近日，PP电子学院农业与生物技术学院研究生陈琳玉（第一作者），白婧副教授（通讯作者）在国际知名学术期刊《Environmental Pollution》，属于中科院top期刊（中科院二区，IF 8.9），在线发表了题为“Endocrine system, cell growth and death, and energy metabolism induced by Sb(III) exposure in earthworm (Pheretima guillemi) revealed by transcriptome and metabolome analysis”的研究论文。

 我國銻儲量和開發量位居全球之首。然而，銻的開采與冶煉過程中，大量銻元素釋放至土壤和水體，導致嚴重汙染。蚯蚓作爲重金屬等汙染物的敏感指示生物，廣泛應用于生態毒性測試。銻可引發蚯蚓回避反應、生長抑制、腸道組織損傷及氧化應激。然而，蚯蚓對銻汙染的解毒機制與適應性機制尚不明確。

 團隊通過生化指標、病理切片、代謝組學和轉錄組學分析，探討了差异濃度Sb(III)對蚯蚓的毒性機制。結果讲明，隨著袒露濃度的增加，蚯蚓的抗氧化系統、腸道損傷水平及其代謝組學特征均顯著增強。

圖1 銻袒露對蚯蚓腸道組織切片的影響

 組學分析結果顯示，Sb(III)袒露導致蚯蚓體內大量氨基酸如DL-脯氨酸、DL-色氨酸、谷氨酸、甘氨酸等受到幹擾。此外，銻影響蚯蚓免疫系統、神經系統、氨基酸代謝、內排泄系統和碳水化合物代謝相關基因的轉錄模式。胰高血糖素信號通路、壞死和氧化磷酸化是代謝組和轉錄組中共享的重要富集途徑，這也讲明蚯蚓的內排泄系統、細胞生長和死亡以及能量代謝受到銻毒性的嚴重影響，最終導致體重和腸道組織的變化。

圖2 锑袒露对蚯蚓的毒性作用示意圖

 進一步整合代謝組學和轉錄組學分析發現，高濃度銻袒露影響了生物的氧化磷酸化途徑。因此，銻通過改變與ATP合成相關的代謝物和基因，影響蚯蚓生長，這可能是Sb(III)的毒理作用機制之一。本研究揭示了超出常規毒性終點範圍的反應，有助于深入、全面評估銻的毒性作用。

圖3 差异浓度锑处置惩罚下差異基因和代謝物的配合富集通路

  本研究在湘中特色农业资源开发利用与质量宁静控制湖南省重點實驗室进行，获得国家自然科学基金项目（41907037；32371589）、湖南省教育厅科研基金项目（22A0608）、湖南省自然科学基金项目（2024JJ7244；2023JJ50086；2023JJ50475）的支持。(圖文：白婧;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.envpol.2024.124357