番茄叶片对乙酰甲胺磷的吸收与降解及代谢机理研究

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本论文以乙酰甲胺磷为研究对象,通过水培番茄植株,研究番茄叶片在离体、活体、光照、黑暗、不同叶期等条件下对乙酰甲胺磷的吸收、降解及代谢转化为甲胺磷的规律。通过对番茄叶片进行转录组测序实验,探讨了增毒代谢机理。研究结果如下:(1)300 mg·kg(-1)和1000 mg·kg(-1)乙酰甲胺磷纯水溶液浸叶处理培养20 d的番茄叶片并连续培养168 h,设置40 mg·kg(-1)甲胺磷纯水溶液浸叶处理培养20 d的番茄叶片并连续培养168 h为对照处理。随着乙酰甲胺磷施药浓度的增大,甲胺磷的生成量和积累量也随之增大。300 mg·kg(-1)的乙酰甲胺磷处理叶片,0 h乙酰甲胺磷的原始沉积量为187.51 mg·kg(-1),168 h时的乙酰甲胺磷浓度为42.39mg·kg(-1),168 h时的甲胺磷浓度为4.48 mg·kg(-1);而1000 mg·kg(-1)乙酰甲胺磷处理,0 h乙酰甲胺磷的原始沉积量为422.53 mg·kg(-1),168 h时的乙酰甲胺磷浓度为109.67 mg·kg(-1),168 h时的甲胺磷浓度为31.07 mg·kg(-1)。结果表明在番茄叶片组织中,乙酰甲胺磷能够代谢为甲胺磷。(2)光照和黑暗处理下,300 mg·kg(-1)乙酰甲胺磷纯水溶液浸叶连续处理培养20 d的番茄苗叶片120 h。光照和黑暗处理下0-24 h内甲胺磷的产生量和积累量都显著超过24-48 h以及后面的48-72 h,乙酰甲胺磷的降解速率也是如此。300mg·kg(-1)乙酰甲胺磷光照处理下0-24 h甲胺磷的积累速率为4.05mg·kg(-1)·24h-1,24-48 h MAP的累积速率为0.38 mg·kg(-1)·24h-1,48-72 h MAP的累积速率为0.11 mg·kg(-1)·24h-1;300 mg·kg(-1)乙酰甲胺磷黑暗处理下0-24 h MAP的累积速率为3.74 mg·kg(-1)·24h-1,24-48 h甲胺磷的积累速率为1.03 mg·kg(-1)·24h-1,48-72 h甲胺磷的积累速率为0.47 mg·kg(-1)·24h-1。300 mg/kg乙酰甲胺磷光照处理下0-24 h乙酰甲胺磷的降解速率为97.96 mg*kg(-1)*24h-1,24-48 h的降解速率为4.79mg·kg(-1)·24h-1,48-72 h的降解速率为33.30 mg·kg(-1)·24h-1;300 mg/kg乙酰甲胺磷黑暗处理下0-24 h乙酰甲胺磷的降解速率为81.48 mg·kg(-1)·24h-1,24-48 h的降解速率为11.01 mg·kg(-1)·24h-1,48-72 h的降解速率为3.16 mg·kg(-1)·24h-1。甲胺磷的积累量在光照组和黑暗组基本相同,乙酰甲胺磷的降解速率是光照处理下稍强一些。(3)通过乙酰甲胺磷处理番茄叶片实验发现,乙酰甲胺磷在活体叶片和离体叶片内部均可以降解。在浓度为1000 mg·kg(-1)的乙酰甲胺磷浸叶处理下,原始沉积量同为422.53 mg·kg(-1),处理168 h以后,乙酰甲胺磷的浓度都降为110mg·kg(-1)。但是相对应生成的甲胺磷的含量却差别很大;活体叶片14 h时生成了27.67 mg·kg(-1)的甲胺磷,而此时离体叶片的甲胺磷含量却只有1.66 mg·kg(-1),168h时活体叶片的甲胺磷含量已经达到了31.07 mg·kg(-1),而离体叶片的甲胺磷含量自始至终都没有超过6.50 mg·kg(-1)。(4)通过乙酰甲胺磷对不同叶期的番茄叶片进行处理得出,在PP罐中培养30 d叶片对乙酰甲胺磷的原始沉积量为978.40 mg·kg(-1),在PP罐中培养20 d叶片对乙酰甲胺磷的原始沉积量为422.53 mg·kg(-1);0-24 h,30 d叶片对乙酰甲胺磷的降解速率为301.98 mg·kg(-1)·24h-1,20 d叶片对乙酰甲胺磷的降解速率为179.73mg·kg(-1)·24h-1;168 h内,30 d叶片对乙酰甲胺磷的降解量为534.23 mg·kg(-1),20 d叶片对乙酰甲胺磷的降解量为312.66 mg·kg(-1);0-24 h,30 d叶片对甲胺磷的积累速率为9.10 mg·kg(-1)·24h-1,20 d叶片对甲胺磷的积累速率为28.67 mg·kg(-1)·24h-1;168h内,30 d叶片对甲胺磷的积累量为17.86 mg·kg(-1),20 d叶片对甲胺磷的积累量为31.06 mg·kg(-1)。(5)通过甲胺磷对不同叶期的番茄叶片进行处理得出,30 d叶片对甲胺磷的原始沉积量为34.35 mg·kg(-1),20d叶片对甲胺磷的原始沉积量为14.17 mg·kg(-1);0-24 h,30d叶片对甲胺磷的降解速率为17.87 mg·kg(-1)·24h-1,20 d叶片对甲胺磷的降解速率为7.82 mg·kg(-1)·24h-1;120 h内,30 d叶片对甲胺磷的降解量为22.03mg·kg(-1),20 d叶片对甲胺磷的降解量为9.92 mg·kg(-1)。同时又发现,番茄叶片会反向将甲胺磷转化为乙酰甲胺磷。20 d和30 d叶片对乙酰甲胺磷的积累情况都是先上升,然后缓慢下降的一个过程。30 d叶片对乙酰甲胺磷的积累高峰出现在4h,为6.79 mg·kg(-1),20 d叶片对乙酰甲胺磷的积累高峰出现在2 h,为0.093 mg·kg(-1),累积Peak Time出现在2-4 h。30d叶片对甲胺磷的降解强度比20d叶片高,对应的生成的乙酰甲胺磷也比20 d的高,但是20 d叶片生成的乙酰甲胺磷的量很不成比例。30 d叶片对甲胺磷的原始沉积量为34.35 mg·kg(-1),20 d叶片对甲胺磷的原始沉积量为14.17 mg·kg(-1);30 d叶片对乙酰甲胺磷的积累高峰为6.79 mg·kg(-1),20 d叶片对乙酰甲胺磷的积累高峰为0.093 mg·kg(-1)。(6)通过对番茄叶片转录组测序实验结果的分析,发现了与增毒代谢相关的代谢通路、基因以及代谢酶,并进行了qRT-PCR验证,结果显示转录组结果与qRT-PCR验证结果高度一致。分析得到Phenylalanine metabolism(苯丙氨酸代谢)、Sulfur metabolism(硫代谢)、Phenylpropanoid biosynthesis(苯丙素生物合成)、Pyruvate metabolism(丙酮酸代谢)等代谢通路;Formyltetrahydrofolate deformylase(甲酰四氢叶酸脱甲酰酶)、Ureidoglycolate amidohydrolase(脲基乙醇酸酰胺水解酶)、Ceramidase(神经酰胺酶)、Amidase(酰胺酶)、Formamidase(犬尿氨酸甲酰胺酶)、Urease(脲酶)、N-carbamoylputrescine amidase、Beta-ureidopropionase(β-脲基丙酸酶)、Methylmalonate-semialdehyde dehydrogenase等酶与乙酰甲胺磷增毒代谢息息相关。
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