近日，我校農業與生物技術學院（婁底市農業科學研究所）白婧博士在國際知名毒理學期刊Ecotoxicology and Environmental Safety（中国科院1区、影響因子6.2）發表了題爲“Combined transcriptome and metabolome analysis reveals the toxic effects of antimony on the earthworm”的研究論文，標志著銻汙染生態修複團隊在銻汙染生態風險評估領域取得的又一重大突破。

銻，這一對生態環境構成顯著威脅的類金屬元素，其生態毒性效应恒久以来备受关注。差异于以往多集中于赤子爱胜蚓（Eisenia fetida，E. fetida）個體水平的研究，本次研究深入至分子層面，全面剖析了銻對土壤生態系統關鍵模式生物的毒性作用機制。

研究團隊通過完整的試驗設計，將E. fetida置于差异濃度的銻汙染土壤中，全面分析其從分子敏感性到解毒機制啓動，再到氧化應激與防禦機制平衡調整的全過程。結果顯示，高濃度銻袒露顯著破壞了E. fetida的腸道結構，導致金屬硫卵白水平激增及抗氧化能力大幅下降。在高、低兩組樣本中共鑒定出404種和1698種顯著差異的代謝物，其中S（-）-卡西酮、N-苯基-1-萘胺、血清素、4-羟基扁桃腈和5-氟戊基吲哚等關鍵代謝物在抵禦銻毒性中饰演了焦点角色。並且，E. fetida在抵禦銻毒性時啓動了幾丁質的合成，增強了氨基糖和核苷酸糖的代謝來維持細胞壁合成簣D毎�壁損傷的修複等關鍵功效。

圖1 锑袒露对E. fetida的毒性效應機制

圖2 E. fetida體內差異表達基因的數量及排名前十的GO

綜合代謝組和轉錄組數據，發現了Serotonin_FBRL, 5-methoxytryptamine_FBRL, Glutamine_GFPT1, Glutamine_GLSL, 5-L-Glutamyl-Lalanine_GGT1 共5對代謝物-基因，以及與信號傳導、碳水化合物代謝、免疫系統、氨基酸代謝、消化系統和神經系統等相關的11條富集通路。該研究有助于深化對銻毒性機制的認識，強調了從分子層面探討汙染物生態風險的重要性，並爲未來制定越发精准有效的環境保護战略奠基了堅實的科學基礎。

圖3 E. fetida在生化、组织、代谢和转录组水平上对锑响应的看法圖

課題組近年來圍繞銻的毒性效應及機理開展了一系列相关研究，本论文是继Ecotoxicology and Environmental Safety（2024，277，116326）、Environmental Pollution（2024，356，124357）後對銻的毒理機制深入挖掘的又一階段性结果。

本研究在湘中特色農業資源開發利用與質量宁静控制湖南省重點實驗室進行，获得國家自然科學基金項目（41907037；32371589）、湖南省自然科學基金項目（2024JJ7244；2023JJ50086；2023JJ50475）、湖南省教育廳科研基金項目（22A0608）、湖南省科技創新團隊項目（201937924）、湖南省研究生科研創新項目（CX20231272）的支持。（文/圖：陈琳玉；一审：朱雄梅；二审：刘泽发；三审：向国红）

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2024.116822