近日,资环学院周健副教授在溶解性有机质(dissolved organic matter, DOM)对全氟/多氟化合物(perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances,PFASs)在小麦中的富集转运及转化行为的影响及机制研究方面取得进展。研究“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”为题在《 Environmental science & technology 》期刊发表。论文第一作者博士生刘思谦,通讯作者为周健副教授和祝凌燕教授。
研究通过水培试验系统阐明了富里酸(fulvic acid, FA)和胡敏酸(humic acid, HA)两种典型DOM对6:2氯代聚氟烷基醚磺酸盐(6:2 chlorinated polyfluoroalkyl ether sulfonate,6:2 Cl-PFESA)在小麦中的转化行为的影响及其潜在机制。体内暴露( in vivo )和体外培养( in vitro )试验相结合发现6:2 Cl-PFESA在小麦体内可以发生还原脱氯生成6:2 H-PFESA,且这一转化过程主要是受到硝酸盐还原酶和谷胱甘肽转移酶的调控。转录组学分析进一步表明FA主要通过调控小麦根中催化活性、氧化还原酶活性和阳离子结合等相关生理响应促进6:2 Cl-PFESA在小麦中的转化过程。
相比于FA而言,HA对四种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)在小麦中的运输过程具有不同的影响机制。研究发现,HA通过降低PFASs的生物有效性抑制了PFASs在小麦根部的吸附和吸收。然而,PFASs在植物亚细胞组织分布的结果表明,HA促进了其在小麦根部的跨膜运输,而在茎部则呈现相反的规律。通过抑制剂实验结合转录组学进一步分析发现,HA刺激PFASs跨膜转运增加主要受到由与Ca2+依赖性蛋白激酶(Ca2+-CDPK-SLAC1)相互作用的慢型阴离子通道的驱动。
以上研究揭示了DOM对PFASs在小麦中的富集转运及转化行为的影响及机制。研究结果有利于进一步理解PFASs在植物中的富集迁移和转化过程及其潜在的生态风险。
该研究得到国家自然科学基金、国家科技部重点研发计划项目、国家教育部“111”计划项目、博士科研启动经费和博士后科学基金等项目支持。
论文链接: https://doi.org/10.1021/acs.est.3c00504