大蒜中噻虫胺毒性的综合评估

《Scientific Reports》：Integrated assessment of clothianidin toxicity in Allium cepa L.

　　

摘要

噻虫胺是一种广泛使用的烟碱类杀虫剂，可能对非目标植物物种构成风险。然而，其多方面的毒性特征尚未得到充分研究。在本研究中，通过整合生理、细胞遗传学、分子生物学、生物化学和解剖学指标，全面评估了环境浓度下的噻虫胺（0.10、0.67和20.0微克/升）对洋葱的毒性影响。噻虫胺暴露导致种子发芽率呈剂量依赖性下降（从100%降至60%），根系生长长度从9.66厘米缩短至2.45厘米，植株重量增长从+9.10克减少到+3.40克。有丝分裂活性显著受到抑制，最高剂量组的有丝分裂指数从对照组的8.82%降至6.35%。微核及染色体异常频率也有所上升，尤其是粘性染色体、游离染色体、染色体片段以及染色质分布不均的情况更为明显。在最高浓度下，尾部DNA比例从对照组的3.30%上升至60.2%，表明存在严重的DNA损伤，损伤程度由轻微转为严重。从生物化学角度分析，噻虫胺暴露会引发氧化应激，表现为丙二醛含量显著升高（从2.13微摩尔/克干重升至10.6微摩尔/克干重），同时抗氧化酶活性也有所变化（超氧化物歧化酶活性从53.1单位/毫克干重升至125单位/毫克干重；过氧化氢酶活性从0.47 OD_240nm/分钟/毫克干重升至1.17 OD_240nm/分钟/毫克干重）。此外，光合色素含量也显著下降，叶绿素a和b的含量分别减少了60%和68%。解剖学观察结果进一步支持了这些发现，显示出剂量依赖性的组织损伤，包括表皮细胞和皮层细胞受损、细胞核变平以及维管组织增厚。总体而言，这些研究结果表明，噻虫胺会抑制洋葱的生长，引发氧化应激、基因毒性损伤以及结构变化，说明其植物毒性是通过细胞遗传学和氧化应激途径共同作用的。这些发现凸显了噻虫胺对非目标植物物种的潜在生态风险，同时也强调了进一步开展机制研究的必要性。