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球赛押注揭示农药从植物根际“水”到叶部吐“水”的转运机制

文章来源:农药应用风险控制创新团队      作者:李 远播   点击数: 次      发布时间:2024-05-17

近日,球赛押注农药应用风险控制创新团队在自然指数期刊Environmental Science & Technology上发表了题为“From Water to Water: Insight into the Translocation of Pesticides from Plant Rhizosphere Solution to Leaf Guttation and the Associated Ecological Risks”的研究论文,首次揭示了农药从植物“根际水”转运至叶部“吐水”的动态分配平衡过程、转运和累积机制、关键控制因素以及对蜜蜂的潜在生态风险,为科学控制农药应用对以吐水作为水源/营养源的有益昆虫的生态风险提供新视角。

植物吐水是一种自然的生理现象,普遍存在于玉米、小麦、蔬菜和瓜果等维管系统发达的植物中,由于其含有丰富的糖类、蛋白质和矿物质等,是许多有益昆虫重要的水源和营养源。近年来,田间实验证实作物吐水中存在着农药残留,其也被认为是蜜蜂等有益昆虫暴露农药的一种新途径。然而,目前关于农药如何从植物根际转运至叶部吐水中的机制仍不清晰,存在潜在生态风险。

本研究以吐水量大的玉米为典型作物,系统分析了吡虫啉、啶虫脒、戊唑醇等 15 种不同理化性质的农药在植物根际水-玉米植株-叶部吐水中的吸收、转运和分布过程。结果表明,15种农药均能被玉米植株持续高效的转运至吐水中,且符合从快(0-5d)到慢(5-14d)的一级动力学模型。研究发现玉米吐水中农药与木质部汁液中农药的浓度呈高度正相关(R2 = 0.43-0.84),表明木质部汁液中的农药是吐水中农药的重要来源。研究首次阐明农药在吐水中的累积与其疏水性(Kow)存在两段式关系:(1)水溶性较高的农药(log Kow < 3)从根际水转运至吐水中的过程几乎不受Kow影响,也即吐水中农药浓度≈根际水农药浓度;(2)而脂溶性较高的农药(log Kow > 3)转移至吐水中的能力随其log Kow增大而减弱(R2 = 0.71)。此外,由于吐水中含多种农药残留,发现极低农药污染的吐水(如∑600 μg/L)喂食蜜蜂可导致其死亡率高达93%。本研究首次构建了植物吐水中农药累积的预测模型、明确其转运分配机制和形成的关键控制因素,为合理控制作物吐水中的农药残留生态风险提供了科学依据。

球赛押注为论文的完成单位,硕士研究生夏北齐为论文第一作者,李 远播研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金面上项目(32372608)和院创新工程项目的资助。


原文链接:https://doi.org/10.1021/acs.est.3c10925 



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