论文总字数：24651字

摘 要

敌草隆是一种常用的取代脲类除草剂，因其不规范的使用以及较强的生态毒性，引起社会广泛的关注。水稻的种植面积在我国粮食作物中是最广的，其安全的重要性不言而喻。随着科技发展，农作物产量逐年升高，与此同时农药也被更加频繁的使用，近年来农药过量使用的现象愈发常见，而农药的过量使用必然给食品安全与环境保护带来巨大影响。基于此种现象，如果研究出一种促进农作物高产且使用的农药低毒高降解的方法，就可以既满足农作物数量和质量的要求，还能减少农药残留的危害。

本实验首先研究茉莉酸对敌草隆诱导的水稻氧化胁迫的影响，采取0.25mg L^-1敌草隆处理，50μM茉莉酸喷施，通过测定水稻的根长叶长、过氧化氢含量、脯氨酸含量、谷胱甘肽含量，发现敌草隆胁迫显著抑制水稻的生长，并能显著提高水稻体内过氧化氢、还原型谷胱甘肽和脯氨酸的含量，这说明敌草隆给水稻带来了氧化胁迫，使水稻体内的抗氧化系统被激活。同时我们对敌草隆胁迫下的水稻进行茉莉酸喷施，发现与敌草隆处理组相比，外源茉莉酸显著提高水稻幼苗地上部分的脯氨酸和还原型谷胱甘肽含量，同时水稻地下部分的H₂O₂含量有所下降。

为了进一步研究茉莉酸对敌草隆在水稻体内代谢的影响，使用高分辨UPLC/Q-TOF-MS/MS检测手段，一共鉴定出14个敌草隆代谢物，其中包括6个I相代谢物和8个II相代谢物，并对比分析两个处理组的代谢物的差异情况，同时根据鉴定出的代谢产物，推测敌草隆在水稻体内主要通过脱氯、羟基化和脱烷基化等I相代谢反应进行降解，同时部分I相代谢物与内源性氨基酸和葡萄糖以及一些小分子酸发生结合后形成II相缀合物。为农药残留在水稻中的降解提供新的研究思路。

关键字：外源茉莉酸 敌草隆 抗氧化能力 代谢途径

STUDY ON THE EFFECT OF JASMONIC ACID ON DIURON-TRIGGERED OXIDATIVE STRESS AND THE METABOLIC PATHWAY OF DIURON IN RICE

Abstract

Diuron is a common herbicide used to replace urea, which has attracted wide attention due to its irregular use and strong ecological toxicity. As the food crop with the largest planting area in China, the security importance of rice is self-evident. With the development of science and technology, the output of crops is increasing year by year, and pesticides are also being used more frequently. In recent years, excessive use of pesticides has become more and more common, and the excessive use of pesticides is bound to have a huge impact on food safety and environmental protection. Based on this phenomenon, if a method is developed to promote the high yield of crops and the low toxicity and high degradation of pesticides, it can not only meet the requirements of the quantity and quality of crops, but also reduce the harm of pesticide residues.

Jasmonic acid are studied in this experiment, first of all, influence on rice oxidative stress induced by diuron, take 0.25 mg L^-1 diuron processing,spraying 50 microns jasmonic acid.By determining the roots of rice leaf length, hydrogen peroxide content, proline content, GSH content, found that diuron stress significantly inhibit the growth of rice, and can significantly increase the rice hydrogen peroxide and reduced glutathione in the body and the content of proline, suggesting that diuron brought oxidative stress on rice, rice in vivo antioxidant system is activated .

Further, in order to study the diuron jasmonic acid metabolism in rice and the effect of using UPLC/Q-TOF-MS/MS detection means, a total of fourteen identified diuron metabolites, including six phase I metabolites and eight phase II metabolites, and comparative analysis of two treatment group the difference of metabolites, at the same time, according to identify the metabolites that diuron mainly in rice by dechlorination, hydroxylation and degradation of phase I metabolism reactions such as alkylation, and part of the phase I metabolites and endogenous amino acid and glucose, and a few small molecular acid formed after combining phase II. It provides a new research idea for the degradation of pesticide residues in rice

Key words: exogenous jasmonic acid;diuron;Antioxidant Capacity;metabolic pathway

目 录

摘要……………………………………………………………………………I

ABSTRACT……………………………………………………………………II

第一章 文献综述 1

1.1研究背景 1

1.2 概况 1

1.2.1农药敌草隆的理化性质，作用机理和使用现状 1

1.2.2敌草隆的危害 2

1.2.3 敌草隆代谢 2

1.2.4植物激素茉莉酸的理化性质 3

1.2.5 JA对处于胁迫环境的植物的影响 4

1.3研究思路 5

第二章 实验材料和方法 6

2.1试剂 6

2.2仪器 6

2.3 实验方法 7

2.3.1水稻种子萌发及幼苗的培养和处理 7

2.3.2水稻粗酶液的提取 8

2.3.3粗酶液中蛋白质的定量 8

2.3.4脯氨酸的测定方法 9

2.3.3 过氧化氢含量测定 9

2.3.4 谷胱甘肽的测定方法 10

2.3.5敌草隆代谢物提取 10

2.3.6 HPLC-QTOF-MS/MS检测条件 11

第三章 实验结果 12

3.1 水稻生长情况 12

3.2脯氨酸含量 13

3.3 过氧化氢含量 14

3.4谷胱甘肽含量 14

3.5敌草隆代谢物分析 15

第四章 结论和展望 26

第五章 参考文献 27

致谢 29

第一章 文献综述

1.1研究背景

水稻是世界主要粮食作物之一，除可食用外还可作工业原料、畜牧饲料等，对人类的生产生活具有重要意义。水稻的种植，需时时照顾，有时也需用农药来除掉害虫与杂草。但农药除虫除草的同时，给植物带来了生长胁迫，且农药在农作物上的残留也给食品安全带来重大隐患。例如敌草隆可以除去水稻田间牙齿草^[1]等恶性杂草，但有研究表明敌草隆对植物的株高具有一定的抑制作用^[2]，且敌草隆及其降解产物对动物的中枢神经系统、肝、肾有损害^[3]，如果残留在农作物表面，将会对人体健康产生极大威胁。

茉莉酸是一种内源生长调节物质，存在植物体内，具有一定的抗胁迫作用。根据前者研究^[4]茉莉酸可以缓解农药对小麦的氧化胁迫。小麦和水稻是同一属的植物，结构和构成相似，故推测茉莉酸对水稻也会有相同的作用。

1.2 概况

1.2.1农药敌草隆的理化性质，作用机理和使用现状

敌草隆（N'-(3,4-二氯苯基)-N,N-二甲基脲，Diuron，简称：DU），作为取代脲类除草剂，其常温下的水溶解度为42 mgL^-1，蒸气压为0.009 mPa；易溶于热酒精，毒性LD50 3400mg•kg^-1，处于高温、强碱和强酸环境中易分解^[5][6]。产生有毒的烟气。燃烧产物为氯化氢，二氧化碳以及氮氧化物。其化学式如图所示。

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