? ? 砷作為A類致癌物在湖泊水體中主要以砷酸鹽(As(V))形態(tài)存在，其與正磷酸鹽相似的化學(xué)性質(zhì)，使其在生物體內(nèi)的遷移受環(huán)境中磷酸鹽的調(diào)控。磷作為水生態(tài)系統(tǒng)的限制性因子之一，主要以無機(jī)態(tài)的正磷酸鹽和聚磷酸酯、磷脂、核酸、磷蛋白和磷酸糖類等有機(jī)磷形態(tài)存在。近年來通過政府管控，水體外源性磷供給減少，由于內(nèi)源性磷含量較高且較難清除與控制，使得其對水體富營養(yǎng)化的作用凸顯。有機(jī)磷作為內(nèi)源性的主要磷組成，亦可被微藻等水生生物吸收利用。
當(dāng)前涉及溶解有機(jī)磷(DOP)對生物體中砷酸鹽(As(V))生物積累和生物轉(zhuǎn)化的影響研究相對較少，不利于砷地球化學(xué)循環(huán)的全面理解和調(diào)控。為此，中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所顏昌宙研究組副研究員羅專溪與閩南師范大學(xué)副教授王振紅、美國麻省大學(xué)阿默斯特分校教授邢寶山等開展合作研究，選取了三種不同的有機(jī)磷源(β甘油磷酸鈉(βP)、三磷酸腺苷(ATP)和葡萄糖磷酸鈉(GP))與無機(jī)正磷酸鹽(IP)相比較，探討不同磷源下銅綠微囊藻對As(V)的毒性效應(yīng)、累積與生物轉(zhuǎn)化的差異，并試圖在亞細(xì)胞分布水平和基因表達(dá)方面進(jìn)行科學(xué)解釋。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：銅綠微囊藻在IP環(huán)境下對As(V)耐受性更高，這與該條件下藻體磷(P)在金屬敏感組分(MSF)中的較高分布相一致。DOP環(huán)境下銅綠微囊藻中砷在MSF組分中分布較高，可較好解釋該環(huán)境下砷的較高毒性與敏感性。同時發(fā)現(xiàn)IP環(huán)境下銅綠微囊藻對As(V)和P有較好識別，但在DOP環(huán)境則沒有觀察到這種識別。DOP環(huán)境特別是βP時可顯著提高藻體對砷的累積；而GP則明顯促進(jìn)了砷的還原與甲基化，這得到了GP環(huán)境下藻體砷還原與甲基化功能基因(arsC和arsM)相對表達(dá)量較高的良好印證。研究結(jié)果為科學(xué)深入地了解環(huán)境中DOP如何調(diào)控微藻砷轉(zhuǎn)化提供了新思路。
該研究成果發(fā)表在國際期刊Environmental Pollution, 2019, 252: 1755-1763。研究得到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、福建省科技引導(dǎo)性項(xiàng)目和福建省高校新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計劃等的資助。
有機(jī)磷促進(jìn)銅綠微囊藻砷累積與轉(zhuǎn)化的作用機(jī)理圖
本文轉(zhuǎn)自：城市環(huán)境研究所