周健副教授在溶解性有机质对全氟/多氟化合物在小麦中的富集转运及转化的影响过程与机制研究方面取得进展

近日，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”为题先后在《Environmental science & technology》期刊发表。论文第一作者为硕士生郭佳和博士生刘思谦，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（41991313、21737003、22036004、42207452、42161134001）、国家科技部重点研发计划项目（2022YFC3703200、2019YFC1804203）、国家教育部“111”计划项目（T2017002）、博士科研启动经费和博士后科学基金（2021M702680、2021M692651）等项目支持。

论文链接: https://doi.org/10.1021/acs.est.2c04356

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

编辑：赵杰

终审：李志