农作物中典型溴酚的生物转化过程与机制研究

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基本信息

  • 批准号：
    21806171
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    18.0万
  • 负责人：
    张青
  • 依托单位：
    中国科学院生态环境研究中心
  • 学科分类：
    B0602.环境分析化学
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2020-12-31

项目摘要

As one of important brominated aromatic compounds, bromophenols are released into the environment through different ways. Bromophenols are widespread in biotic and abiotic environmental medium due to their long-term industry application and the multiple sources. They are listed among the"Chemicals of Emerging Arctic Concern" in 2017. Scientific researchers are paying more attentions to bromophenols. Currently, there is limited information on the biotransformation of bromophenols in plants. This study investigates the uptake, translocation and distribution of bromophenols through in vivo hydroponic exposure. Biotransformation within the plant will be studied using the high-resolution UPLC-MS/MS and GC-MS/MS to systematically screen lipophilic and hydrophilic metabolites. In addition, the glycosyltransferase will be focused to reveal the glycometabolism of bromophenols in plants. The results will provide important basic data and add new understanding to the environmental health risk evaluation of bromophenols.
溴酚是重要的溴代芳香化合物，它进入环境介质中的途径具有多样性。由于溴酚长期大量的使用以及其来源的多样性，在非生命和生命环境介质中被广泛地检出，已于2017年被列入“北极需关注的新型化学品”名单。溴酚逐渐受到了科研人员的广泛关注，但是目前关于溴酚在植物体内生物转化过程的研究依旧十分有限。本项目拟针对溴酚这类环境污染物在农作物体内生物转化过程与机制研究中的空白领域，利用溴酚对水稻植株进行活体暴露实验，探究溴酚在植物体内的吸收、迁移以及分布规律。借助高分辨的液相和气相色谱-质谱等分析技术，系统地对溴酚在植物体内所产生的亲水性和亲脂性的代谢产物进行筛选。了解溴酚在植物体内的生物转化过程，确定不同生物转化途径的转化率。此外，探讨糖基转移酶对溴酚的生物催化过程，确定糖基转移酶在植物体内对溴酚的代谢作用机制，为评估溴酚的环境健康风险提供重要的参考依据。

结项摘要

环境介质中溴酚的来源具有多样性，主要包括海洋生物的天然合成、人工生产和使用、以及其它溴代污染物的环境转化。本研究选取环境介质中丰度较高的2,4,6-三溴苯酚作为研究对象，利用水稻幼苗的水培暴露实验，探讨了溴酚在典型农作物体内的代谢特征。利用高分辨液相和气相色谱-质谱联用技术，结合疑似靶标分析方法，发现了40种2,4,6-三溴苯酚的代谢产物。主要包括2,4,6-三溴苯酚脱溴、羟基化、甲基化、硫酸化和糖基化的代谢途径。糖基转移酶在2,4,6-三溴苯酚代谢过程发挥了重要作用，形成了23种糖基化代谢产物。同时2,4,6-三溴苯酚与其羟基化或脱溴代谢产物发生偶联反应，形成了七种毒性效应较高的羟基多溴联苯醚(OH-PBDEs)和多溴代二苯并二恶英(PBDDs)或多溴代二苯并呋喃(PBDFs)。为了明确代谢产物在水稻幼苗体内的运输和传导机制，重点关注了三溴苯酚直接硫酸化和糖基化过程所形成的结合产物，即TP408、TP490、TP532、TP576、TP622、TP652、TP694和TP738。水稻幼苗体内，三溴苯酚硫酸化和糖基化代谢产物具有显著不同的迁移和固定行为。七种糖基化代谢产物（TP490、TP532、TP576、TP622、TP652、TP694和TP738）仅富集（固定）于水稻幼苗根部，无法纵向迁移至叶鞘和叶片。而不同的是，硫酸化代谢产物（TP408）在水稻根部合成后能通过木质部液滴向上运输至叶鞘和叶片。TP408和TP490均能通过分泌过程排出进入水培溶液。此外，三溴苯酚能有效激活幼苗根部糖基转移酶的活性，糖基转移酶能快速响应并参与三溴苯酚植物解毒代谢的过程，为酚类污染物的植物修复提供重要理论依据。

项目成果

期刊论文数量（2）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Uptake, phytovolatilization, and interconversion of 2,4-dibromophenol and 2,4-dibromoanisole in rice plants.
水稻植物中 2,4-二溴苯酚和 2,4-二溴苯甲醚的吸收、植物挥发和相互转化
  • DOI：
    10.1016/j.envint.2020.105888
  • 发表时间：
    2020-09
  • 期刊：
    Environment international
  • 影响因子：
    11.8
  • 作者：
    Zhang Q;Kong W;Wei L;Wang Y;Luo Y;Wang P;Liu J;Schnoor JL;Jiang G
  • 通讯作者：
    Jiang G
Multiple Metabolic Pathways of 2,4,6-Tribromophenol in Rice Plants
水稻中 2,4,6-三溴苯酚的多种代谢途径
  • DOI：
    10.1021/acs.est.9b01514
  • 发表时间：
    2019-07-02
  • 期刊：
    ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    11.4
  • 作者：
    Zhang, Qing;Liu, Yanwei;Jiang, Guibin
  • 通讯作者：
    Jiang, Guibin

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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