学院耕地质量保护利用研究团队就土壤中蓝藻毒素的消散研究在中科院一区TOP期刊发文

作者：张艳艳 审核：张宏霞

  日前，学院耕地质量保护利用研究团队张艳艳特聘副教授领衔以 “Cyanotoxins dissipation in soil: Evidence from microcosm assays” 为题，在中科院环境科学与生态学大类一区TOP期刊Journal of Hazardous Materials (IF=14.224) 上发表研究文章。

人类和生态健康取决于淡水系统的活力，但由于面源污染引起的水体富营养化，导致淡水系统藻类大量滋生，形成有害水华并释放蓝藻毒素。如果蓝藻毒素污染的水被用来灌溉农作物，这可能使人类和其他生物群暴露在蓝藻毒素中。蓝藻毒素危害人类、动物和植物健康。直接接触蓝藻毒素是一个公共健康问题，因为这些化合物可以引起人类和动物的急性和慢性肝脏损伤和神经毒性。蓝藻毒素也会抑制植物光合作用，对植物和土壤无脊椎动物造成氧化损伤，并在叶菜和粮食作物的可食用部分进行生物累积。为了评估和控制土壤中蓝藻毒素的风险，我们必须量化蓝藻毒素以生物可利用形式存在的时间。降解是消除土壤中蓝藻毒素的主要途径，包括生物降解、光降解和化学水解反应。蓝藻毒素可能会被多样化的微生物联合体降解，被吸附或以其他方式消散在农业土壤中。

学院耕地质量保护利用研究团队调查了9种蓝藻毒素在受控土壤微生态系统中28天后的消失和转化情况。研究的蓝藻毒素包括Anabaenopeptin-A(AP-A)、anabaenopeptin-B (AP-B)、Anatoxin-a (ATX-a)、Cylindrospermopsin (CYN) 和Microcystin (MC) 同系物-LR、-LA、-LY、-LW和-LF，共6种不同类型的土壤。蓝藻毒素半衰期从几小时到几个月不等，取决于化合物和土壤条件。在好氧和厌氧土壤中，蓝藻毒素通过生物反应被消除，尽管厌氧条件加速了ATX-a、CYN和APs的生物消散。ATX-a对光解降解很敏感，但CYN和MCs并没有通过光化学转化而减少。MC-LR和-LA在暴露于光、氧化还原条件和低微生物活动后被回收，这表明与土壤中的其他蓝藻毒素相比，它们以可提取的形式持续存在。本研究进一步使用高分辨率质谱法(UHPLC-MS/MS)鉴定了蓝藻毒素的降解产物，揭示了它们在土壤中的潜在降解途径。

图2. CYN (a)、ATX-a (b) 和MCs (c) 在土壤中的潜在降解途径。根据Schymanski的分类确定的化学结构置信度为：黑色，确认的结构 (母体化合物，1级)；蓝色，可能的结构 (2级)；绿色，暂定的候选结构 (3级)。

耕地质量保护利用研究团队特聘副教授张艳艳为文章第一作者和通讯作者，四川农业大学为第一和唯一通讯单位。共同作者包括加拿大蒙特利尔大学Sung Vo Duy博士、Gabriel Munoz博士、Sébastien Sauvé教授、 麦吉尔大学Joann K. Whalen教授、四川农业大学高雪松教授。