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有机污染物进入植物休内会发生代谢转化,可能生成毒性更强的转化产物。本文选择水稻为模式植物、以2,3,4,5-四氯联苯(CB-61)为典型有机污染物代表,比较研究了CB-61及其衍生物(4-OH-CB-61和4-MeO-CB-61)的毒性差异,并探讨其对水稻代谢通路及代谢物的影响,取得了以下主要结果:
(1)CB-61及其衍生物对水稻生长抑制和氧化损伤等毒性效应的影响程度为4-MeO-CB-61＞4-OH-CB-61＞CB-61。500μg.L-1CB-61、4-OH-CB-61和4-MeO-CB-61暴露下,水稻根重分别减少32.2%、56.6%和64.3%,其抑制作用明显大于茎叶。随着CB-61和其衍生物浓度(0-500μg.L-1)的增加,水稻根部超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性均降低,而丙二醛(MDA)含量呈先上升后下降趋势,在100μg.L-1暴露下达到最高值。
(2)发现4-OH-CB-61和4-MeO-CB-61可促进水稻糖类分解、抑制抗氧化物合成,表现出比CB-61更强的代谢扰动。4-MeO-CB-61显著增大水稻根部能量需求,促进了三铰酸循环、丙酮酸代谢、乙酞基转移到线粒休和瓦氏效应等以丙酮酸为中心的分解代谢途径,蔗糖、D-果糖等糖类分别减少14.2%-32.8%、10.7%-38.6%,导致生物量显著降低。CB-61和4-OH-CB-61可促进氨基酸、酚类、甾醇类等抗氧化物质合成。CB-61通过激活谷脱甘肽介导的解毒响应,有效提高抗氧化防御能力,最大程度消除活性氧(ROS)对水稻的氧化损伤,表现出较低的植物毒性。
(1)CB-61及其衍生物对水稻生长抑制和氧化损伤等毒性效应的影响程度为4-MeO-CB-61＞4-OH-CB-61＞CB-61。500μg.L-1CB-61、4-OH-CB-61和4-MeO-CB-61暴露下,水稻根重分别减少32.2%、56.6%和64.3%,其抑制作用明显大于茎叶。随着CB-61和其衍生物浓度(0-500μg.L-1)的增加,水稻根部超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性均降低,而丙二醛(MDA)含量呈先上升后下降趋势,在100μg.L-1暴露下达到最高值。
(2)发现4-OH-CB-61和4-MeO-CB-61可促进水稻糖类分解、抑制抗氧化物合成,表现出比CB-61更强的代谢扰动。4-MeO-CB-61显著增大水稻根部能量需求,促进了三铰酸循环、丙酮酸代谢、乙酞基转移到线粒休和瓦氏效应等以丙酮酸为中心的分解代谢途径,蔗糖、D-果糖等糖类分别减少14.2%-32.8%、10.7%-38.6%,导致生物量显著降低。CB-61和4-OH-CB-61可促进氨基酸、酚类、甾醇类等抗氧化物质合成。CB-61通过激活谷脱甘肽介导的解毒响应,有效提高抗氧化防御能力,最大程度消除活性氧(ROS)对水稻的氧化损伤,表现出较低的植物毒性。