蚯蚓细胞色素P450亚酶及代谢组学对土壤亚致死剂量草甘膦除草剂的响应

作者：杨晓霞; 张雪梅; 张伟; 龚久平^*; 李典晏; 杨俊英; 李必全; 柴勇; 刘剑飞

来源：环境科学学报, 2021, 41(03): 1091-1100.

DOI：10.13671/j.hjkxxb.2020.0461

• 亚致死剂量
• 小分子代谢物
• 生物标记物
• CYP1A2
• CYP2C9
• CYP3A4
• 毒性作用与机制

以赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)为受试生物,通过外源添加污染物的方法,研究了暴露于亚致死剂量草甘膦(添加剂量分别为5、10、20、40 mg·kg-1)的土壤中7 d后,蚯蚓生长抑制率、细胞色素P450亚酶(CYP1A2、2C9与3A4)活力及代谢组学对土壤草甘膦的响应,旨在探讨亚致死剂量草甘膦能否对非靶标生物蚯蚓产生不良影响及其毒性作用机制,初步推断其毒性作用阈值,并筛选敏感生物标记物.结果表明:从蚯蚓生长抑制率来看,各处理组与对照组无显著差异;从蚯蚓CYP亚酶活力来看,在高剂量草甘膦(20、40 mg·kg-1)处理下,CYP亚酶活力均受到显著抑制;基于代谢组学鉴定并筛选出14个小分子代谢物标记物,其中9个小分子代谢物(分别是1,6-二磷酸果糖、β-D-果糖6-磷酸、丙酮酸、组氨酸、赖氨酸、鸟氨酸、延胡索酸、肌酸、甜菜碱)在5～40 mg·kg-1草甘膦暴露下显著低于对照水平,另外2个小分子代谢物(尿酸与二十-羟-二十烷四烯酸)则在草甘膦处理下显著升高.代谢组学的响应表明,草甘膦暴露(5～40 mg·kg-1)致使蚯蚓糖酵解与三羧酸循环减弱,氨基酸代谢受损,嘌呤代谢紊乱,细胞渗透功能受损,对蚯蚓产生了明显毒副作用,其毒副作用还与细胞色素P450酶代谢相关.蚯蚓CYP亚酶活力与小分子代谢物标记物作为敏感生物标记物,可联合诊断土壤亚致死剂量草甘膦污染.

• 单位
  重庆市农业科学院