中科院科學家研究揭示Cu-PCBs複合污染下植物對PCBs的吸收和轉運機制

手性多氯聯苯（Chiral PCBs）常以外消旋體混合物的形式進入環境介質，經歷非酶促環境過程時，其對映體比值不會改變；而當其與生命物質接觸時，手性對映體會表現出不同的選擇性，並以非外消旋組成特徵存在外界環境及生物體。因而，利用手PCBs對映體組成的變化，可識別手性化合物環境遷移轉化過程中的生物過程。

植物根系的直接吸收是手性PCBs進入植物體並通過食物鏈傳遞的重要途徑。手性PCBs的植物吸收及遷移能力主要取決於PCBs的辛醇-水分配係數（log Kow）和植物的蒸騰流係數。相關研究普遍認為，只有適度疏水性物質（0.5＜log Kow＜3）才能夠被植物根系吸收並向地上部轉移，而高度疏水性物質（log Kow＞5.0）則主要富集在植物根系表面，難以進入根系細胞。但是，在實際土壤環境中，往往是多種不同類型的污染物共存，如重金屬和持久性有機污染物共存等。在此情形下，植物對PCBs的吸收過程是否會因土壤污染特徵及植物生理狀態的改變而發生變化、吸收和轉運過程是否涉及PCBs的生物轉化等問題，尚缺乏可靠的實驗觀察和證據。

近日，中國科學院科學家團隊——廣州地球化學研究所有機地球化學國家重點實驗室研究員羅春玲、博士後王少銳，以具手性異構的PCB95和PCB136為模型化合物，對其在Cu-PCBs複合污染下的植物吸收及轉運機制，進行了實驗研究。研究發現，在銅離子（Cu2+）作用下，植物根系受損，根系細胞電解質滲漏率增加，PCB95（log Kow=6.13）和PCB136（log Kow=6.22）進入植物根系細胞，並往地上部遷移；而在無Cu2+破壞根系的對照組，PCB95和PCB136主要吸附於根系表面，但均呈現出顯著的手性分餾現象，表明正常植物根系細胞膜的選擇透性，阻斷了PCB95和PCB136向植物體內的轉運，且PCBs在根系環境下發生了具手性選擇性的生物作用。進一步的人為破壞植物根系實驗，驗證了PCB95和PCB136往地上部的遷移量是隨著根系細胞破壞程度的加大而增加。該利用手性PCBs示蹤的研究證實，在Cu-PCBs複合污染土壤體系，由於Cu2+導致植物根系破壞，植物對PCB95和PCB136的吸收轉運，主要是以被動方式進行的，期間未發生明顯的具顯著手性選擇性的生物轉化作用。這一發現，為深入理解土壤複合污染機理及其植物效應，提供了新的視角。

相關研究成果發表在Environmental Science & Technology上。該研究得到了國家自然科學基金的資助。

圖1.植物生理狀態對PCBs植物吸收和轉運的影響示意圖

圖2.銅離子對手性PCBs對映體在植物體內組成特徵的影響（H：水培；P：土培；C：玉米；S：向日葵）

（來源：中國科學院）

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