新烟碱类手性农药立体环境行为及对映体毒理差异分子机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31471798
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1405.植物化学保护
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Neonicotinoid chiral pesticides were extensively used in the agricultural production in China, which posed a serious threat to our environment and biological safety because of its high toxic to honeybee. Previous studies proved that neonicotinoid chiral pesticides have significant enantioselective toxicity to honeybee. Then, it is helpful for the problem solving to conduct the studies of environmental fate and different toxicology mechanism in enantiomer level. In this study, two typical novel neonicotinoid chiral pesticides dinotefuran and sulfoxaflor were selected, and their single enantiomers were separated and prepared by chiral chromatography. The environmental fate of racemate and optical pure enantiomers were studied to disclose the main degradation products and metabolic pathways, and to find out the metabolic differences and influencing factors in vegetable-soil ecosystem. The mechanisms of analytes stereoselectivity and the major trending behavior of high-toxic enantiomer in the vegetables and soils were revealed, to make sure the critical control points of the safe use of neonicotinoid chiral pesticides. Meanwhile, the enantioselective toxicology on target and non-target organism (aphid, Aphis gossypii and honeybee, Apis mellifera) between the enantiomers was studied based on the molecular biology method. It is helpful to provide a data support and theoretical basis for environmental risk assessment, safe application, and development of efficient low-risk enantiomer of neonicotinoid chiral pesticides.
我国农业生产中新烟碱类手性农药环境投放量大,对媒介昆虫蜜蜂毒性高,给农业环境生物安全带来了严重威胁。前期研究表明新烟碱类手性农药对蜜蜂存在显著对映体毒性差异,开展对映体水平的残留环境行为和毒理差异机制研究有利于该问题的解决。本课题拟选取典型新烟碱类手性农药呋虫胺和氟啶虫胺腈为研究对象,通过手性色谱分离制备光学纯手性农药单体,研究手性农药对映体在蔬菜和土壤中的对映体选择性环境行为规律,明确其主要降解产物和代谢途径,分析其在不同环境中代谢差异及影响因素,探讨其立体选择性机制,揭示供试手性农药高毒体在土壤-蔬菜体系中主要行为归趋,明确手性农药安全使用的关键控制点。同时,通过分子生物学手段,研究和探讨手性农药对映体对靶标生物蚜虫和非靶标生物蜜蜂毒理差异的分子机制。为新烟碱类手性农药的环境风险评估、安全使用和高效低风险手性单体农药开发提供基础数据和理论依据。

结项摘要

本项目选取典型新烟碱类手性农药呋虫胺为研究对象,通过超高效合相色谱串联质谱对呋虫胺及其代谢物对映体实现了手性分离,并制备了高纯度呋虫胺单体。明确了呋虫胺对映体在设施蔬菜和土壤中选择性环境行为,发现番茄设施栽培过程中,R-(-)-呋虫胺优先降解,导致S-(+)-呋虫胺相对富集,且选择性代谢产生UF对映体,茎叶吸收途径下表现为(-)-UF优先降解;呋虫胺对映体在羽衣甘蓝中的分布、转化、代谢研究表明,S-(+)-呋虫胺在甘蓝体内的吸收速率、转化速率和转化量都明显快于R-(-)-呋虫胺。土壤中选择性降解结果显示,中性的砂质土壤中,R-(-)-呋虫胺优先降解导致S-(+)-呋虫胺相对富集,而在酸性和碱性粉质土壤中选择性降解出现反转,表现为S-(+)-呋虫胺优先降解。生物活性和生态毒性结果显示,S-(+)-呋虫胺与R-(-)-呋虫胺对棉蚜和绿盲蝽的生物活性差异不显著,而S-(+)-呋虫胺对赤子爱胜蚓的毒性为高毒,毒性为R-(-)-呋虫胺的71.5倍,S-(+)-呋虫胺为高毒体。最后利用分子对接从分子水平上阐明了呋虫胺对映体对意大利蜜蜂的致毒机制及其选择性差异机制,从蛋白水平上阐明了呋虫胺对映体对赤子爱胜蚓的致毒机制及其选择性差异机制。建议开发高比例或全比例的R-(-)-呋虫胺替代外消旋体,能够在降低蜜蜂风险的同时达到控制害虫的效果。本项目共培养博士生3名,发表文章7篇,SCI收录6篇。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Enantioselective separation and pharmacokinetic dissipation of cyflumetofen in field soil by ultra-performance convergence chromatography with tandem mass spectrometry
超高效合相色谱串联质谱法对田间土壤中氟虫芬的对映选择性分离和药代动力学消散
  • DOI:
    10.1002/jssc.201501123
  • 发表时间:
    2016-04-01
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    Liu, Na;Dong, Fengshou;Zheng, Yongquan
  • 通讯作者:
    Zheng, Yongquan
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  • 发表时间:
    2016-03-15
  • 期刊:
    JOURNAL OF CHROMATOGRAPHY B-ANALYTICAL TECHNOLOGIES IN THE BIOMEDICAL AND LIFE SCIENCES
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Chen, Xixi;Dong, Fengshou;Zheng, Yongquan
  • 通讯作者:
    Zheng, Yongquan
Simultaneous determination of organophosphorus pesticides in fruits and vegetables using atmospheric pressure gas chromatography quadrupole-time-of-flight mass spectrometry
常压气相色谱-四极杆-飞行时间质谱法同时测定水果和蔬菜中的有机磷农药
  • DOI:
    10.1016/j.foodchem.2017.03.157
  • 发表时间:
    2017-09-15
  • 期刊:
    FOOD CHEMISTRY
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Cheng, Zhipeng;Dong, Fengshou;Zheng, Yongquan
  • 通讯作者:
    Zheng, Yongquan
Atmospheric pressure gas chromatography quadrupole-time-of-flight mass spectrometry for simultaneous determination of fifteen organochlorine pesticides in soil and water
常压气相色谱四极杆飞行时间质谱法同时测定土壤和水中15种有机氯农药
  • DOI:
    10.1016/j.chroma.2016.01.025
  • 发表时间:
    2016-02-26
  • 期刊:
    JOURNAL OF CHROMATOGRAPHY A
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Cheng, Zhipeng;Dong, Fengshou;Zheng, Yongquan
  • 通讯作者:
    Zheng, Yongquan
Influence of Uptake Pathways on the Stereoselective Dissipation of Chiral Neonicotinoid Sulfoxaflor in Greenhouse Vegetables
温室蔬菜吸收途径对手性新烟碱磺胺氟立体选择性消散的影响
  • DOI:
    10.1021/acs.jafc.5b05940
  • 发表时间:
    2016-04-06
  • 期刊:
    JOURNAL OF AGRICULTURAL AND FOOD CHEMISTRY
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Chen, Zenglong;Dong, Fengshou;Zheng, Yongquan
  • 通讯作者:
    Zheng, Yongquan

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  • 通讯作者:
    郑永权

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
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          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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