三氟咪啶酰胺在环境中的转化机理及其转化产物的哺乳动物基因毒性研究

The environmental risk of parent pesticides received widely attentions to all along, and information related to environmental risk should be provided for pesticide registration all over the world. Pesticides are transformed by various biotic and abiotic stresses in the environment, and a variety of transformation products can be produced through different pathways and mechanisms. Extensive studies showed that some of the resulting TPs are more abundant, toxic and persistent than their parent compounds in the environment. However, a reliably transformation mechanism of pesticides and environmental toxicity of the pesticide transformation products are barely reported. The main concerns of this project are as follows: the transformation products and reliably mechanism of photodegradation in water and soil microbial degradation of a novel insecticide fluazaindolizine using liquid chromatography tandem high resolution mass spectrometry (LC-HRMS); mammalian genotoxicity of fluazaindolizine and its transformation products with comet assay. The results will support the risks evaluation of fluazaindolizine and provide methodology reference for environment and human health risk assessment of the novel pesticides.

母体农药的环境风险问题已被广泛关注，各国新农药登记时都要求提供相应的资料。农药在环境中会发生生物和非生物转化，生成转化产物。研究表明，一些转化产物所引起的环境风险与母体农药相当或更大。但是，关于新农药的环境转化机理及转化产物的生物毒性问题的研究相当匮乏，亟待解决。本课题选择新型杀虫剂三氟咪啶酰胺为研究对象，开展其环境转化物的相关研究，具体内容包括：利用液相色谱高分辨质谱（LC-HRMS）解析三氟咪啶酰胺在水环境中的光化学转化物和土壤微生物转化物的结构，并研究其在水环境中的光化学降解机理以及土壤微生物降解机理；利用彗星试验研究三氟咪啶酰胺及其转化产物对哺乳动物的基因毒性，明确转化物的健康风险。研究结果可为全面评价三氟咪啶酰胺的环境风险提供科学的理论依据，为我国新农药的环境和人类健康风险评估提供方法学借鉴。

农药及其转化产物（TPs）的安全风险受到广泛关注。然而，新农药转化产物的信息严重不足。阿维菌素会对非靶标生物产生多种毒性，但是，目前关于阿维菌素致毒机制的研究仍有不足。本研究开展了新农药三氟咪啶酰胺的光化学降解、土壤微生物降解、阿维菌素的体外基因毒性和致毒机理研究工作。.水环境中，三氟咪啶酰胺水解稳定，光解可生成11 个光转化产物。其中，TP 8是主要的光解产物，TP 1是重要的光解产物。结合光解产物、产物降解动力学和密度泛函理论（DFT）计算结果，推断出三氟咪啶酰胺光解机理为酰胺键的断裂、咪唑环的开环、羟基取代和氧化。光解动力学试验结果表明，光源对三氟咪啶酰胺在不同pH条件下影响不一样。氙灯激发下，碱性条件利于光解；太阳光激发下，酸性条件利于光解。腐殖酸抑制三氟咪啶酰胺的光解；硝酸根和三价铁离子根促进三氟咪啶酰胺的光解。三氟咪啶酰胺在土壤中的降解主要由微生物决定。通过富集培养、分离和纯化，获得三氟咪啶酰胺的高效降解菌株A，其降解三氟咪啶酰胺的最适底物浓度为30 mg/L，最适pH值为6.0，最适生长温度为30 ℃。通过16S rDNA鉴定，菌株A属于假黄单胞菌属(Pseudoxanthomonas indica sp.)。菌株A可降解三氟咪啶酰胺生成3个降解产物，降解机理为还原、脱氯、开环和羟基化。通过前期基因毒性研究，未发现三氟咪啶酰胺明显DNA损伤，故改换阿维菌素进行DNA损伤机制研究。阿维菌素的暴露可以抑制细胞内活性氧（ROS）清除途径，使ROS含量升高，导致小鼠巨噬细胞（RAW264.7）产生基因毒性。更深入的研究表明，阿维菌素的暴露导致细胞毒性的机理是阿维菌素可以激活MAPK和ATM/ATR信号通路，并且可以进一步引发细胞毒性。本项目的研究结果可以为全面评估三氟咪啶酰胺和阿维菌素的安全性提供基础数据。