五种新烟碱类农药的体外致突变性风险评价开题报告

1. 研究目的与意义

20世纪80年代中期拜耳公司（Bayer）开发出第一个新烟碱类杀虫剂吡虫啉，以吡虫啉为代表的新烟碱类杀虫剂因杀虫活性高、杀虫谱广、对哺乳动物和水生动物毒性低、具有良好的系统依赖性及适当的田间稳定性和环境友好性，成为新农药创制的重要热点。随后，相继开发出噻虫啉、噻虫胺、噻虫嗪、啶虫脒、烯啶虫胺、呋虫胺等一系列烟碱类杀虫剂。新烟碱类农药的主要杀虫机理是，作用于昆虫神经系统突触后膜的烟碱乙酰胆碱受体（nAChRs），及其周围的神经，使昆虫保持兴奋、麻痹而后死亡，具有较好的药效、作用速率和持效性。

农药的使用初衷是为了提高人类的生存质量，但纵观国内外相关研究报道，值得关注的是，世界范围内因过量频繁地使用新烟碱类杀虫剂所造成的环境问题日益突出，甚至对人类的健康和生态平衡造成威胁。如减弱蜜蜂觅食能力、引发“蜂群崩溃综合征”、对水生及陆生无脊椎动物具有致死作用、食虫鸟类种群和数量急剧下降等问题亟待解决。因此，深入研究农药及其残留的毒害作用和毒性效应，已成为目前国际农药学研究的重要课题，其中应用遗传毒性试验方法进行新烟碱类农药基因毒性的检测和评价，对新烟碱类农药的安全性评价具有重要的意义。目前，常用SOS/umu试验、Ames试验以及单细胞凝胶电泳试验（SCGE）等开展快速、简便的遗传毒性试验。与其他遗传毒性试验相比，SOS/umu试验操作过程简便、操作中对无菌环境要求低、试验周期较短、灵敏度高、重现性好、可靠性高等优点。本文选题的意义在于应用SOS/umu试验对噻虫啉、噻虫胺、吡虫啉等新烟碱农药进行遗传毒性的检测和评价，从而指导农药的合理安全使用，有效防护和治理农药对环境和人体健康的危害。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

1、梳理有关新烟碱类农药以及sos/umu试验的相关文献和期刊，确定研究方法。

2、基于sos/umu试验对几种新烟碱类农药进行遗传毒性检测。

3. 国内外研究现状

各类化学农药的大量广泛使用是保障农业丰收和提高经济效益的重要手段（cooper and dobson，2007），我国是农业大国，农药对我国的农业发展和粮食供应有着非常重要的意义。新烟碱类农药是全球范围内广泛使用的一类农药，目前在杀虫剂领域占有最大的市场份额，其发展速度之快也让其他各类杀虫剂难以望其项背。目前已商品化的新烟碱类杀虫剂主要有：吡虫啉（imidacloprid）、啶虫胺（nitenpyram）、啶虫脒（acetamiprid）、噻虫嗪（thiamethoxam）、噻虫胺（clothianidin）、呋虫胺（dinotefuran）、哌虫啶（paichongding）、环氧虫啶（cycloxaprid）等。

然而，农药的大量使用在带来巨大经济效益的同时也为环境安全带来了严重的负面影响。2007年，cox-foster等（2007）在《science》首次揭露以吡虫啉为代表的新烟碱类杀虫剂会引发“蜂群崩溃综合征”。在2012年，《science》又相继发表2篇有关新烟碱类农药减弱蜜蜂觅食能力（henry et al，2012）和降低蜂群增长速度和蜂王的繁殖能力（whitehorn et al.2012）的报道。国内外研究还发现，新烟碱类农药在全球水环境中广泛分布（morrissey et al.2015;hladik and kolpin,2015），对水生及陆生无脊椎动物（如大型底栖动物，蜉蝣稚虫，甲壳虫，苍蝇等）具有致死作用（tessa et al.2013）。2014年hallmann et al.(2014)在《nature》上发表了持续7年的研究结果，显示吡虫啉严重污染的水环境区域，无脊椎昆虫大量死亡，在“营养联级效应”的作用下，食虫鸟类种群和数量也急剧下降。

解决因过量使用新烟碱农药带来的环境问题已刻不容缓。为了综合评定新烟碱类农药的毒害效应，常采用毒理学手段，应用遗传毒性试验方法进行新烟碱类农药的检测和评价。通常情况下，致癌、致突变和致畸变的慢性动物试验均具有周期长、费用高等缺点，因此，为了快速、简便评价环境污染物的遗传毒性，在新烟碱类农药的安全评价中应用了一系列的短期遗传毒性试验，包括sos/umu试验、ames试验以及单细胞凝胶电泳试验（scge）等。与其他遗传毒性试验相比，sos/umu试验操作过程简便、操作中对无菌环境要求低、试验周期较短、灵敏度高、重现性好、适用于分析样品中复杂混合污染物的综合遗传毒性，可靠性高。目前，sos/umu试验已经广泛应用于空气、水体、土壤、食品等环境样品中有机污染物的遗传毒性检测和监测，如禹果等人(2006)发现应用sos/umu试验评价污染灌溉土壤的遗传毒性，结果表明污染或再生水灌溉土壤的遗传毒性物质积累明显高于对照土壤；wang等(2011)应用sos/umu试验对氯化消毒处理饮用水的各阶段水质进行监测时发现，氯化消毒过程会使水样的遗传毒性效应有所增强；ahmad rohi ghazali 等人(2012)应用sos/umu试验对不同地区的虾酱进行潜在遗传毒性进行检测，并得出结论：部分地区的虾酱在高染毒剂量时，可表现出明显的遗传毒性效应。

4. 计划与进度安排

1、2022年12月26日-2022年12月31日：形成论文全部工作的计划表。查找相关资料，了解国内外研究进展状况、课题的可行性以及意义等必要的准备工作，进行系统性总结

2、2022年1月1日-2022年1月20日：主要试剂的配制及基于sos/umu试验对几种新烟碱农药的遗传毒性进行检测

3、2022年3月1日-2022年3月31日：继续完成实验，整理实验数据，研究几种新烟碱农药的细胞毒性结果、染毒后菌株生长情况、诱导率结果并评估致癌风险

5. 参考文献

[1]豆捷雄. sos/umu试验应用于饮用水遗传毒性及致癌风险评估的研究[d].中国疾病预防控制中心,2017.

[2]吴程琛. 新型新烟碱类农药对环境模式生物毒性效应的研究[d].浙江大学,2016.

[3]cox-foster d l,conlan s,holmes e c,et al.a metagenomic survey of microbes in honey bee colony collapse disorder[j].science,2007,318(5848):283-287.