近日，资环学院周健副教授在溶解性有机质（dissolved organic matter, DOM）对全氟/多氟化合物（perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances，PFASs）在小麦中的富集转运及转化行为的影响及机制研究方面取得进展。研究“Impact mechanisms of humic acid on the transmembrane transport of per- and polyfluoroalkyl substances in wheat at the subcellular level: the important role of slow-type anion channels”为题在《 Environmental science & technology 》期刊发表。论文第一作者博士生刘思谦，通讯作者为周健副教授和祝凌燕教授。

研究通过水培试验系统阐明了富里酸（fulvic acid, FA）和胡敏酸（humic acid, HA）两种典型DOM对6:2氯代聚氟烷基醚磺酸盐（6:2 chlorinated polyfluoroalkyl ether sulfonate，6:2 Cl-PFESA）在小麦中的转化行为的影响及其潜在机制。体内暴露（ in vivo ）和体外培养（ in vitro ）试验相结合发现6:2 Cl-PFESA在小麦体内可以发生还原脱氯生成6:2 H-PFESA，且这一转化过程主要是受到硝酸盐还原酶和谷胱甘肽转移酶的调控。转录组学分析进一步表明FA主要通过调控小麦根中催化活性、氧化还原酶活性和阳离子结合等相关生理响应促进6:2 Cl-PFESA在小麦中的转化过程。

相比于FA而言，HA对四种PFASs（全氟辛酸（perfluorooctanoic acid，PFOA）、全氟辛烷磺酸（perfluorooctane sulfonic acid，PFOS）、全氟己烷磺酸（perfluorohexane sulfonic acid，PFHxS）以及6:2 Cl-PFESA）在小麦中的运输过程具有不同的影响机制。研究发现，HA通过降低PFASs的生物有效性抑制了PFASs在小麦根部的吸附和吸收。然而，PFASs在植物亚细胞组织分布的结果表明，HA促进了其在小麦根部的跨膜运输，而在茎部则呈现相反的规律。通过抑制剂实验结合转录组学进一步分析发现，HA刺激PFASs跨膜转运增加主要受到由与Ca²⁺依赖性蛋白激酶（Ca²⁺-CDPK-SLAC1）相互作用的慢型阴离子通道的驱动。

以上研究揭示了DOM对PFASs在小麦中的富集转运及转化行为的影响及机制。研究结果有利于进一步理解PFASs在植物中的富集迁移和转化过程及其潜在的生态风险。

该研究得到国家自然科学基金、国家科技部重点研发计划项目、国家教育部“111”计划项目、博士科研启动经费和博士后科学基金等项目支持。

论文链接: https://doi.org/10.1021/acs.est.3c00504