典型作物中多氯聯苯(PCBs)的代謝轉化及其分子機制

《典型作物中多氯聯苯(PCBs)的代謝轉化及其分子機制》是依託浙江大學，由孫建騰擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：典型作物中多氯聯苯(PCBs)的代謝轉化及其分子機制
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：孫建騰
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

羥基取代PCBs(OH-PCBs)是PCBs生物代謝的重要產物，可用作PCBs暴露的生物標誌物。申請人在最新研究中發現了PCBs的甲氧基取代產物(MeO-PCBs)，且MeO-PCBs與OH-PCBs可相互轉化，為解析環境中OH-PCBs的潛在來源、篩選PCBs暴露的生物標誌物提供了新途徑。本項目旨在探明PCBs的生物代謝過程，特別是MeO-PCBs形成與轉化的機理及其影響因素，擬在前期研究的基礎上，重點研究玉米、小麥、水稻、南瓜等作物中PCBs代謝轉化的生物學機制，分析鑑定代謝產物及轉化差異，篩查介導PCBs代謝轉化的關鍵酶；探討MeO-PCBs與OH-PCBs的轉化機制及影響因素，特別是作物種類、有機化合物結構對代謝過程的影響，從分子水平闡明PCBs代謝轉化的微觀機制，為正確認識PCBs及其代謝產物的環境行為和毒理學效應、評價其對食物鏈的潛在暴露風險提供科學依據。

結題摘要

多氯聯苯(Polychlorinated biphenyls, PCBs)是斯德哥爾摩公約首批優先控制的持久性有機污染物。PCBs的環境釋放及其嚴重毒性效應一直受到高度關注。儘管PCBs在環境中具有持久性，但它在生物體內可以代謝轉化。已有研究初步揭示了PCBs的代謝途徑和致毒機理，發現了高毒性OH-PCBs，並用作PCBs在生物機體內暴露的生物標誌物，但依然需要發現潛在的代謝產物，完善代謝轉化分子機制。本項目以水稻、玉米、小麥為模式植物，通過水稻水培及愈傷組織和內生真菌離體暴露等手段，利用GC-MS、LC-MS/MS作為分析方法，研究了PCBs的代謝轉化新途徑及其影響因素。發現了新型甲氧基化代謝產物(MeO-PCBs)，而且OH-PCBs和MeO-PCBs可相互轉化，MeO-PCBs更易轉化成OH-PCBs。水稻細胞和內生真菌協同作用於PCBs的轉化過程。代謝轉化還受到共存重金屬離子、化合物結構、植物種類等因素的影響。套用RNA-seq技術，篩查了介導PCBs代謝轉化的關鍵酶系和調控基因，發現PCBs的轉化涉及CYP450酶、甲基轉移酶等酶系作用；LOC_Os01g43774等CYP450酶編碼基因、LOC_Os06g27980等甲基轉移酶編碼基因調控了PCBs的生命過程。結合代謝學說推測了PCBs、OH-PCBs和MeO-PCBs之間的分子轉化機理：PCBs先經CYP450酶系調控，經I相代謝生成OH-PCBs，少部分OH-PCBs可經甲基轉移酶催化，生成MeO-PCBs，MeO-PCBs可快速經CYP450酶系催化，生成OH-PCBs。項目在長三角地區進行了野外調查，探明了我國農田PCBs的污染特徵及生態風險。發現農田中PCBs分布較為廣泛，且主要分布於表層。根據USEPA的污染物篩查值，CB-77、CB-81、CB-126和CB-169的超標率分別為0.83%、4.56%、14.1%和4.15%。相比於浙江和上海，江蘇農田中PCBs殘留量相對較高。低氯代PCBs為PCBs主要成分，主要來源於含PCBs產品的釋放。PCBs的濃度為：水稻種植土＞蔬菜種植土＞未耕作土＞森林土。PCBs對土壤微生物種群結構的擾動性較小，具有較低的生態風險，但其引起的健康風險卻不容忽視。本研究為準確預測作物有機污染的健康風險、科學制定土壤環境質量、保障農產品安全提供了科學依據。