近日，我校农业与生物技术学院（娄底市农业科学研究所）白婧博士在国际知名毒理学期刊Ecotoxicology and Environmental Safety（中国科院1区、影响因子6.2）发表了题为“Combined transcriptome and metabolome analysis reveals the toxic effects of antimony on the earthworm”的研究论文，标志着锑污染生态修复团队在锑污染生态风险评估领域取得的又一重大突破。

锑，这一对生态环境构成显著威胁的类金属元素，其生态毒性效应长期以来备受关注。不同于以往多集中于赤子爱胜蚓（Eisenia fetida，E. fetida）个体水平的研究，本次研究深入至分子层面，全面剖析了锑对土壤生态系统关键模式生物的毒性作用机制。

研究团队通过完整的试验设计，将E. fetida置于不同浓度的锑污染土壤中，全面分析其从分子敏感性到解毒机制启动，再到氧化应激与防御机制平衡调整的全过程。结果显示，高浓度锑暴露显著破坏了E. fetida的肠道结构，导致金属硫蛋白水平激增及抗氧化能力大幅下降。在高、低两组样本中共鉴定出404种和1698种显著差异的代谢物，其中S（-）-卡西酮、N-苯基-1-萘胺、血清素、4-羟基扁桃腈和5-氟戊基吲哚等关键代谢物在抵御锑毒性中扮演了核心角色。并且，E. fetida在抵御锑毒性时启动了几丁质的合成，增强了氨基糖和核苷酸糖的代谢来维持细胞壁合成和细胞壁损伤的修复等关键功能。

图1 锑暴露对E. fetida的毒性效应机制

图2 E. fetida体内差异表达基因的数量及排名前十的GO

综合代谢组和转录组数据，发现了Serotonin_FBRL, 5-methoxytryptamine_FBRL, Glutamine_GFPT1, Glutamine_GLSL, 5-L-Glutamyl-Lalanine_GGT1 共5对代谢物-基因，以及与信号传导、碳水化合物代谢、免疫系统、氨基酸代谢、消化系统和神经系统等相关的11条富集通路。该研究有助于深化对锑毒性机制的认识，强调了从分子层面探讨污染物生态风险的重要性，并为未来制定更加精准有效的环境保护策略奠定了坚实的科学基础。

图3 E. fetida在生化、组织、代谢和转录组水平上对锑响应的概念图

课题组近年来围绕锑的毒性效应及机理开展了一系列相关研究，本论文是继Ecotoxicology and Environmental Safety（2024，277，116326）、Environmental Pollution（2024，356，124357）后对锑的毒理机制深入挖掘的又一阶段性成果。

本研究在湘中特色农业资源开发利用与质量安全控制湖南省重点实验室进行，得到国家自然科学基金项目（41907037；32371589）、湖南省自然科学基金项目（2024JJ7244；2023JJ50086；2023JJ50475）、湖南省教育厅科研基金项目（22A0608）、湖南省科技创新团队项目（201937924）、湖南省研究生科研创新项目（CX20231272）的支持。（文/图：陈琳玉；一审：朱雄梅；二审：刘泽发；三审：向国红）

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2024.116822