[發(fā)明專利]一種多尺度、多生物靶標的水生態(tài)農(nóng)藥污染評價方法

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• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112147296A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設計）人: 錢海豐;葉逸之;徐諾寒;陸濤;孫立偉
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發(fā)明提供了一種多尺度、多生物靶標的水生態(tài)農(nóng)藥污染評價方法，屬于生態(tài)毒理學及生態(tài)風險領域，該評估方法以水生原核藻、水生真核藻、斑馬魚及水生微生物群落為評估的靶標，從各水生生物體生理水平、基因表達水平、基因組水平等微觀角度綜合評價農(nóng)藥對水生生態(tài)系統(tǒng)影響。此評價方法能夠創(chuàng)新性地指導水生態(tài)的有效評價與治理和農(nóng)藥的安全使用，且本發(fā)明的評價方法具有可操作性強、全面高效等特點。

技術領域

本發(fā)明屬于生態(tài)毒理學及生態(tài)風險領域，具體地涉及一種多尺度、多生物靶標的水生態(tài)農(nóng)藥污染評價方法。

背景技術

中國是農(nóng)藥生產(chǎn)和需求大國，農(nóng)藥被廣泛應用于除草、殺蟲、殺菌等領域，在保障農(nóng)林生產(chǎn)、除害防疫等工作中都是不可或缺的。鑒于我國耕地面積不足與人口不斷增長的現(xiàn)有矛盾，農(nóng)藥在保障糧食安全中的作用不可替代，但其帶來的環(huán)境問題也日益突出。農(nóng)藥的不合理使用，導致其以較高濃度殘留于水環(huán)境中，嚴重擾亂水圈生態(tài)和碳、氮、磷等元素的循環(huán)。農(nóng)藥可在改變部分生物的生理生化及代謝過程的同時，影響生物體之間的互作關系，進而改變水生生態(tài)系統(tǒng)微妙的自平衡。

傳統(tǒng)的水生態(tài)評價體系是從藻密度、魚類生物損失、生物多樣性等較為宏觀的層面來評價水體受污染情況，缺失對微觀層面分子機制和功能的評價，不能從本質(zhì)上對農(nóng)藥應用與水體治理做出指導，這在現(xiàn)階段生態(tài)文明建設大背景下顯然是不夠的。因此亟需一個更為綜合的水生態(tài)評價體系為水體綜合治理與保護提供依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術中的不足，提供了一種多尺度、多生物靶標的的水生態(tài)農(nóng)藥污染評價方法。本發(fā)明的方法以水生生物中的多種模式生物，如水生原核藻、水生真核藻、斑馬魚及水生微生物群落為研究主體，從生理水平、基因表達水平、基因組水平等微觀角度綜合考慮農(nóng)藥對水生生態(tài)系統(tǒng)的毒理，發(fā)掘水體中殘留的農(nóng)藥影響水生生物的本質(zhì)機制，為更為有效的環(huán)境污染控制與治理措施提供依據(jù)。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：一種多尺度、多生物靶標的水生態(tài)農(nóng)藥污染評價方法，以水生單藻、斑馬魚及水生微生物群落為評估的生物靶標，從各水生生物體生理水平、基因表達水平、基因組水平綜合評價農(nóng)藥對水生生態(tài)系統(tǒng)影響。具體包括如下步驟：

(1)測量自然水生環(huán)境水體中所含的農(nóng)藥及農(nóng)藥濃度，在實驗室條件下設計模擬與自然水生環(huán)境水體中農(nóng)藥種類和農(nóng)藥濃度相同的水體環(huán)境；

(2)實驗評估農(nóng)藥對單藻的毒性及其機制：在實驗室條件下的水體環(huán)境中檢測水生單藻的生理指標、二氧化碳固定能力、對光合系統(tǒng)的影響、營養(yǎng)吸收能力、氧化應激反應，并應用組學技術分析農(nóng)藥的毒理和機制；

(3)實驗評估農(nóng)藥對斑馬魚的毒性及其機制：在實驗室條件下的水體環(huán)境中進行斑馬魚的急性毒性實驗，根據(jù)急性毒性實驗結(jié)果和轉(zhuǎn)錄組學分析結(jié)果確定農(nóng)藥對斑馬魚的作用靶點，并通過對作用靶點分析農(nóng)藥的致毒機制；

(4)采集水生環(huán)境下的自然水體，利用微宇宙技術在實驗室模擬農(nóng)藥對水生微生物的影響，檢測水體中葉綠素含量的變化，并通過18/16S rRNA分析真核和原核微生物的組成和多樣性的變化，通過宏基因組、宏轉(zhuǎn)錄組的方法評估農(nóng)藥對水生微生物群落結(jié)構(gòu)和功能的影響；

(5)通過步驟(2)-(4)的評價方法與不含農(nóng)藥的空白對照組進行對比，獲得對水生態(tài)農(nóng)藥污染多尺度、多生物靶標的評價。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)采用實驗室模擬的方法，可排除自然環(huán)境中水體和生態(tài)系統(tǒng)復雜不均一的干擾，解決原位實驗設備龐大、對周邊環(huán)境有潛在影響等缺點，更為直觀有效的評價農(nóng)藥的毒性。