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研究成果

      实验室围绕着本土物种风险评估的难点问题,开展了系统性研究。发现了农药氟虫腈对于我国广泛养殖的甲壳类水生生物有剧毒性,为我国全面禁用氟虫腈提供了重要数据支撑和理论依据。同时,将爬行类模式生物引入化学品风险评价体系,建立了基于我国本土重要陆生物种的化学品毒性评价方法;并将化学品在生物链中的行为引入其风险评价过程,逐步形成了基于本土生物的化学品暴露风险评价体系,并确定了4类本土生物种作为化学品环境风险评估的模式生物,建立了本土生物化学品风险评估方法,逐步形成了基于本土生物的化学品暴露风险评价体系(图1)。确定了10种化学品风险评价的标准方法,完成了5项国家标准建议稿,为建立我国化学品进口贸易绿色技术壁垒做出贡献;发表学术论文30多篇,其中SCI收录20篇;申请国家发明专利4项,每年为我国农药登记提供环境风险报告2000余份,逐步形成了基于中国原生物种的、较为完整的化学品毒理评价体系。实验室同时具备农药全组分分析、农药残留试验和农药生态毒理三项认证资质的实验室,为我国农药环境风险评价做出了积极贡献。


图1 化学品生物毒性检测的难点问题及本研究的创新与突破


             ① 建立了基于我国本土重要陆生物种的化学品毒性评价体系
      实验室开展了我国本土陆生物种实验动物化研究,筛选了大造家蚕、中华蜜蜂、中华白羽鹌鹑、黄粉虫和丽斑麻蜥为代表种的中国本土化学品风险评估模式生物。实现了丽斑麻蜥实验室条件的驯化、饲养和繁殖;熟知丽斑麻蜥的生活习性、体态特征、性别分化以及繁殖习惯等生物学特征;探究了不同生命阶丽斑麻蜥作为实验动物的暴露方式和暴露水平;建立了丽斑麻蜥代谢系统、生殖系统以及甲状腺系统功能基因数据库。比较了农药、替代化学品等多种化合物对OECD风险评估模式生物和中国特有本土生物的毒性差异(生态毒理学报, 2015, 10(6): 276-280;生态毒理学报,2015, 10(6): 281-286),测试了不同农药对黄粉虫DNA甲基化毒性的影响(Ecotox Environ Safe,2017,145,244-249;Food and Chemical Toxicology,2017,109,735-745)。初步构建了一套旨在保护我国本土物种安全的化学品毒性评价方法,并对多种化学品进行了相应的暴露风险评价。本土生物的化学品风险评估得到生态环境部和农业部相关管理部门的高度评价,认为该研究以我国的实际生态环境特征为基础,结合我国的化学品进口和使用现状进行毒性评价,为化学品对我国本土物种的生态风险提供了充分的数据支持,为我国化学品使用和生态环境保护措施的制定提供了重要的理论依据。
建立了化学品从土壤到丽斑麻蜥体内的环境行为评价方法
      因目前缺乏爬行动物的基础数据,通过比对已知类似物种的代谢酶相关调控基因和丽斑麻蜥转录组基因,对代谢酶相关调控基因进行筛选、功能分类及基因数据库建立。成功构建了细胞色素 P450 酶系、醛氧化酶系、以及以谷胱甘肽 S-转移酶(GST)为代表的 II 相代谢酶系的调控基因库。同时依托 HPLC-Q Exactive (Thermo Scientific,USA)联用质谱仪大范围筛查、高分辨率和准确质量数(HRAM)Orbitrap 检测的特点,建立所选农药代谢产物的鉴定方法。通过对化学品进入土壤,并通过经皮、经口途径进入到丽斑麻蜥体内后相关代谢酶基因表达量的变化,以及化学品代谢产物的鉴定,确定了化学品在本过程中的存在形式及在这个过程中起关键作用的代谢酶及其相关作用机理,建立了化学品在从土壤到蜥蜴的过程中的环境行为评价方法。通过上述方法开展了丙硫菌唑、腈菌唑和三唑类等杀菌剂的环境行为研究(Ecotox Environ Safe,2017,142,284-292;Environ Pollut, 2019, 247, 524-533; Ecotox Environ Safe, 2019,171,247-255),为了解该类农药的环境归趋提供依据。
典型手性农药对我国本土陆生生物生态毒理学效应研究
       对三唑类、苯酰胺类、苯甲酰脲类、拟除虫菊酯类等典型手性农药在丽斑麻蜥、鹌鹑、黄粉虫、等模式生物中的分布、降解和代谢规律进行了研究,从生理学和分子生物学角度对其机制进行了探讨。研究发现手性农药在生物体内存在手性转化,对映体选择性富集和代谢等过程。三唑类农药通过影响性腺轴的敏感基因:cyp19,cyp17,hsd17β,era以及Ar的表达对丽斑麻蜥性腺系统产生内分泌干扰效应(Chemosphere,2017,171,554-563);苯甲酰脲类农药暴露后与丽斑麻蜥dio1,udp,cyp1a及ahr基因的表达量显著相关,影响其三碘甲状腺氨酸(T3)和甲状腺素(T4)的浓度水平,从而干扰丽斑麻蜥甲状腺系统的正常生理功能(Chemosphere,2017,183,1-8; Chemosphere,2017,172,210-216;Journal of Hazardous Materials,2018, 347,218-226等)。对典型三唑类农药在土壤-蚯蚓-鹌鹑食物链中的传递过程研究发现食物链中的传递和蓄积同样具有对映体选择性。这种选择性与农药手性中心相连的基团活性有关,且随着生物营养级的升高立体选择性差异越发明显。研究从基因水平上阐明了三唑类及苯甲酰脲类农药对丽斑麻蜥的内分泌干扰效应,并结合其在丽斑麻蜥体内的代谢、组织损伤效应等综合评价了两类农药对爬行动物的生态毒理学效应。本研究为手性农药更深层次的生态效应评价提供了理论依据,并为我国本土物种的保护提供了数据支持。
        通过上述研究,确定了4类本土生物种作为化学品环境风险评估的模式生物,建立了本土生物化学品风险评估方法,确定了11种化学品风险评价的标准方法,完成了5项国家标准和行业标准建议稿(审批中),发表学术论文18篇,其中SCI收录16篇,为建立我国化学品进口贸易绿色技术壁垒做出贡献;为我国农药登记提供环境风险评估报告2000余份,逐步形成了基于中国原生物种的、较为完整的化学品毒理评价体系。



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