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氰戊菊酯经Tn细胞代谢前后结构的变化

【摘要】: 氰戊菊酯(Fenvalerate, (RS)-α-氰基-3-苯氧基苄基(RS)-2-(4-氯苯基)-3-甲基丁酸酯),是一种广泛用于农林害虫和疾病传播媒介防制的II型拟除虫菊酯类农药。由于农药的长期大量使用,很多昆虫对农药产生了抗性,使得农药的用量大量增加,带来了一系列的环境问题。然而,关于昆虫对化学杀虫剂产生抗性的机制迄今仍不十分清楚。我们实验室前期研究表明,经氰戊菊酯处理过的粉纹夜蛾(Trichoplusia ni , Tn)的细胞系,细胞内的P450含量增加,经蛋白组学研究显示,这些P450中为三种羟化酶。因此,我们假设:氰戊菊酯被Tn细胞得羟化酶催化羟基化后,使之水溶性增加,并改变了其与空间构象,不能与细胞表面的受体结合,从而产生了抗药性。本实验目就是为了验证经Tn细胞代谢后的氰戊菊酯的结构是否与我们的预测相一致。 我们首先用浓度为12.5μM/L的氰戊菊酯处理Tn细胞12h后,回收昆虫细胞及其培养液,利用乙醚萃取法从Tn细胞及其培养液中提取氰戊菊酯及其衍生物,再通过硅胶柱分离纯化氰戊菊酯的衍生物。经1H-NMR,13C-NMR检测后,解析出氰戊菊酯衍生物的结构,由质谱分析确定氰戊菊酯衍生物的分子量,元素分析测定氰戊菊酯衍生物中的C,H,O,N含量从而对1H-NMR,13C-NMR解析出的氰戊菊酯衍生物结构进行确定。 我们的研究结果发现氰戊菊酯经Tn细胞代谢后,氰戊菊酯结构发生变化,其中氰基被还原,苯氧基被羟基所取代。 虽然,大量的研究发现,昆虫对化学杀虫剂抗性产生的主要机制是通过细胞内P450酶系的解毒体系实现的,但我们的研究结果却展示了氰戊菊酯上的氰基被还原,使之毒性降低;苯氧基被羟基所取代,使之水溶性增加,以及结构发生较大的变化等。氰戊菊酯上的苯氧基被羟基取代即可能是羟化酶的催化的结果,也可能是其它水解酶水解的产物。因此,要想了解昆虫细胞对化学杀虫剂产生抗药性的具体机制,尚需大量的后续工作才能得出有用的结论。

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