全 文 ：武汉植物学研究 2004，22(2)：153～157
Journal of Wuhan Botanical Research
两种新型农药对斜生栅藻
(Scenedesmus obliquus Kitz．)的毒性研究
生秀梅 h ，熊丽r，李小明 ，陈文明 ，唐红枫 ，王媛 ，刘 涛
(1．华中师范大学生命科学学院，武汉 430079；2．江苏大学医学技术学院生化教研室，江苏镇江 212001)
摘 要 ：LY—O4和 WSQIF是由华中师范大学农药所合成的两种新型有机磷农药 ，LY一04属于 a一氧代膦酸衍生物，
WSQIF属于芳氧基乙酰氧基烃基膦酸脂。选用斜生栅藻(Scenedesmus obliquus Ktitz．)作为实验生物，通过显微计
数测定藻细胞的密度以计算LY—o4和WSQIF对斜生栅藻24 h、48 h、72 h、96 h的半效应抑制浓度(EC )，研究其
对斜生栅藻的毒性效应。结果表明：以丙酮为溶剂时，每隔 24 h取样，测得 LY—O4对斜生栅藻的 48 h、72 h、96 h的
EC5。值分别为 2 942．5 mg／L、239．7 mg／L和 65．0 mg／L，而 WSQIF的 24 h、48 h、72 h、96 h的 ECso值分别为
15．9 mg／L、53．0 mg／L、98．0 mg／L和28．8 mg／L。LY一04和WSQIF分别作为杀虫剂和除草剂而研制，经活体研
究表明，LY—o4具有较强的杀虫活性，WSQIF则具有很强的除草活性，所得ECso值基本符合设计结果。根据毒性分
级标准，LY—o4和WSQIF的EC 。值远大于 3 mg／L，其对非靶生物中的水生藻类都属于低毒，可推广应用。
关键词 ：LY一04；WSQIF；斜生栅藻；毒性
中图分类号：X17；TQ45o．2 62 文献标识码：A 文章编号：1．000—470X(2004)02—0153—05
Studies on the Toxicity of Two New Types of Pesticides on
Scenedesmus obliquus Kt~tz．
SHENG Xiu．M ei -，XIONG Li ，LI Xiao—M ing ，CHEN W en—M ing ，
TANG Hong—Feng 。W ANG Yuan ，LIU Tao
(1．Colege D，Life Sciences，Central China Normal University，Wuhan 4 30079，China；2．Department D，Biochemistry，
Colege Clinic Technology，Jiangsu University，Zhenjiang，Jiangsu 212001，China)
Abstract：LY 04 and WSQIF were two newly—synthesized compounds which were presented by
the Institute of Pesticides Chemistry。Central China Normal University．LY一04 belonged to a-ox—
ophosphonic acid derivatives，while W SQIF was aromatic acetyl oxophosphonic acid derivatives．
In this paper，the toxicity of LY一04 and WSQIF on Scenedesmus obliquus Kritz。were studied．
The 24 h，48 h，72 h，96 h EC5o of LY一04 and WSQIF in acetone were determined by detecting
the cell density of the S．obliquus cells．It indicated that the 48 h，72 h，96 h EC5o of LY-04 were
2 942．5 mg／L。239．7 mg／L and 65．0 mg／L，respectively，and the 24 h，48 h，72 h，96 h ECsoof
WSQIF were 15．9 mg／L，53．0 mg／L，98．0 mg／L and 28．8 mg／L，respectively．A series of
studies showed that LY一04 had higher insecticidal activity，while W SQIF had higher phytocidal
activitv．As LY一04 and WSQIF were designed for insecticide and herbicide respectively，the re—
suIts were in compete with the anticipated ones．And according to the toxicant classification stan—
dard，ECs0 of LY一04 and WSQIF were all far higher than 3 mg／L，therefore the toxicity of LY-04
收稿日期：2003—09—08，修回日期：2003一l1—13。
基金项目：科技部基础研究重大项目前期研究专项(2001ccB00700)资助；武汉市青年科技晨光项目(20025001O39)资助。
作者简介：生秀梅(1978一)，女，江苏南通人 ，生化与分子生物学专业，环境毒理学方向。
通讯作者(Author for correspondence．E—mail：xionglily@263．net)。
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154 武 汉 植 物 学 研 究 第 22卷
and W SQIF to the aquatic algae were low，indicating these two kinds of pesticides were rather
safe to the aquatic ecosystem．
Key words：LY一04；WSQIF；Scenedesmus obliquus Ktitz．；Toxicity
农药是农业生产中必须的生产资料，又是一类对
环境有害的有毒化学品[13。随着现代农业的发展，世
界范围内使用的农药品种越来越多，用量也不断增
加。施于环境中的农药，不仅作用于靶生物以防治病
害，而且对非靶生物也产生影响，从而导致生态系统
结构改变，功能破坏。因此，开发高效、低毒、低残留、
高选择性的农药品种，制定安全的农药使用技术与管
理制度，才能充分发挥农药在防治病、虫、草害中的功
效，将其对生态环境的危害控制到最小程度[13。
从2o世纪8o年代起，有机磷农药以其毒效大、
易分解、残留期短等特点取代了有机氯农药，同时也
成为最受关注的污染物之一。有关有机磷农药对海
洋生物的毒性效应已有报道[2]。LY—O4是一种浅黄
色晶体，属于 a一氧代膦酸衍生物，编号为 T3041，是
由华中师范大学农药所合成 的新型有机磷农药。
WSQIF和早期报道的 O，O一二甲基一a一[2，4-二氯苯
氧丙酰氧基]丙基膦酸脂(HJCE)及 O，O一二乙基一a一
[4一氯苯氧乙酰氧基]苄基膦酸脂(ETBP)都属于芳
氧基乙酰氧基烃基膦酸脂[3,43，该类膦酸脂结构主要
特点是在 a一氧代膦酸母体中引入取代苯氧乙酰活
性结构单元。作为两种新型农药，LY—O4和 WSQIF
的药效及毒性尚不十分清楚。对于任何一种农药，为
了确保其对生态环境的安全性，从研制开始到生产
使用，直至农药在环境中消失的全过程，都需要农药
环境毒理学的研究，农药对生态环境的安全性评
价，以及农药的环境监测与环境管理工作的参予与
配合口 ]。本实验是以两种化合物对非靶生物藻类所
产生毒性影响的研究来评价其对生态环境的影响，
以探讨其能否应用于生产实践。
作为水生生态系统初级生产者的藻类，其种类
的多样性和初级生产量会直接影响水生态系统的结
构功能，因而成为监测评价水环境质量的重要指示
生物[6]。斜生栅藻对毒物敏感、易获得、个体小、繁殖
快，在较短时间内可得到化学物质对其许多世代及
种群水平影响的评价，是一种很好的测试生物。本实
验选择斜生栅藻(Scenedesmus obliquus Kbtz．)为实
验生物，研究化合物 LY一40、WSQIF对其的毒性，以
期为探讨农药对藻类的毒理性强弱和为评价新型农
药能否投入生产应用提供科学依据 ，同时为国家制
定水质标准提供参考。
1 材料与方法
1．1 实验材料
斜生栅藻，由中国科学院水生生物研究所淡水
藻种库提供，编号 FACHB416。
1．2 主要试剂与仪器
LY一04，WSQIF由华中师范大学农药所提供；
丙酮为分析纯，上海化学试剂厂生产，用作溶剂；鲁
哥氏液 ，供染色固定用。水生 4号(HB一4)培养基可
用于小球藻和栅藻的保种培养和毒性试验，其配方
见参考文献 12。仪器主要有光照培养箱、冷冻离心
机、高压灭菌锅、721型分光光度计、显微镜、血球记
数板等。
1．3 实验步骤及方法
1．3．1 驯化培养 藻种的移接、驯化培养和测试试
验均 按 无菌操 作进行。器 皿干 热灭 菌 (180℃，
120 min)，培养液消毒(1．1 kg／cm。)，121℃，15 min。
斜生栅藻在无菌条件下转移至水生 4号(HB一
4)人工培养液中[7]，培养至对数生长期进一步扩大
培养。培养条件为：温度25-~28℃；pH值 7～8；白色
日光灯，光暗比12 h：12 h，光强为 3 000 lx左右；静
止培养，每天定时人工摇动 3次。
1．3．2 溶剂不可见效应浓度(NOEC)值的测定
由于 LY一04，WSQIF微溶于水，需用丙酮溶解，但丙
酮对斜生栅藻有毒性，故有必要先测出丙酮的不可
见效 应 浓 度 (no observed effect concentration，
NOEC)值L8]，分别设置 5个浓度组的丙酮和 1个空
白对照组处理斜生栅藻，96 h后用血球计数板显微
计 数，测定藻细胞 的密度 (个／mL)，计算各 自的
NOEC值。
1．3．3 以丙酮为溶剂测定 EC蛐 以丙酮为溶剂配
制 LY一04、WSQIF母液，根据预实验的结果设置 5
个浓度组和 1个空白对照组，每个组设 3个平行样，
测定 LY一04、WSQIF对斜生栅藻的毒性。每隔24 h
取样，用血球计数板显微计数，测定藻细胞的密度
(个／mL)，并测定 650 nm处的光密度值。用概率单
位一浓度对数法[g]分别计算 出 24 h、48 h、72 h、
96 h的半效应浓度(EC 。)。以生物量为实验终点计
算的5o 抑制浓度记为EC 。。最大特定生长率(U)
按以下公式计算：U一(INN,一InNo)／(t—t。)。No、M 分
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第 2期 生秀梅等：两种新型农药对斜生栅藻(Scenedesmus obliquus KtRz．)的毒性研究 155
别为开始期(￡。)和 t时刻(￡)的细胞数。抑制率( ％)
一 (U k—Ut。 )／u k×100。U k：对照组的生长速度，
Ut 有供试化合物时的生长速度。根据抑制率的机
率单位和相应的浓度对数，用直线回归法得到浓度
效应方程，计算出半效应浓度(EC 。)，并将回归方程
进行 X。检验。统计分析用 Statistica软件进行。
2 结果与分析
2．1 溶剂 NOEC值的测定
NOEC值可以用不同方法确定，本实验中采用
方差分析法，即与空白试验组没有显著性差异的最
高浓度认为是 NOEC值。
分别以 0．1 、0．15 、0．20％、0．50 和 1％
的丙酮处理斜生栅藻，结果显示，96 h后，与对照组
相比，0．1 及以下浓度的丙酮对斜生栅藻的生长有
促进作用，0．50 和 1 的丙酮有明显的抑制作用；
经方差分析，丙酮对斜生栅藻的NOEC丙酮的浓度
应低于 0．15 。
2．2 LY一04、WSQIF对斜生栅藻的毒性效应
2．2．1 WSQIF对斜生栅藻生长的影响 用不同浓
度的WSQIF处理，以藻细胞密度为指标所作得生
长曲线如图1。从图 1可以看出，加了 WSQIF的各
试样组中，藻细胞的生长受到不同程度的抑制，而且
抑制程度与 WSQIF的浓度呈正相关，显示出明显
的浓度一剂量效应：随着 WSQIF浓度的增大，藻细
胞的生长率逐渐下降。另一方面，在镜检过程中，
WSQIF高浓度时，可以观察到部分藻细胞体积增
大，细胞形态改变 ，子细胞分裂畸形，出现异型胞。说
明WSQIF使斜生栅藻的生长与分裂也产生一定的
解偶联作用。
— *- CK —．卜_ 50 —．广-70
0 24 48 72 96
养时问 (I1)
Cultui‘c tinm
图 1 不同浓度 WSQIF对斜生栅藻生长的影响
Fig．1 Effects of different concentrations of
WSQIF on growth of S．obliquus
用前面所介绍的计算方法可得到不同时间下的浓
度效应曲线方程：抑制率(．y)一b×浓度对数(z)+a。
其中a、b是通过抑制率的机率单位和相应的浓度对
数，用直线回归法得到的浓度效应方程的常数项。
经统计分析，确定出各时间(24 h、48 h、72 h、
96 h)的EC5。值及相关系数(见表 1)。
表 1 WSQIF对斜生栅藻的毒性
Table 1 The toxicity of WSQIF tO S．obliquus KUtz．
由表1可知：随着培养时间的延长，EC 。值先上升，
而后又有下降的趋势，说明斜生栅藻的抗性较低，不易
恢复，以丙酮为溶剂时，WSQIF的长期毒性较高。
2．2．2 LY一04对斜生栅藻的毒性效应 同样方法
测得斜生栅藻在不同浓度的LY—O4作用下的生长曲
线如图2。从图2可以看出，藻细胞的生长受到不同程
度的抑制，且与LY—O4的浓度呈正相关性，显示出明
显的浓度一剂量效应，随着LY—O4浓度的增大，藻细
胞的生长率逐渐下降。经统计分析，确定出各时间
(48 h、72 h、96 h)的EC5。值及相关系数(见表 2)。
一 40
j 35
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、
3()
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亏 15
J 10
5
意 0
— 曩一 CK — 一 3() —★ 一 5O
48 72
养州 (1)
CuIture time
96
图 2 斜生栅藻在不同浓度 LY—O4作用下的生长曲线
Fig．2 Effects of different concentrations of
LY一04 on growth of S．obliquus
表 2 LY—O4对斜生栅藻的毒性
Table 2 The toxicity of LY-04 tO S．obliquus KUtz．
∞ 如 ∞ 如 加 m O
f、】 LluI)一uU
一摹LI／ 0000c×_) 裂
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武 汉 植 物 学 研 究 第 22卷
由表 2可知：随着天数的增加，EC 。急剧下降，
显示斜生栅藻对 LY一04的抗性较差；因LY一04难溶
于水，实际起作用的浓度可能小于理论值。
2．3 LY一04、WSQIF对斜生栅藻的毒性比较
由表1和表2可以看出LY一04、WSQIF对斜生栅
藻96 h的EC 。值分别为65．0 mg／L和28．8 mg／L，
WSQIF的 EC 。值 低 于 LY一04的 EC 。值，说 明
WSQIF对于斜生栅藻的毒性高于 LY一04。从所得
48 h、72 h、96 h的 EC 。值亦可看出 WSQIF对于斜
生栅藻的毒性高于 LY一04。但从两者 48 h、72 h、
96 h的 EC 。值变化趋势可看出，随着培养时间的延
长，以丙酮为溶剂时，斜生栅藻对两者的抗性都较
低，不易恢复，长期毒性都较高。但两者相比较，LY一
04的抗性更低。
3 讨论
目前 ，已有大量关于农药对斜生栅藻毒性研究
的报道，农药对藻类细胞造成的损害，主要表现为对
藻类的杀灭性和对生长的抑制作用，以半数生物受
影响的浓度 EC 。表示。EC 。常常作为评价农药对环
境安全的一个重要指标，以 96 h EC 。的大小为毒性
分级参考标准L1。。：EC 。大于 3．0 mg／L为低毒性，
EC500．3～3．0 mg／L为中毒性，EC50小于0．3 mg／L
为高毒性。早期研究的结果表明一般农药对栅藻
EC 。都较低L1 ，如林丹的EC 。为 2．5 mg／L(96 h)，
单甲脒的 EC 。为 6．5 mg／L(96 h)，甲基对硫磷的
EC 。为 15 mg／L(72 h)，氯 氰 菊 酯 的 EC 。为
112．8 mg／L(96 h)。熊丽等在氯氰菊酯对斜生栅藻
的毒性效应研究中发现[1 ，不同浓度的氯氰菊酯对
斜生栅藻的抑制程度与氯氰菊酯的浓度呈正相关，
显示明显的浓度一剂量相关性。一般来说，农药对藻
类的影响在很大程度上均表现为浓度相关性。
Moohapatra和 Mohanty认为随着时间的延长农药
的毒性随之降低，可能由于：①农药的生物降解，②
农药的自动降解，③生物适应，④进入细胞的农药减
少所致。但也有随着时间的延长农药的毒性随之增
大的报道L1 。
本实验中 LY一04、WSQIF对斜生栅藻 96 h的
EC50分 别为 65．0 mg／L、28．8 mg／L，将 LY一04、
WSQIF的 EC 。值与氯氰菊酯的 EC 。值相比，氯氰
菊酯>LY—O4~WSQIF，即它们对斜生栅藻的毒性
为氯氰菊酯％LY—o4~WSQIF。目前，氯氰菊酯被
广泛用于农用杀虫药剂和家用驱虫蚊剂。LY一04和
WSQIF是华中师范大学农药所分别作为杀虫剂和
除草剂而研制的两种新型农药。经活体研究表明，
LY一04具有较强的杀虫活性，而 WSQIF具有很强
的除草活性。除草剂的靶生物为植物，而杀虫剂的靶
生物为害虫类，对藻的毒性影响理论上 WSQIF应
大于 LY一04，本实验所得 EC 。值基本符合理论结
果。根据毒性分级标准，LY一04、WSQIF的EC 。值远
大于 3 mg／L，为低毒，对非靶生物中的水生藻类的
毒性都属于低毒，可推广应用。
由于许多农药难溶于水，在毒性试验中常使用
佐剂(农药的溶剂和乳化剂)，因佐剂本身对藻类有
毒性或改变农药对藻类的作用，它与农药对藻类的
复合毒性表现为加合、协同或拮抗效应[1]。本试验
中，丙酮用作佐剂，与两种化合物均表现出协同作
用。Straton[1 发现丙酮对藻类有毒性，并且认为其
毒性在于破坏膜的结构。Caux等发现通常农药比其
活性组分对藻类的毒性更大，可能是佐剂增加了藻
类生物膜的流动性，从而使活性组分顺利穿过细胞
膜，进入反应靶位。
亦有报道认为 a一氧代膦酸衍生物影响植物体
内酶系的活性，使酶系的活性降低，影响植物体内活
性氧代谢系统的平衡，从而导致细胞膜受损、破坏，
最后引起细胞死亡[2矗]。有机磷农药对昆虫、水生动
物的致毒效应主要是抑制已酰胆碱酯酶活性，阻断
神经传导，最终也造成生物体死亡E15]。因而，当某种
化合物使有机体的酶失去活性，代谢系统紊乱，细胞
严重损伤和有机体抵抗能力减弱的情况下，另一化
合物即使低毒性，也有可能对有机体造成严重的细
胞损伤，从而使受试物在生物效应上表现出协同效
应。
无论是 LY一04还是 WSQIF，高浓度存在情况
下，它们对藻类的毒性亦较大，藻类种群受到影响
后，其生物多样性会遭到破坏，这些必然会影响到下
一 代食物链，进而影响到整个生态系统。因此在使用
LY一04、WSQIF时要注意控制它们的浓度。又因斜
生栅藻对LY一40、WSQIF的抗性都较低，不易恢复，
故同时还需要注意两者的长期毒性。
由于本实验是在室内模拟条件下进行的，受条
件所限制，无法反映出农药使用后对生态环境影响
的全部情况，如农药对地下水的污染，对整个生态系
统的危害等。所以对上述两种农药能否投入使用，本
文仅提供藻类方面的初步依据，有关它们对整个生
态环境的毒性影响，有待进一步研究和评价。
致谢：承蒙华中师范大学生命科学学院 98级本科生李
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第 2期 生秀梅等 ：两种新型农药对斜生栅藻(Scenedesmus obliquus Ktitz．)的毒性研究 157
学海、卢艳丽、陈贻球同学的大力帮助，特此致谢!
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