 （三）申请承担农药登记毒理学试验的单位技术人员应熟悉《农
药登记毒理学试验方法》(GB 15670)。 第五条申请承担农药登记毒理学试验的单位应提交下列资料：（一）单位概况和实验室基本情况； （二）实验设施； （三）技术负责人、质量负责人及主要试验人员情况，包括职称、学历、专业、培训情况、工作能力和简历等； （四）动物使用和动物实验室合格证书； （五）相关仪器设备清单及使用情况； （六）近五年相关工作总结和典型试验报告； （七）管理制度及其它参考资料； （八）自身诚信情况申明。 第六条农业部农药检定所负责农药登记毒理学试验单位申请资料的受理和初审。对资料齐全的，组织专家考核组进行技术考核（包括资料审查和现场评审）。对资料不全或不具备申请条件的，退回申请，书面通知申请单位并说明理由。 第三章考核 第七条农业部农药检定所聘请相关领域有资质的技术人员建立农药登记毒理学试验单位考核专家库。农业部农药检定所根据考核领域从专家库中抽取专家组成考核组进行技术考核，与被考核机构有利害关系的考核人员应当回避。 第八条技术考核按照组织机构、人员、设施、仪器设备和试验系统、质量管理、试验工作等内容分为若干单项，分项打分。考核合
毒理学 现代毒理学主要包括：描述毒理学，机制毒理学和管理毒理学三个研究领域。 毒理学研究方法主要包括：体内实验，体外实验，人体观察和流行病学研究。 毒理学应用：由于毒理学研究范畴的进一步拓展以及毒理学研究方法与技术的不断更新完善，在外源物质安全性评价,危险度评定，危险性管理与交流方面，毒理学已发挥不可替代的重要作用。 毒理学研究中以“3Rs”原则为导向的实验方法包括：优化，减少，代替。 外源化学物：是指在人类生活的外界环境中存在，可能与机体接触并进入机体，在体内呈现一定的生物学作用的一些化学物质。 毒性：是指物质引起生物体有害作用的固有能力。 外源化学物对机体的损害作用：是指影响生物体行为的生物化学改变，功能紊乱或病理损害，货降低生物体对外界环境应激的反应能力。 剂量-效应关系：随着外源化学物的剂量增加，对机体的毒效应的程度增加，或出现某种效应的个体在群体中所占比例增加。潜伏期：潜伏期是指在单次剂量或短期暴露致癌物质后志出现第一个临床症状所需的时间。 靶器官：化学物进入机体后，对体内各器官的毒作用并不一样，往往有选择性，外源化学物可以直接发挥毒作用的器官就称为该物质的靶器官。 生物标志：是指外源化学物通过生物学屏障并进入组织或体液后，对该外源化学物或其生物学后果的测定指标，可分为暴露指标，效应标志和易感性标志。 绝度致死剂量或浓度：指引起一组受试动物全部死亡的最低剂量或浓度。 半数致死剂量或浓度：指引起一组受试动物半数死亡的剂量或浓度。 最小致死剂量或浓度：指一组受试动物中引起个别动物死亡的最小剂量或浓度。 最大非致死剂量或浓度：指一组受试实验动物中，不引起动物死亡的最大剂量或浓度。 机体对于化学毒物的处置包括：吸收，分布，代谢和排泄四个过程。 生物转运：四个过程都是化学毒物穿越生物膜的过程，其本身的结构和性质不发生变化，故称为生物转运。 生物转化：是化学毒物在细胞内发生一系列化学结构和理化性质改变而转化为新的衍生物的过程，称为生物转化。 毒理动力学：研究化学毒物的数量在生物运转和生物转化过程中依时间而变化的动态规律。 化学毒物通过生物膜的方式：被动转运和特殊转运。 被动转运包括：简单扩散和过滤。特殊转运包括：主动转运，异化扩散，吞噬作用和胞饮作用。 屏障：有些器官或组织的生物膜具有特殊的形态学结构和生理学功能，可以阻止或延缓某些化学毒物的进入，称为屏障。比较重要的：血脑屏障，学脑脊液屏障，和胎盘屏障。 代谢解毒：化学毒物经过生物转化后成为低毒或无毒的代谢物，这一过程称为代谢解毒。 代谢活化：化学物质经过生物转化后，毒性非但没有减弱，反而明显增强，甚至产生致突变，致癌致畸作用，这种现象称为代谢活化或生物活化。 生物转化酶包括：结构酶和诱导酶。 毒理学的研究目的是：1求出动力学参数，以阐明不同染毒频度，剂量，途径下化学毒物的吸收，分布与消除特征，为完善毒理学实验设计提供依据；2根据化学毒物时量变化规律及其与毒理学效应的性质与强度之间的关系，明确靶器官，解释毒作用机制，用于人的危险度评定。
农药环境毒理学课程 论文 题目天然产物农药的毒理学研究及农药的发展前景展望综述 Study on the Toxicology of Natural Products and the Prospect of Pesticide Development 姓名学号学院专业班级指导教师职称 中国·武汉 二〇一六年四月
摘要 在过去几十年里，化学农药为挽回有害生物对农林业生产造成的损失做出了巨大贡献，但常规化学农药存在残留、抗药性及环境安全性等问题。人们开始寻找一些高效、低毒的化学农药，以替代过去的高毒、高残留农药，生物防治越来越受到人们的重视。本文将以天然产物农药为线索，介绍其毒理研究以及影响因素，并对绿色农药的发展进行展望。 关键词：天然产物；农药毒理；影响因素 Abstract Over the past few decades, chemical pesticides to restore the pest to agriculture and forestry production losses caused has made tremendous contributions, but the presence of residual, resistance and environmental safety issues of conventional chemical pesticides. People began looking for some efficient, low toxicity of chemical pesticides, to replace the highly toxic past, high pesticide residues, biological control more and more people's attention. This article will be a natural pesticide product as a clue to introduce its toxicology and factors, and the development of green pesticides prospected. Keywords：natural pesticide product; toxicology; factors
第一章．绪论： 1）【定义】毒理学：研究外源化合物对生物体损害作用的学科。 2)【定义】卫生毒理学：利用毒理学的原理&方法，从预防医学角度，研究人类生活&生产活动中可能接触的外源化合物对机体的生物学作用&其机理的科学。 3)4个毒理学阶段：、古代毒理学、中世纪毒理学、启蒙时代毒理学、现代毒理学 4)毒理学的2大功能：危害性鉴定功能（检测理化因素产生有害作用的物质）、危险度评价功能（评价在特殊暴露条件下出现毒性的可能性） 5)3个主要类别：描述毒理学（毒理鉴定）、机制毒理学（研究毒性机制）、管理毒理学（制定管理条例） 第二章．毒理学基本概念： 1)【定义】毒物：在一定条件下，以较小剂量进入机体就能干扰正常的生理生化过程或生理功能，引起暂时或永久的病理改变，甚至危及生命的化学物质称为毒物（poison）。 2)【定义】毒性：一种化学物质能够造成机体损害的能力，称为该物质的毒性(toxicity)。 3)【定义】靶器官：外源化学物可以直接发挥毒作用的器官就称为该物质的靶器官。 4)【定义】反应：指化学物质与机体接触后引起的生物学改变。分为量反应和质反应两类。剂量的定义和分类：是决定外源化学物对机体损害作用的重要因素。 接触剂量(exposure dose) 又称外剂量(external dose)是指外源化学物与机体(如人、指示生物、生态系统)的接触剂量，可以是单次接触或某浓度下一定时间的持续接触。 吸收剂量(absorbed dose) 又称内剂量(internal dose)，是指外源化学物穿过一种或多种生物屏障，吸收进入体内的剂量。 到达剂量(delivered dose) 又称靶剂量(target dose)或生物有效剂量(biologically effective dose)，是指吸收后到达靶器官(如组织、细胞)的外源化学物和／或其代谢产物的剂量。 5)【定义】LD50：半数致死剂量或浓度 6)【定义】NOAEL：未观察到的损害作用剂量(no observed adverse effect level，NOAEL)；在规定的暴露条件下，通过实验和观察，一种物质不引起机体(人或实验动物)形态、功能、生长、发育或寿命可检测到的有害改变的最高剂量或浓度。 7)【分类】毒作用：化学物质的毒作用（toxic effect）又称为毒效应。是化学物质对机体所致的不良或有害的生物学改变，故又可称为不良效应、损伤作用或损害作用。是其本身或代谢产物在作用部位达到一定数量并停留一定时间，与组织大分子成分互相作用的结果。毒作用的分类：速发或迟发性作用、局部与全身作用、可逆与不可逆作用、过敏性反应、特异体质反应 8)【定义】阈剂量：（threshold dose）指化学物质引起受试对象中的少数个体出现某种最轻微的异常改变所需要的最低剂量，又称为最小有作用剂量（minimal effect level,MEL）。 9)量反应VS质反应：量反应(graded response) 通常表示化学物质在个体中引起的毒效应强度的变化。属于计量资料，有强度和性质的差别，可以某种测量数值表示。这类效应称为量反应。质反应(quantal response) 用于表示化学物质在群体中引起的某种毒效应的发生比例。属于计数资料，没有强度的差别，不能以具体的数值表示，而只能以“阴性或阳性”、“有或无”来表示，如死亡或存活、患病或未患病等，称为质反应。 10)4种剂量反应曲线类型：S形曲线(对称S形曲线、非对称S形曲线)、直线、抛物线；
农药登记毒理学细菌回复突变 1 范围 GB/T 15670的本部分规定了细菌回复突变试验的基本原则、方法和要求。 本部分适用于为农药登记而进行的细菌回复突变试验。 2 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 2.1 回复突变试验reverse mutation test 利用一组鼠伤寒沙门氏菌和/或大肠杆菌检测引起细菌碱基置换或移码突变的化学物质所诱发的需要某种氨基酸的菌株（分别为组氨酸或色氨酸）成为不需要外源性供应氨基酸的菌株的突变，即是由营养缺陷型回变到野生型。 2.2 碱基置换型致突变物base pair substitution mutagens 引起DNA分子中一个或多个碱基对置换的物质。在回复突变试验，此改变可能发生在细菌基因组的原突变部位或另一个部位。 2.3 移码型致突变物frameshift mutagens 引起DNA分子增加或丢失一个或多个碱基对的物质。 3 试验目的 检测受试物的诱变性，预测其遗传危害和潜在致癌作用的可能性。 4 试验概述 细菌回复突变试验利用鼠伤寒沙门氏菌和大肠杆菌来检测点突变，涉及DNA的一个或几个碱基对的置换、插入或缺失。原理是通过观察试验菌株在缺乏所需要氨基酸的培养基上的生长情况，检测试验菌株是否恢复合成必需氨基酸的能力，评价受试物诱发突变的能力。 5 培养基和试剂 注：培养基成分或试剂至少应是化学纯，无诱变性。避免重复高温处理，选择适当保存温度和期限，如肉汤保存于4℃不超过6个月，其他详见下述各培养基及溶液说明。
5.1 营养肉汤培养基 牛肉浸膏 5 g 氯化钠 5 g 胰胨10 g 磷酸氢二钾（K2HPO4·3H2O） 2.6 g 加蒸馏水至1000 mL 加热溶解，调节pH至7.4，分装后0.103 Mpa，20 min灭菌，保存期不超过6个月。 5.2 营养肉汤琼脂培养基 琼脂粉 1.5 g 加营养肉汤培养基至100 mL 加热溶解，调节pH至7.4，0.103 Mpa，20 min灭菌。 5.3 底层培养基（即最低营养培养基） 5.3.1 Vogel-Bonner（V-B）培养基 柠檬酸（C6H8O7·H2O） 2.0 g 磷酸氢二钾（K2HPO4）10.0 g 磷酸氢铵钠（NaNH4HPO4·4H2O） 3.5 g 硫酸镁（MgSO4·7H2O）0.2 g 加蒸馏水至200 mL 逐个将化学物在少量蒸馏水中单独溶解后，硫酸镁水溶液在最后缓慢加入，加蒸馏水至200 mL。 0.103 MPa，20 min灭菌，4℃保存备用。 5.3.2 20%葡萄糖溶液 葡萄糖20.0 g 加蒸馏水至100 mL，0.055 MPa，20 min灭菌。 5.3.3 1.5%底层琼脂培养基 琼脂粉15 g 加蒸馏水至700 mL V-B培养基200 mL 20%葡萄糖溶液100 mL 配制：首先将前两种成分于0.103 MPa下高压灭菌20 min后，再加入后两种成分，充分混匀倒底层平板。按每皿25 mL（相对于90 mm平皿）制备平板，冷凝固化后倒置于37℃培养箱中24 h，备用。 5.4 顶层培养基 5.4.1 顶层琼脂 琼脂粉 3.0 g 氯化钠 2.5 g 加蒸馏水至500 mL 0.103 MPa，20 min高压灭菌。 5.4.2 0.5 mmol/L组氨酸-生物素溶液
农药学（090403） 一、学科简介 农药学是植物保护学科下的二级学科，是一门化学与生物学、环境科学、农学等相结合的交叉学科。我校农药学学科是在老一辈科技工作者开创的研究实体——农药学研究所的基础上逐渐发展起来的农学学科，多年来，针对农业生产上存在的重大问题，积极开展农药毒理与使用技术、生物农药研究与应用、农药分析与新农药分子设计等相关研究工作，为我国植物保护工作做出了重要贡献。 我校农药学学科于1998年获硕士学位授权点，2006年获博士学位授权点，为湖南农业大学“十五” 、“十一五”重点建设学科，并在在“十一五”校级重点学科验收中荣获优秀。本学科现有教师15人，其中教授5人、兼职教授2人、副教授3人和讲师5人。博士生导师6人，其中“教育部新世纪优秀人才支持计划”1人，湖南农业大学“神农学者”特聘教授3人。 主要承担国家自然科学基金委、科技部、农业部、湖南省科技攻关项目、湖南省自然科学基金委以及企业委托项目，开展农药的应用、开发、创制以及相关的教学和科研工作。“十二五”期间，新增国家级项目共计18项，其中国家自然科学基金6项，新增省部级项目22项，新增教育厅等其它项目61项，到位科研经费2000万元；获中国植物保护学会科学技术一等奖2项、国家科技进步二等奖1项、湖南省科技进步奖8多项、出版专著4部，在Pesticide Biochemistry and Physiology、Journal of Integrative Agriculture、Journal of The Chinese Chemcal Society、Analytical Methods、Scientific reports、Chemical biology & drug design、Chemistry central journal、International journal of molecular sciences、Journal of pest science等杂志上发表论文180多篇，其中SCI收录论文21篇；申请发明专利26项，其中授权专利23项。开发了5个高效低毒的农药新产品，已被企业产业化，累计推广8000多万亩。 二、培养目标 1.掌握马克思主义基本原理、中国特色社会主义理论、科学发展观；热爱祖国，拥护党的领导，遵纪守法，品德优良，具有正确的世界观、人生观和价值观，培育和践行社会主义核心价值观，具有严谨的治学态度，恪守学术道德行为规范，积极为社会主义现代化建设服务。 2.在业务上，要求全面了解农药学学科的发展方向、国际学术研究前沿和动
《药物毒理学》2019试题及答案 第1题,关于胺碘酮引起的肺纤维化,描述错误的是（C ) A、长期应用此药，约有10%的患者可发生肺纤维化 B、胺碘酮可能通过诱发机体过敏反应，增加肺内巨噬细胞数目，并激活巨噬细胞等表达与分泌肿瘤坏死因子α C、药物毒性是否发生与药物的剂量和药物使用时间的长短无关 D、严重的病例则需要停用胺碘酮，但必须考虑停用胺碘酮可能引起危及生命的心律失常等危险 第2题,关于药物导致的型变态反应,描述正确的是( B ) A、该型过敏反应也与免疫球蛋白IgM和IgG有关 B、此型一般与免疫复合物疾病无关 C、最常累及的靶部位是位于肺泡组织间隙、淋巴管、关节和肾脏的血管内皮 D、免疫病理学包括补体活化及免疫复合物在血管壁、关节和肾小球沉积 E、临床特征可表现为发热、皮疹，并伴有紫癜和（或）荨麻疹 第3题,传统上,评定化学药物为无致畸性的致畸指数范围为( A ) A、小于10 B、10～60 C、60～100 D、大于100
第4题,砒霜的化学成分为( B ) A、硫化砷 B、三氧化二砷 C、氯化汞 D、氧化铅 E、碳酸钙 第5题,溶血实验中受试药物在多久时间内不引起溶血,可用于临床注射?( B) A、4h B、3h C、2h D、1h 第6题,以下各项中,不属于药源性甲状腺疾病的是(C ) A、甲状腺毒症 B、甲减 C、单纯性甲状腺肿 D、甲状腺炎 E、亚临床甲状腺疾病 第7题,接触下列哪种化合物,常引起急性粒细胞白血病?(C)
A、甲醇 B、乙醇 C、苯 D、甲烷 E、氯仿 第8题,胺碘酮引起药源性甲状腺疾病的机制不包括(E) A、抑制甲状腺激素的合成 B、抑制甲状腺激素的释放 C、抑制外周脱碘酶的作用 D、促进甲状腺激素的合成 E、诱导肝药酶的作用使之代谢加快 正确答案:E 第9题,下列哪种酶缺乏可引起高铁血红蛋白血症?(B) A、二氢叶酸还原酶 B、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶 C、NA合成酶 D、拓扑异构酶 E、丙氨酸氨基转移酶
《农药环境毒理学》课程教学大纲 课程编号：02048 英文名称：Environmental Toxicology of Pesticide 一、课程说明 1. 课程类别 专业课程 2. 适应专业及课程性质 制药工程专业选修 3. 课程目的 学习本课程的主要目的是使学生明确农药对环境的影响，系统掌握农药在环境中的分布、运转、积累、降解等过程及农药对生物体的影响和在生物体内的代谢途径等基本理论及研究方法。 4. 学分与学时 学分为1.学时为24 5. 建议先修课程 农药学、农药生物测定、农药制剂加工与分析、农药毒理学等 6. 推荐教材或参考书目 推荐教材： （1）农药环境毒理学.马志卿.自编教材. 参考书目： （1）农药概论.韩熹莱主编.北京农业大学出版社.1998年 （2）农药学原理.吴文君主编.中国农业出版社.2000年 （3）杀虫药剂的环境毒理学.张宗炳、樊德芳、钱传范、施国涵著.农业出版社.1989年 （4）环境毒理学基础.孟紫强主编.高等教育出版社.2003年 （5）农药毒理学.韦兰.J.小海斯著,冯致英等译.化学工业出版社.1982年 （6）土壤和水中的农药.W.D.冈吉[美]等编.夏增禄等译.科学出版社.1985年 （7）环境毒理学.孔志明，许超.南京大学出版社.1995年 （8）实用毒理学手册.纪云晶主编.中国环境科学出版社.1991年 7. 教学方法与手段 （1）课堂教学与实验教学相结合的方法 （2）课题教学以制作多媒体课件讲述为主，共16学时 （3）实验课程以验证性实验为主，共8个学时 8. 考核及成绩评定 考核方式：考试 成绩评定： （1）平时成绩占20% ，形式有：考勤及实验报告成绩 （2）考试成绩占80%，形式有：闭卷或开卷考试 9. 课外自学要求 教学期间，要求学生通过期刊、参考书及网络等媒体浏览农药环境毒理学相关资料及研究进展。 二、课程教学基本内容及要求 第一章绪论
第一章绪论 1、毒理学主要分为（D）三个研究领域。 A描述毒理学、管理毒理学、生态毒理学 B描述毒理学、机制毒理学、生态毒理学 C生态毒理学、机制毒理学、管理毒理学 D描述毒理学、机制毒理学、管理毒理学 2、用实验动物进行适当的毒性试验，以获得用于评价人群和环境特定化学物暴露的危险度信息是（A）的工作范畴。 A描述毒理学 B机制毒理学 C管理毒理学 D生态毒理学 3、被誉为弗洛伊德学说的先驱、化学揭破学家、药物化学创始人和现代化学疗法的教父的是（C）。 A Grevin B Ramazzini C Paracelsus D Fontana 4、下面说法正确的是（A）。 A 危险度评价的根本目的是危险度管理。 B替代法又称“3R”法，即优化、评价和取代。 C通过整体动物实验，可以获得准确的阈剂量。 D只进行啮齿类动物的终生致癌试验不能初步预测出某些化学物的潜在危害性或致癌性。 5、危险度评价的四个步骤是（A） A危害性认证、剂量-反应关系评价、接触评定、危险度特征分析。 B观察损害作用阈剂量（LOAEL）、剂量-反应关系评价、接触评定、危险度特征分析。 C危害性认证、剂量-反应关系评价、获得阈剂量、危险度特征分析。 D危害性认证、结构-活性关系研究、接触评定、危险度特征分析。 6、下列哪一项不属于毒理学研究方法（C） A体内、体外实验 B流行病学研究 C临床试验 D人体观察 7、体内试验的基本目的（A） A检测外源化合物一般毒性 B检测外源化合物阈剂量 C探讨剂量-反应关系 D为其它实验计量设计提供数据 8、体外试验是外源化学物对机体（B）的初步筛检、作用机制和代谢转化过程的深入观察研究。 A慢性毒作用 B急性毒作用 C易感性研究 D不易感性研究 第二章毒理学基本概念 1、毒物是指（D）。 A对大鼠经口LD50>500mg/kg体重的物质 B凡引起机体功能或器质性损害的物质 C具有致癌作用的物质 D在一定条件下，较小剂量即能引起机体发生损害作用的物质