多種抑制劑對上海青吸收土壤中鄰苯二甲酸二丁酯的影響

徐文君 程江峰 余向陽 萬群

摘要：通過添加各種離子通道抑制劑、水通道抑制劑及代謝抑制劑到上海青（Brassica rapa var. chinensis）培養液中，研究植株對水溶液中鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）的吸收機制。結果表明，添加水通道抑制劑、鉀離子通道抑制劑、鈣離子通道抑制劑、非選擇性陽離子通道抑制劑以及陰離子通道抑制劑對上海青吸收DBP的抑制程度并不顯著，添加代謝抑制劑2，4-二硝基苯酚（DNP）、碳酰氰間氯苯腙（CCCP），對上海青吸收DBP的抑制程度降低了69.6%、69.1%，使上海青對DBP的富集系數降低了77.4%、95.2%。說明該水培條件下DBP進入上海青體內并非通過不耗能的各種離子通道或水通道，而是一個依賴能量代謝的過程。

關鍵詞：鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）;上海青;富集系數;通道抑制劑;代謝抑制劑

中圖分類號： X173文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）08-0272-05

收稿日期：2019-03-14

基金項目：國家自然科學基金（編號：31772197、31601660）。

作者簡介：徐文君（1994—），男，山東青島人，碩士研究生，主要從事微生物、植物與環境污染物塑化劑研究。E-mail：741056894@qq.com。

通信作者：余向陽，博士，研究員，主要研究方向為污染物殘留代謝調控及其機理和農藥環境行為及生態毒理評估。E-mail：yuxy@jaas.ac.cn。

塑化劑，通常也叫增塑劑，是一種在塑料加工過程中被廣泛使用的高分子材料助劑，它可以使塑料的柔韌性增強[1]。鄰苯二甲酸酯（PAEs），又稱酞酸酯，是塑化劑中使用最頻繁的一類物質，其中常見的有以鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）以及鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）為首的大約30種物質[2]。它們的用途廣泛，涉及塑料、橡膠、黏合劑、保鮮膜、化妝品、醫療器械等領域[3-4]。但是由于PAEs與塑料制品間并非以共價鍵相連，并不穩定，所以會非常容易的擴散到外界環境中去[5]。人體能通過皮膚吸收、呼吸、飲食等多種途徑吸收環境中的PAEs[6]，它被認為是環境荷爾蒙，具有類雌激素作用，可嚴重干擾人類的內分泌系統，影響生殖系統，甚至會造成基因毒性[7-8]。因此，控制環境中的PAEs污染是一個亟待解決的重要問題。

近年來，隨著塑料大棚、地膜栽培技術的廣泛使用，農田土壤中已經多次被檢出含有PAEs，而土壤中的PAEs最終會以各種形式進入作物中[9]，對作物的質量及產量產生極大影響，土壤與作物已經遭受到PAEs的嚴重污染[10]。目前針對土壤-作物系統中PAEs的治理方法有多種，常見的有以自然降解和生物降解手段降低土壤中PAEs的含量，其中自然降解包括水解和光解，但效果并不理想，無法做到完全礦化[11];微生物降解恰恰相反，因為具有高效快速、降解徹底等優點，已成為降解環境中PAEs污染的主要途徑[12-13]。此外，國內外也有學者利用其他途徑解決這一問題。文勤亮通過向DEHP污染土壤中添加氧化劑，加速對DEHP的降解[14]。Wu等通過將冬瓜與其他蔬菜進行套種，利用冬瓜大量吸收土壤中的DEHP來降低其他蔬菜的DEHP含量[15]。但以上方法都具有各自的局限性及弊端，無法大規模適用，因此針對目前土壤-作物系統中的PAEs污染，選擇一種全面、合適的治理方法顯得尤為重要。

降低作物對污染物吸收的方法可以作為修復土壤-作物系統中PAEs污染的另一種途徑。植株吸收、累積PAEs的能力受多種因素影響，目前認為宏觀影響因素主要有土壤類型、植株類型、PAEs污染程度、生長情況等[16]。從吸收途徑上來講，植物對污染物的吸收主要通過葉片氣孔的蒸騰作用以及植物根部的主動吸附和被動吸附，并且在主動吸收過程中經常需要三磷酸腺苷（ATP）的參與[17]。葉片吸收的主要是空氣中的蒸汽態污染物，根系吸收才是植株吸收土壤中污染物的主要途徑[18]。根系吸收通道包括水通道以及離子通道等，水通道蛋白在細胞膜轉運水分子時表現出特異性，有助于維持機體水平衡;離子通道在植物各種生理活動中具有重要作用，它能夠幫助植物實現的營養物質的吸收、葉片運動以及氣孔開閉等。因此，針對植物對污染物的吸收方式，以特定手段進行抑制或阻斷將可能實現對土壤-作物系統中PAEs污染的治理。

本研究以添加抑制劑來降低作物對土壤中PAEs的吸收為思路，選擇PAEs中經常被大量檢出的成分鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）和常見作物上海青為研究對象，通過向含有DBP的植株水培營養液中分別添加水通道抑制劑、離子通道抑制劑、代謝抑制劑，觀察在DBP污染營養液中生長24 h的上海青在各類抑制劑影響下對DBP的吸收情況，計算植株在各種抑制劑影響下對DBP的富集系數（BCF），以期從中找到合適的抑制劑來降低上海青對DBP的吸收，為治理土壤-作物系統中的PAEs污染提供一種新的思路和方法。

1?材料與方法

1.1?試驗材料

1.1.1?供試材料

上海青青菜種子，購自南京綠領種業有限公司。

1.1.2?主要試劑

鄰苯二甲酸二丁酯，上海安普實驗科技股份有限公司，含量>98.5%;色譜純乙腈，德國默克集團;乙酸乙酯（C4H8O2），德國默克集團;氯化鈉（NaCl）氯化鋇（BaCl2）、氯化鈣（CaCl2），上海久億化學試劑有限公司;無水硫酸鎂（MgSO4），成都市科隆化學品有限公司;N-丙基乙二胺（PSA）、石墨化炭黑（GCB），天津博納艾杰爾科技有限公司;甘油（Glycerol），廣州賽國生物科技有限公司;氯化汞（HgCl2），山東西亞化學工業有限公司;9-CA，阿達瑪斯試劑有限公司;4，4-二異硫氰酸基-2，2- 二苯乙烯磺酸二鈉（DIDS），梯希愛（上海）化成工業發展有限公司;氯化四乙胺、2，4-二硝基苯酚（DNP），酷爾化學科技（北京）有限公司;乙二醇雙（2-氨基乙基醚）四乙酸（EGTA）、氯化鈷（CoCl2）、碳酸氯間氯苯腙（CCCP），合肥博美生物科技有限責任公司。以上抑制劑利用合適的的溶劑溶解成合適的濃度低溫保存待用。

2.3?添加代謝抑制劑后上海青對DBP的吸收情況

代謝抑制劑能夠抑制機體產生ATP，從而抑制需要能量的代謝的進行。從試驗結果（圖3）可以看出，DNP、CCCP對上海青吸收DBP的抑制程度分別為69.6%、69.1%，DNP、CCCP的添加分別使上海青對DBP的富集系數降低了77.4%、95.2%。2種代謝抑制劑都能夠極顯著地抑制上海青對DBP的吸收（P<0.01），且2種代謝抑制劑的添加極顯著降低了上海青對DBP的富集系數（P<0.01）。表明代謝抑制劑極顯著地抑制了上海青根系對DBP的吸收，同時說明在本研究中的水培條件下上海青吸收DBP是一個依賴能量代謝的過程。

3?討論與結論

20世紀30年代，樟腦球因為氣味大、易揮發等不足而被PAEs所取代[21]，并且開始被大規模應用于工業生產[3]，目前PAEs已經被認為是第2個全球性多氯聯苯（PCB）污染物[22]。為了防止PAEs的過度使用，我國于2008年開始實行“限塑令”，然而效果并不理想，至2014年PAEs產量已經高達580萬t，并且以每年3.9%的速度持續增長至今[23]。而我國農田土壤也被檢測到PAEs嚴重超標，土 壤- 作物系統在PAEs的污染下已經岌岌可危。

利用微生物降解土壤中的PAEs，以緩解作物對其吸收是目前治理土壤-作物系統中PAEs的主要方法，目前已經有大量的降解菌在污染土壤、污水底泥等中被分離出來。金德才等分離的JDC-11能夠在DBP濃度為1 000 mg/L的條件下24 h內完全降解DPB[24]。Feng等從植物中分離到1株能在5 d內對DBP的降解率達到82.5%的內生菌YJB3[25]。

通過添加通道抑制劑來抑制植物對污染物的吸收的方法在近幾年被大量運用。施翔研究發現，添加鈣離子通道抑制劑和蛋白合成抑制劑后，鹽膚木根系吸收的鉛顯著減少[26]。張福祎發現，蘋果酸、檸檬酸、草酸的添加以及鉀離子的存在可顯著促進單一抑制劑對水稻吸收鉈的抑制作用[27]。本研究結果表明，上海青對DBP的吸收并沒有受到各種通道抑制劑的影響，說明在本研究中的水培條件下上海青對DBP的吸收并不依賴于這些通道。

DNP和CCCP是非常典型的解偶聯劑，它們能夠使呼吸鏈中電子傳遞所產生的能量不能用于二磷酸腺苷（ADP）的磷酸化，而只能以熱的形式散發，進而抑制ATP的形成，從而影響需要ATP參與的各種代謝。華海霞發現，添加DNP對水稻在硅濃度較低的培養液中吸收硅抑制效果比在硅濃度較高的培養液中更明顯[28]。馬恒亮發現，添加DNP對培養液中吸收硅小麥吸收苯丙氨酸（PHE）有顯著的抑制作用，且抑制作用隨其濃度的增大而增強[29]。本研究發現，DNP、CCCP對上海青吸收DBP的抑制作用極強，并且可以看到，使上海青對DBP的富集系數極顯著下降，說明在本研究中的培養條件下上海青對DBP吸收的主要途徑是需要能量的。但吸收途徑并非一成不變，不同的培養條件會導致不同的吸收途徑，張聯合等發現，在不同的pH值條件下水稻根系吸收亞硒酸鹽的途徑并不一致[30]。關于不同培養條件下上海青對DBP的吸收途徑還有待進一步研究。

治理和修復土壤-作物系統的PAEs污染對農產品質量安全以及人類健康有極其重要的意義。本研究發現，通過添加代謝抑制劑可以有效地降低上海青對土壤中DBP的吸收，結果可對PAEs污染土壤上的作物種植和植物修復提供新的研究思路。

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