吡唑醚菌酯纳米控释剂对斑马鱼的安全性

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Yxiaowanzi
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吡唑醚菌酯杀菌谱广,自上市以来便显示出巨大的发展潜力,得到广泛应用。大量研究表明,吡唑醚菌酯对水生生物毒性极高,对水生生态系统具有潜在威胁,这极大限制了其在水田中的使用。近年来,随着纳米技术的快速发展,纳米农药在提高农药的利用率和降低对非靶标生物毒性方面显示出巨大潜力。本研究拟制备吡唑醚菌酯纳米控释剂(Pyr@MSN-Pec),以斑马鱼为供试生物,评价纳米控释剂的安全性,以期在保证吡唑醚菌酯生物活性的同时,降低对水生生物的毒性,为吡唑醚菌酯在水稻生产中的安全使用提供科学参考,为吡唑醚菌酯纳米控释剂开发和生产提供数据支撑。本论文的研究结果如下:(1)成功制备了粒径约为50 nm的吡唑醚菌酯纳米控释剂(Pyr@MSN-Pec),其粒径较为均一,且分散性良好,吡唑醚菌酯负载率达16.7%。缓释动力学结果表明,Pyr@MSN-Pec具有良好的缓释效果,144 h有效成分释放35%左右。此外,室内生物活性测定结果表明,与吡唑醚菌酯原药相比,吡唑醚菌酯纳米控释剂对水稻稻瘟病具有更好的抑制活性。(2)斑马鱼急性毒性试验结果显示,吡唑醚菌酯原药对斑马鱼成鱼及胚胎96 h LC50值分别为0.046 mg/L和0.081 mg/L,毒性等级均为剧毒,而吡唑醚菌酯纳米控释剂对斑马鱼成鱼及胚胎96 h LC50值为0.314 mg/L和0.593 mg/L,与原药相比,吡唑醚菌酯纳米控释剂将其96 h LC50值提升了7倍以上,毒性等级降为高毒,并且显著降低了吡唑醚菌酯对斑马鱼胚胎孵化率、畸形率、自主运动频率及内心率的影响,有效降低了对斑马鱼成鱼及胚胎的急性毒性。(3)经亚致死浓度吡唑醚菌酯及其纳米控释剂处理28 d后,吡唑醚菌酯原药处理组中斑马鱼的体重及处理21 d后的体长与对照组相比显著降低,吡唑醚菌酯纳米控释剂处理组中斑马鱼的体重体长无显著变化。在试验所设浓度范围内(0.036 mg/L吡唑醚菌酯及其纳米控释剂及0.2 mg/L吡唑醚菌酯纳米控释剂),吡唑醚菌酯及其纳米控释剂均能显著改变斑马鱼肝脏组织中丙二醛(MDA)含量及抗氧化酶的活性。相同浓度吡唑醚菌酯原药与吡唑醚菌酯纳米控释剂相比,吡唑醚菌酯原药可引起斑马鱼体内更强烈的氧化应激,进而造成更严重的氧化损伤。其中吡唑醚菌酯纳米控释剂处理组(0.036 mg/L)中,除过氧化氢酶(CAT)外,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)几乎一直处于被抑制或与对照无显著差异状态,而吡唑醚菌酯原药处理组(0.036 mg/L),在暴露7 d、14 d及21 d后,肝脏组织中SOD、CAT一直处于被激活状态。高浓度吡唑醚菌酯纳米控释剂处理组(0.2 mg/L)与其具有相同的趋势,但两者相比,在处理前期,原药对抗氧化酶的影响明显高于吡唑醚菌酯纳米控释剂,而到后期,随着活性成分的缓慢释放,高浓度的吡唑醚菌酯纳米控释剂对斑马鱼体内抗氧化酶的影响逐渐升高。(4)转录组结果显示,与对照相比,吡唑醚菌酯原药处理组(0.036 mg/L)、低浓度吡唑醚菌酯纳米控释剂处理组(0.036 mg/L)以及高浓度吡唑醚菌酯纳米控释剂处理组(0.2 mg/L)中分别有284、117和374个差异表达基因。其中,相同浓度的吡唑醚菌酯原药处理组与纳米控释剂组相比,吡唑醚菌酯原药处理组诱导了更多参与各种反应途径基因的差异表达。富集分析结果显示,大多差异表达基因主要富集在代谢、氧化还原与应激等方面的通路中,运用q PCR验证了与抗氧化酶活性、细胞凋亡、线粒体功能、G蛋白偶联受体以及跨膜蛋白相关的10条基因的表达,其结果与转录组测序结果基本一致。这些结果说明在吡唑醚菌酯的处理下,斑马鱼体内的解毒代谢及抗氧化防御可能是其对抗吡唑醚菌酯毒性的关键调控机制。
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