東北地理所在丁草胺對(duì)銅綠微囊藻的毒性作用機(jī)制研究方面取得進(jìn)展
丁草胺作為酰胺類除草劑廣泛應(yīng)用于稻田防除禾本科雜草及部分闊葉雜草，并會(huì)隨農(nóng)田退水進(jìn)入地表水，在地表水環(huán)境中已被頻繁檢出。銅綠微囊藻作為藍(lán)藻水華的優(yōu)勢(shì)藻種，其產(chǎn)生的微囊藻毒素嚴(yán)重威脅水生生物和人體健康。丁草胺會(huì)對(duì)水環(huán)境中多種藻類造成不同程度的影響，然而目前尚缺乏其對(duì)銅綠微囊藻生長(zhǎng)和產(chǎn)毒作用機(jī)制的深入研究。為此，東北地理所科研人員對(duì)銅綠微囊藻進(jìn)行了丁草胺暴露試驗(yàn)，從生理和分子生物學(xué)角度解析丁草胺對(duì)銅綠微囊藻生長(zhǎng)和產(chǎn)毒的作用機(jī)制。
研究結(jié)果表明，低濃度丁草胺（0—0.1 mg/L）對(duì)銅綠微囊藻的生長(zhǎng)和生理無顯著影響，證明了銅綠微囊藻對(duì)丁草胺具有一定的耐受性。高濃度丁草胺（4—30 mg/L）對(duì)銅綠微囊藻的毒性作用表現(xiàn)為光合活性抑制、細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)破壞和氧化脅迫。此外，高濃度丁草胺造成的細(xì)胞膜損傷和脂質(zhì)過氧化誘導(dǎo)了大量的微囊藻毒素LR（MC-LR）釋放到水生環(huán)境中。基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)分析發(fā)現(xiàn)，與光合作用、能量代謝和氧化應(yīng)激相關(guān)的基因下調(diào)是高濃度丁草胺毒性的主要作用機(jī)制（圖1）。參與氮代謝的相關(guān)基因上調(diào)維持了高濃度丁草胺暴露下銅綠微囊藻中胞內(nèi)MC-LR濃度的穩(wěn)定。本研究首次將表型組與轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)相結(jié)合，解析了丁草胺對(duì)銅綠微囊藻的作用機(jī)制，為潛在的丁草胺污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)提供了重要參考依據(jù)。
相關(guān)成果發(fā)表在國際期刊Journal of Hazardous Materials。聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生于婧為第一作者，祝惠研究員為通訊作者。該研究得到中科院創(chuàng)新交叉團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中科院青促會(huì)等項(xiàng)目的共同資助。
圖1 丁草胺對(duì)銅綠微囊藻的作用機(jī)制
論文信息如下：
Jing Yu, Hui Zhu*, Heli Wang, Brian Shutes, Tingting Niu. Effect of butachlor on Microcystis aeruginosa: Cellular and molecular mechanisms of toxicity. Journal of Hazardous Materials, 2023, 449, 131042.
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.131042
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