毒理學(xué)研究的重點(diǎn)是化學(xué)物對(duì)生物體產(chǎn)生毒作用的細(xì)胞原理、生化和分子機(jī)制，其機(jī)制研究結(jié)果在應(yīng)用毒理學(xué)的許多領(lǐng)域非常重要。而轉(zhuǎn)錄組可以從整體水平研究基因功能和基因功能，揭示特定生物學(xué)過(guò)程及疾病發(fā)生過(guò)程中的分子機(jī)理。本文正是利用白腐菌獨(dú)特的降解能力，用不同劑量的毒性污染物來(lái)研究其降解機(jī)制。

十溴二苯乙烷 (DBDPE) 是一種廣泛使用的新型溴化阻燃劑，DBDPE 在生物體內(nèi)具有積累作用，對(duì)環(huán)境甚至人類健康構(gòu)成威脅。白腐菌作為一種環(huán)境污染控制的生物技術(shù)工具，平菇（Pleurotus ostreatus）隸屬于擔(dān)子菌綱姬松茸，是我國(guó)栽培食用白腐菌中最具代表性的真菌之一，對(duì)一些難降解污染物具有獨(dú)特的降解能力。有毒物質(zhì)是微生物在生物降解過(guò)程中的底物，同時(shí)微生物的毒性反應(yīng)是伴隨發(fā)生，所以研究平菇對(duì)有毒污染物的應(yīng)激反應(yīng)勢(shì)在必行。

期刊：Journal of Hazardous Materials ??

影響因子：10.588?????

發(fā)表時(shí)間：2022? ?

一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1、實(shí)驗(yàn)處理

收集?P. ostreatus?(CICC 50166)孢子懸液，將1 mL孢子溶液和 19 mL 培養(yǎng)基加入燒瓶，再分別加入 1、2、4、5、10、20 和 50 mg/L 的 DBDPE。分別在 0、12、24、36、48、72 和 96 h收集菌絲體，將未經(jīng) DBDPE 處理的菌絲體顆粒作為對(duì)照。

2、研究方法

觀察菌絲體形態(tài)和測(cè)定氧化應(yīng)激后，選擇暴露于 0 mg/L（對(duì)照）、5 mg/L（低劑量）和 20 mg/L（高劑量）DBDPE 72小時(shí)后樣本進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析。

1.?DBDPE 對(duì)真菌生長(zhǎng)的影響

通過(guò)測(cè)量真菌的生物量和培養(yǎng)基pH值判斷DBDPE對(duì)生長(zhǎng)的影響，發(fā)現(xiàn)真菌在暴露 36 h后積累代謝物和蛋白質(zhì)可以緩解較低濃度 (5 mg/L) 下 DBDPE 的壓力。

同時(shí)測(cè)定了平菇的Ca2+、Mg2+-ATPase和Na+，K+-ATPase活性的變化趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)均隨著濃度的增加酶活顯著提高并在 24 h達(dá)到最大值。對(duì) SOD、CAT 和 GSH 的活性以及 MDA 含量測(cè)定也發(fā)現(xiàn)，DBDPE 高濃度（5-50 mg/L）對(duì)平菇的影響更大。通過(guò)抑制GSH的合成，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)MDA含量的不斷增加，從而抑制平菇的GSH活性和加速脂質(zhì)過(guò)氧化。

分別在0、5 和 20 mg/L DBDPE濃度時(shí)，通過(guò)SEM 研究 DBDPE 對(duì)平菇菌絲體形態(tài)的影響。當(dāng)DBDPE的暴露濃度達(dá)到20 mg/L時(shí)，可以觀察到幾乎所有菌絲體都被破壞（圖3），可能導(dǎo)致胞內(nèi)物質(zhì)外流。

2.?轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果

轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，5 和 20 mg/L DBDPE 處理組分別有 1193 和 1107 個(gè) DEGs，下調(diào)基因的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于上調(diào)基因的數(shù)量（圖6a，b和c）。維恩圖顯示了在不同 DBDPE 暴露濃度下相同 DEG 的數(shù)量，DBDPE可以改變平菇的基因表達(dá)，較高濃度（20 mg/L）對(duì)真菌的影響明顯。

DEGs的GO分析（圖5）表明，DEGs 顯著注釋到 50 個(gè)不同的 GO term中。與低濃度處理組相比，高濃度處理組有更多下調(diào)的 DEG。與對(duì)照相比，低濃度組大多數(shù) DEG 富集到生物過(guò)程和細(xì)胞成分，包括脂肪酸分解代謝過(guò)程 、嘌呤核苷三磷酸生物合成過(guò)程等，高濃度暴露的大部分 DEG 富集到生物過(guò)程（圖6）。這些基因表達(dá)的下調(diào)表明了DBDPE可以通過(guò)抑制電子傳遞、線粒體ATP合成、氧化還原酶活性以及轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白活性來(lái)影響生物過(guò)程和細(xì)胞成分。

KEGG 富集分析表明（圖7）能量代謝（氧化磷酸化）、全局代謝（碳代謝）和碳水化合物代謝（TCA循環(huán)）是平菇的主要代謝途徑。如表1所示，與這些復(fù)合物相關(guān)的基因的表達(dá)均被下調(diào)，這表明電子傳遞減弱，氧化磷酸化可能受到 DBDPE 脅迫的抑制，從而減少了真菌的生長(zhǎng)。它可能解釋了對(duì)真菌生長(zhǎng)的抑制以及平菇對(duì) DBDPE 降解的減少。

三、研究結(jié)論

文章研究了暴露于 DBDPE 的?P. ostreatus?的毒理學(xué)反應(yīng)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)變化。發(fā)現(xiàn)DBDPE能抑制真菌生長(zhǎng)和ATP酶活性。而轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析表明 DBDPE可通過(guò)下調(diào)NADH還原酶/脫氫酶、琥珀酸脫氫酶、細(xì)胞色素-c還原酶/氧化酶、細(xì)胞色素C1蛋白和ATP合酶相關(guān)基因來(lái)抑制氧化磷酸化、TCA循環(huán)和碳代謝。這些發(fā)現(xiàn)有助于開發(fā)DBDPE 的生物降解體系。

參考文獻(xiàn)

Toxicity evaluation of decabromodiphenyl ethane (DBDPE) to?Pleurotus ostreatus: Oxidative stress, morphology and transcriptomics. Journal of Hazardous Materials?, 2022.