手性农药对非靶标生物毒性研究进展

摘  要  手性农药在生活中应用越来越广泛，产量呈增长趋势。手性农药由于其具有手性中心，不同對映体对有益生物具有立体选择性，对于其毒性毒理的研究日渐深入。本文从手性农药的急性毒性、神经毒性、生殖发育毒性等方面介绍了有机氯、有机磷、拟除虫菊酯类等农药的外消旋体毒性及对映体选择性毒性并简要介绍了目前对其作用机制的研究进展。明晰手性农药不同异构体的选择性毒性，重视其潜在毒性，对于构建安全的生态环境有重要意义。

关键词  手性农药 ;急性毒性 ;潜在毒性 ;对映体选择性 ;毒性机制

中图分类号  S482    文献标识码  A    Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2018.11.013

Research Advances of Chiral Pesticides Toxicity on non-target organisms

WANG Daming1）  HUANG Xize2）  ZENG Gengdi2）

（1 Soil and Fertilizer Station of Agricultural Technology Promotion Center of Chengmai，

Chengmai， Hainan 571900;

2 Institute of Tropical Agriculture and Forestry， Hainan University， Haikou， Hainan 570228）

Abstract  Chiral pesticides are widely used in our lives， and the output is growing. Chiral pesticides have stereoselectivity for beneficial organisms due to their chiral centers. Research on its toxic toxicology is getting deeper and deeper.In this paper， The racemic toxicity and enantioselective toxicity of organochlorine， organophosphorus and pyrethroid pesticides were introduced from the aspects of acute toxicity， neurotoxicity， reproductive and developmental toxicity of chiral pesticides.A brief introduction to the current research progress on its mechanism of action.It is important to establish a safe ecological environment by clarifying the selective toxicity of different isomers of chiral pesticides and attaching importance to their potential toxicity.

Keywords  Chiral pesticides ; acute toxicity ; potential toxicity ; enantioselectivity ; toxicity mechanism

农药已成为农业生产中的重要因素之一。从无机农药的硫粉、铜制剂，到各类有机农药，农药种类越来越多。1848年，法国化学家Louis Pasteur对酒石酸盐进行旋光度测定，推断其存在不同的空间构型。19世纪60年代沙利度胺事件，其两个对映异构体效果并不相同，S-异构体具有对胎儿的致畸作用，此事件让人们开始重视不同对映异构体的差异性。

中国国家统计局发布，2014年中国农药使用量180.69万t，而作物受灾面积2 489.07万hm2。而有报道当今世界有40%的农药具有手性中心，其种类与产量都呈增长趋势，农药滥用乱用情况也较为严重[1]。

手性农药包括有机氯类、有机磷类、三唑类、苯氧羧酸类、拟除虫菊酯菊酯类、芳氧苯氧基丙酸酯类等，对手性农药进行手性分离，及对不同对映异构体的毒理分析尤为重要，如（+）-呋虫胺对蜜蜂的急性接触毒性是（-）-呋虫胺145.9倍，是rac-呋虫胺2倍[2]，研究手性农药不同异构体对有益生物的毒性，并更深入阐述其作用机理，更有利于实际应用上对手性农药的选择，减小对环境的危害。

手性农药对应异构体的物理性质基本相同。目前已有多种方法对不同种类的手性农药外消旋体进行分离。不同异构体在土壤中的降解存在差异[3]，在生物体内的富集存在立体选择性，如有报道在对颤蚓的染毒水培养富集过程中，颤蚓体内的浓度R-（-）-氟虫腈>S-（+）-氟虫腈、（-）-水胺硫磷>（+）-水胺硫磷[4];同时，手性农药不同对映异构体对靶标生物及对非靶标生物的毒性具有立体选择性[5]。

由于生物分子中的酶、蛋白质、糖类等重要有机物均具有手性结构，具备专一选择性。所以，手性农药在生物体的吸收、代谢、转化均可能有较大差异[6]，如离子通道上个别氨基酸便可改变其选择性[7]，磷脂双分子膜也是具有手性选择性吸收[8]。目前研究更多针对某一种手性农药的对映异构体的毒性研究，在细胞及分子水平上研究有较大进展。

对于环境中的有益生物，目前用于研究的生物有蚯蚓、家蚕、鱼、蜂、蚤、小龙虾、大鼠、藻类、鸟、土壤微生物等。目前报道对有益生物非靶标生物具有选择性对映异构体的手性农药有拟除虫菊酯类、有机磷类、有机氯类、苯氧丙酸及咪唑啉酮类农药[9]。在实际生活生产中，有益生物直接接触到手性农药，其具有急性毒性;而更多农药长期施用，有益生物长期暴露在低剂量农药环境中，其具有潜在毒性，尤其是对内分泌系统、免疫系统、神经系统等毒性的对映体选择性逐渐受关注[10]。