咪唑乙烟酸对映体在土壤中的归趋规律和对植物根系差异性抑制机理研究

广泛存在于环境中的农业有机化合物手性对映体问题越来越引起人们的重视。它们对环境的生态效应，在环境中的去向都存在复杂的对映体差异，因此对它们的环境归宿和对生物的效应应考虑其化学结构的立体选择性。作为我国除草剂支柱产品的咪唑啉酮类除草剂是典型的具有手性结构的农药，其对映体对靶标酶乙酰乳酸合成酶的离体抑制表现出对映体差异。然而其对映体对植物的差异性抑制研究尚未见报道。本项目将采用自行分离的咪唑乙烟酸的两种对映体以及外消旋体，研究其在土壤中固持、降解和残留的选择性差异、对植物根系生长、形态、亚显微结构和根毛发生与发育的选择性影响以及植物体内生长调节物质的响应与根毛形成、发育和养分吸收之间的相互关系，以期探明和揭示咪唑乙烟酸不同对映体在土壤中的归趋规律和对植物的毒害机理，为客观评价咪唑啉酮类除草剂的环境效应，为生产上如何防治或降低残留除草剂对后茬作物的毒害以及开发新型单一旋光性除草剂提供理论依据。

本项目选用咪唑啉酮除草剂中最具代表性的咪唑乙烟酸，以自行分离获得的左右旋单体、常用的模式植物玉米和拟南芥以及浙江省2种代表性土壤青紫泥和小粉土作为研究材料，采用室内土壤培养模拟试验、色谱技术、植株溶液培养、外源生长调节剂试验、根系扫描、电镜显微观察、分子生物学、分子对接等方法与手段，研究了土壤中咪唑乙烟酸的分析方法；咪唑乙烟酸除草剂在土壤中吸附-解析的对映体选择性；咪唑乙烟酸除草剂在土壤中消解的对映体选择性；咪唑乙烟酸对玉米根系形态及活力的对映体选择性影响；咪唑乙烟酸对植物根毛生长的对映体选择性抑制及机理；咪唑乙烟酸对玉米根尖细胞亚显微结构的对映体选择性影响；咪唑乙烟酸对乙酰乳酸合成酶的对映体选择性抑制及机理。结果表明，土壤对IM对映体的吸附与解吸不存在手性选择性差异；IM在土壤中的消解存在对映体选择性差异，并受温度、含水量、微生物等多种因素的影响，而微生物代谢是IM在土壤中消解的最主要途径；R-(–)-IM对植物生长、根系活力和根毛生长的抑制明显强于S-(–)-IM，其主要机理是：严重破坏了根冠细胞器亚显微结构，生长素的含量显著降低，对靶标酶乙酰乳酸合成酶具有更易结合的空间立体构型。