周健副教授在溶解性有機(jī)質(zhì)對全氟/多氟化合物在小麥中的富集轉(zhuǎn)運(yùn)及轉(zhuǎn)化的影響過程與機(jī)制研究方面取得進(jìn)展

近日，周健副教授在溶解性有機(jī)質(zhì)（dissolved organic matter, DOM）對全氟/多氟化合物（perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances，PFASs）在小麥中的富集轉(zhuǎn)運(yùn)及轉(zhuǎn)化行為的影響及機(jī)制研究方面取得進(jìn)展。研究以“Underlying mechanisms for low-molecular-weight dissolved organic matter to promote translocation and transformation of chlorinated polyfluoroalkyl ether sulfonate in wheat”和“Impact mechanisms of humic acid on the transmembrane transport of per- and polyfluoroalkyl substances in wheat at the subcellular level: the important role of slow-type anion channels”為題先后在《Environmental science & technology》期刊發(fā)表。論文第一作者為碩士生郭佳和博士生劉思謙，通訊作者為周健副教授和祝凌燕教授。

研究通過水培試驗系統(tǒng)闡明了富里酸（fulvic acid, FA）和胡敏酸（humic acid, HA）兩種典型DOM對6:2氯代聚氟烷基醚磺酸鹽（6:2 chlorinated polyfluoroalkyl ether sulfonate，6:2 Cl-PFESA）在小麥中的轉(zhuǎn)化行為的影響及其潛在機(jī)制。體內(nèi)暴露（in vivo）和體外培養(yǎng)（in vitro）試驗相結(jié)合發(fā)現(xiàn)6:2 Cl-PFESA在小麥體內(nèi)可以發(fā)生還原脫氯生成6:2 H-PFESA，且這一轉(zhuǎn)化過程主要是受到硝酸鹽還原酶和谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶的調(diào)控。轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析進(jìn)一步表明FA主要通過調(diào)控小麥根中催化活性、氧化還原酶活性和陽離子結(jié)合等相關(guān)生理響應(yīng)促進(jìn)6:2 Cl-PFESA在小麥中的轉(zhuǎn)化過程。

相比于FA而言，HA對四種PFASs（全氟辛酸（perfluorooctanoic acid，PFOA）、全氟辛烷磺酸（perfluorooctane sulfonic acid，PFOS）、全氟己烷磺酸（perfluorohexane sulfonic acid，PFHxS）以及6:2 Cl-PFESA）在小麥中的運(yùn)輸過程具有不同的影響機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，HA通過降低PFASs的生物有效性抑制了PFASs在小麥根部的吸附和吸收。然而，PFASs在植物亞細(xì)胞組織分布的結(jié)果表明，HA促進(jìn)了其在小麥根部的跨膜運(yùn)輸，而在莖部則呈現(xiàn)相反的規(guī)律。通過抑制劑實驗結(jié)合轉(zhuǎn)錄組學(xué)進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，HA刺激PFASs跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)增加主要受到由與Ca²⁺依賴性蛋白激酶（Ca²⁺-CDPK-SLAC1）相互作用的慢型陰離子通道的驅(qū)動。

以上研究揭示了DOM對PFASs在小麥中的富集轉(zhuǎn)運(yùn)及轉(zhuǎn)化行為的影響及機(jī)制。研究結(jié)果有利于進(jìn)一步理解PFASs在植物中的富集遷移和轉(zhuǎn)化過程及其潛在的生態(tài)風(fēng)險。

該研究得到國家自然科學(xué)基金（41991313、21737003、22036004、42207452、42161134001）、國家科技部重點(diǎn)研發(fā)計劃項目（2022YFC3703200、2019YFC1804203）、國家教育部“111”計劃項目（T2017002）、博士科研啟動經(jīng)費(fèi)和博士后科學(xué)基金（2021M702680、2021M692651）等項目支持。

論文鏈接: https://doi.org/10.1021/acs.est.2c04356

https://doi.org/10.1021/acs.est.3c00504

編輯：趙杰

終審：李志