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研究团队揭示微塑料与有机氯农药复合污染对体外微生物代谢的影响

来源: 时间:2021-05-31

  近期,省科学院测试分析研究所(中国广州分析测试中心)新技术实验室超微量团队刘舒芹博士与环境化学团队陈超两位科研人员联合建立了活体微生物非靶向代谢物的SPME/GC×GC-QTOF-MS富集检测方法与微生物胞外氨基酸的FT-ICR-MS分析方法,用于评估体外大肠杆菌在微塑料与有机氯农药(DDT)复合污染胁迫下的代谢失衡行为。相关研究成果发表在期刊《Journal of Hazardous Materials》上。

  由于全球塑料制品的广泛使用,大量的塑料垃圾被随意丢弃在自然环境中,这些塑料垃圾在物理冲击、生物降解、光催化等条件下,会分解成小于5mm的微塑料(MPs),从而对生态系统造成潜在的威胁。微塑料可以吸附生物或环境基质中的有毒有害污染物,并通过食物链进入人体。携带污染物的MPs会在人体的胃肠道中积累,影响胃肠道中微生物的正常代谢。微生物是生物体应对外源污染物的重要防线,也是生理过程的重要调节器,探究人体胃肠道中常见微生物在环境污染胁迫下的代谢失衡行为有助于评估相关污染的生物风险。开发高效富集人体微生物体系中广泛代谢物的样品前处理方法,以获得更多化学物质的变化信息,对人体微生物代谢失衡行为的研究至关重要。

  研究团队利用建立的微生物非靶向和靶向代谢物分析方法,分析体外大肠杆菌在微塑料与有机氯农药(DDT)复合污染胁迫下的代谢产物情况,发现微塑料与DDT污染均会对大肠杆菌的代谢产生干扰,DDT的代谢干扰效应表现出显著的剂量依赖现象,而低剂量微塑料可通过降低体系中游离DDT的浓度来减弱DDT对大肠杆菌的生长抑制和代谢干扰作用;根据受污染微生物体系中的降解中间体,可初步推导出DDT在大肠杆菌中的降解路径。

  该研究促进了微生物代谢组学研究新方法新技术的发展,有利于深入评估微塑料与有机污染物联合污染的生物暴露风险,并可为其它复杂环境污染刺激下的微生物代谢失衡机制研究提供技术依据。

  相关研究工作得到了国家自然科学基金、广东省科学院建设国内一流研究机构行动专项等项目的资助。


  图. 新型广谱SPME探针在微生物代谢失衡行为研究中的应用

  论文信息:

  Shuqin Liu, Shuting Fang, Zhangmin Xiang, Xiaotian Chen, Yumei Song, Chao Chen*, Gangfeng Ouyang*(2021). Combined effect of microplastics and DDT on microbial growth: A bacteriological and metabolomics investigation in Escherichia coli. Journal of Hazardous Materials, 407, 124849

  论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389420328405

  (省科学院测试分析研究所 陈超/供稿)

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