手性是自然界的一種基本屬性。早在2005年，《Science》雜志公布的125個最具挑戰(zhàn)性的科學(xué)問題之一就提出了“為什么生命需要手性?”。2021年，這個問題被再次提出。手性化合物各異構(gòu)體進(jìn)入環(huán)境介質(zhì)后生物效應(yīng)的差異已成為研究熱點。

近日，資源與環(huán)境學(xué)院王軍課題組系統(tǒng)解析了新型三唑類手性殺菌劑氯氟醚菌唑驅(qū)動蚯蚓立體選擇性毒性的分子機制。部分研究成果發(fā)表在《Journal of Hazardous Materials》上。博士研究生姚向峰為該論文第一作者，王軍教授為該論文通訊作者。

課題組以土壤為主要匯的新型手性農(nóng)藥氯氟醚菌唑為研究對象，通過整合多生命層次傳統(tǒng)毒性終點和轉(zhuǎn)錄組學(xué)，探究了氯氟醚菌唑?qū)τ丑w對土壤模式生物赤子愛勝蚓的毒性效應(yīng)及分子機制。研究結(jié)果表明氯氟醚菌唑?qū)τ丑w對蚯蚓的亞慢性毒性具有立體選擇性，而線粒體功能障礙的差異是這種選擇性的關(guān)鍵。具體表現(xiàn)為：與R-(-)構(gòu)型相比，S-(+)構(gòu)型特異性上調(diào)線粒體細(xì)胞組分，并鑒定出更嚴(yán)重的線粒體裂變；此外，S-(+)異構(gòu)體更顯著的下調(diào)ATP合成和代謝相關(guān)生物過程，特異性抑制線粒體呼吸電子傳遞鏈復(fù)合物I和IV的活性，導(dǎo)致更嚴(yán)重的電子流紊亂。這種供能障礙的差異最終介導(dǎo)了立體選擇性個體發(fā)育過程受阻。本研究可為氯氟醚菌唑有害結(jié)局通路的構(gòu)建提供系統(tǒng)的支持?jǐn)?shù)據(jù)，也為手性農(nóng)藥環(huán)境毒理學(xué)機制的研究提供參考方法。在指導(dǎo)氯氟醚菌唑高效和安全利用角度，雖然R-(-)構(gòu)型對蚯蚓具有更高的安全性，但推薦使用R-(-)單體應(yīng)基于對更廣泛物種的風(fēng)險評估和對生態(tài)風(fēng)險降低所帶來效益的總體評估。

該研究得到了國家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金重點項目和面上項目的資助。

文章DOI：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.133585

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波