| 秦成,赵美静,路畅,王俊杰,赵丽霞,李晓晶.自然土壤中6:2氯代多氟烷基醚磺酸对蚯蚓的毒性效应[J].农业环境科学学报,2025,44(3):815-828. |
| 自然土壤中6:2氯代多氟烷基醚磺酸对蚯蚓的毒性效应 |
| Toxicological effects of 6:2 Cl-PFESA on earthworms in natural soil |
| 投稿时间：2024-12-30 |
| DOI：10.11654/jaes.2024-1164 |
| 中文关键词: 6:2氯代多氟烷基醚磺酸 自然土壤 蚯蚓 毒性 酶学 微生物多样性 代谢组学 |
| 英文关键词: 6:2 chlorinated polyfluoroalkyl ether sulfonic acid natural soil earthworm toxicity enzymatic assays microbial diversity metabolomics |
| 基金项目:国家重点研发计划项目（2022YFC3703200，2024YFD1701100）；国家自然科学基金项目（42177034，41601342）；中国农业科学院科技创新工程项目（CAAS-CSGLCA-202302） |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 秦成 | 农业农村部环境保护科研监测所, 农业农村部产地环境污染防控重点实验室, 天津市农业环境与农产品安全重点实验室, 天津 300191 | | | 赵美静 | 农业农村部环境保护科研监测所, 农业农村部产地环境污染防控重点实验室, 天津市农业环境与农产品安全重点实验室, 天津 300191 | | | 路畅 | 农业农村部环境保护科研监测所, 农业农村部产地环境污染防控重点实验室, 天津市农业环境与农产品安全重点实验室, 天津 300191
华中农业大学资源与环境学院, 武汉 430070 | | | 王俊杰 | 农业农村部环境保护科研监测所, 农业农村部产地环境污染防控重点实验室, 天津市农业环境与农产品安全重点实验室, 天津 300191 | | | 赵丽霞 | 农业农村部环境保护科研监测所, 农业农村部产地环境污染防控重点实验室, 天津市农业环境与农产品安全重点实验室, 天津 300191 | zhaolixia@caas.cn | | 李晓晶 | 农业农村部环境保护科研监测所, 农业农村部产地环境污染防控重点实验室, 天津市农业环境与农产品安全重点实验室, 天津 300191 | |
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| 中文摘要: |
| 为探讨6:2氯代多氟烷基醚磺酸（6:2 Cl-PFESA）对蚯蚓的毒性效应及其致毒分子机制，本研究采用自然土壤法，研究了不同剂量（0.1、1、10 mg·kg-1）6:2 Cl-PFESA暴露对蚯蚓的28 d毒性效应，并联合酶学、扩增子测序和代谢组学技术探究其致毒分子机制。结果表明，暴露28 d后6:2 Cl-PFESA在蚯蚓体内的生物富集因子（BAF28d）为2.43~3.81，仅在高剂量（10 mg·kg-1）暴露下蚯蚓存活率显著降低。在亚个体水平，不同剂量6:2 Cl-PFESA暴露均诱导蚯蚓产生氧化应激，其中过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）比超氧化物歧化酶（SOD）对6:2 Cl-PFESA的反应更为敏感。此外，1、10 mg·kg-1 暴露导致蚯蚓体内发生明显的脂质过氧化损伤和神经毒性。微生物多样性分析表明，10 mg·kg-1 6:2 Cl-PFESA暴露会降低蚯蚓体内益生菌属（Lactobacillus）的相对丰度，增加致病菌门（Verrucomicrobiota）的相对丰度。代谢组学分析表明，10 mg·kg-1 6:2 Cl-PFESA 暴露导致蚯蚓体内代谢紊乱，使氨基酸/肽及其类似物、碳水化合物及其结合物等关键代谢物丰度显著上调，破坏了甘油磷脂代谢等关键代谢通路，损害了蚯蚓正常的生理功能。研究表明，经过 28 d的暴露，6:2 Cl-PFESA 可在蚯蚓体内发生生物富集，土壤较低剂量（0.1 mg·kg-1）6:2 Cl-PFESA 污染即可引发蚯蚓体内氧化应激，较高剂量（1、10 mg·kg-1）6:2 Cl-PFESA暴露下蚯蚓体内发生明显的脂质过氧化损伤和神经毒性，10 mg·kg-1 6:2 Cl-PFESA暴露可导致蚯蚓体内菌群失调和代谢功能紊乱。 |
| 英文摘要: |
| To investigate the toxicity and molecular mechanisms of 6:2 chlorinated polyfluoroalkyl ether sulfonic acid（6:2 Cl-PFESA）on earthworms, the 28-day toxic effects of 6:2 Cl-PFESA（0.1, 1, 10 mg·kg-1）on earthworms were investigated using the natural soil method in this study. Moreover, enzymatic assays, amplicon sequencing, and metabolomics techniques were used to explore the underlying molecular mechanisms of toxicity. Results showed that, the bioaccumulation factors of 6:2 Cl-PFESA in earthworms ranged from 2.43 to 3.81 after 28 days of exposure, and significant reductions in survival rates were observed only at the highest concentration（10 mg·kg-1）. At the sub - individual level, exposure to 6: 2 Cl-PFESA at all tested concentrations induced oxidative stress in earthworms, with catalase （CAT）and peroxidase（POD）showing higher sensitivity to 6:2 Cl-PFESA than superoxide dismutase（SOD）. Furthermore, exposure to 1 mg · kg-1 and 10 mg · kg-1 resulted in significant lipid peroxidation damage and neurotoxicity. Microbial diversity analysis showed that exposure to 10 mg·kg-1 6:2 Cl-PFESA significantly reduced the relative abundance of probiotic bacteria（Lactobacillus）, while increased the relative abundance of pathogenic bacteria（Verrucomicrobiota）. Metabolomics analysis showed that exposure to 10 mg·kg-1 6:2 ClPFESA mainly upregulated key metabolites such as amino acids / peptides and their analogues, carbohydrates and their conjugates, disrupting key metabolic pathways such as glycerophospholipid metabolism, ultimately impairing normal physiological functions of earthworms. Overall, this study indicated that after 28 days of exposure, 6:2 Cl-PFESA can bioaccumulate in earthworms. Even exposure to low concentration of 6: 2 Cl-PFESA in soil（0.1 mg · kg-1）can induce oxidative stress in earthworms. Higher concentrations of 6: 2 ClPFESA（1 mg·kg-1 and 10 mg·kg-1）lead to significant lipid peroxidation damage and neurotoxicity in earthworms. Exposure to 10 mg·kg-1 6:2 Cl-PFESA causes dysbacteriosis and metabolic dysfunction in earthworm. |
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