東北地理所在丁草胺對銅綠微囊藻的毒性作用機制研究方面取得進展
丁草胺作為酰胺類除草劑廣泛應用于稻田防除禾本科雜草及部分闊葉雜草，并會隨農田退水進入地表水，在地表水環境中已被頻繁檢出。銅綠微囊藻作為藍藻水華的優勢藻種，其產生的微囊藻毒素嚴重威脅水生生物和人體健康。丁草胺會對水環境中多種藻類造成不同程度的影響，然而目前尚缺乏其對銅綠微囊藻生長和產毒作用機制的深入研究。為此，東北地理所科研人員對銅綠微囊藻進行了丁草胺暴露試驗，從生理和分子生物學角度解析丁草胺對銅綠微囊藻生長和產毒的作用機制。
研究結果表明，低濃度丁草胺（0—0.1 mg/L）對銅綠微囊藻的生長和生理無顯著影響，證明了銅綠微囊藻對丁草胺具有一定的耐受性。高濃度丁草胺（4—30 mg/L）對銅綠微囊藻的毒性作用表現為光合活性抑制、細胞超微結構破壞和氧化脅迫。此外，高濃度丁草胺造成的細胞膜損傷和脂質過氧化誘導了大量的微囊藻毒素LR（MC-LR）釋放到水生環境中。基因調控網絡分析發現，與光合作用、能量代謝和氧化應激相關的基因下調是高濃度丁草胺毒性的主要作用機制（圖1）。參與氮代謝的相關基因上調維持了高濃度丁草胺暴露下銅綠微囊藻中胞內MC-LR濃度的穩定。本研究首次將表型組與轉錄組數據相結合，解析了丁草胺對銅綠微囊藻的作用機制，為潛在的丁草胺污染風險評價及預測提供了重要參考依據。
相關成果發表在國際期刊Journal of Hazardous Materials。聯合培養博士研究生于婧為第一作者，祝惠研究員為通訊作者。該研究得到中科院創新交叉團隊項目、國家自然科學基金項目、中科院青促會等項目的共同資助。
圖1 丁草胺對銅綠微囊藻的作用機制
論文信息如下：
Jing Yu, Hui Zhu*, Heli Wang, Brian Shutes, Tingting Niu. Effect of butachlor on Microcystis aeruginosa: Cellular and molecular mechanisms of toxicity. Journal of Hazardous Materials, 2023, 449, 131042.
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.131042
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