敌草快（DQ）是农业领域控制杂草的灭生性除草剂，百草枯被禁用后，敌草快得到广泛应用。由于其水溶性强，在环境中残存的敌草快是否会对环境生物产生影响，我们以秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）为模式生物，探讨了环境浓度下敌草快对神经毒性和细胞死亡的影响。研究发现，低浓度的 DQ 暴露会导致发育中度缺陷，还导致秀丽隐杆线虫多巴胺能神经元出现缺陷。通过转录组分析，揭示了与这种生物水平毒性受到了细胞死亡、过氧化物酶体稳态相关的几种通路调控，并且多巴胺能神经元相关的基因被显著下调。在DQ 暴露下，在秀丽隐杆线虫胚胎的不同发育阶段中，凋亡细胞数量显著增加，促进了胚胎细胞死亡。尤其在吞噬缺陷突变体 ced-1 (e1735) 中，细胞死亡现象更为显著。进一步研究通过ROS（活性氧）特异性探针和转基因报告株证实，DQ 暴露导致秀丽隐杆线虫体内ROS水平呈剂量依赖性升高，伴随氧化损伤的出现。此外，线粒体功能受到显著影响。线粒体复合物 I 的活性在 DQ 暴露后呈浓度依赖性下降，而复合物 III 的活性 DQ处理下显著增加。与此一致，在人 HEK293T 细胞中，研究还观察到 DQ 处理后复合物 II 和 III 的蛋白水平发生了特异性变化，线粒体ROS也显著增加。这些结果进一步揭示了 DQ 对线粒体功能及氧化应激的影响机制。
近日，热带农林学院骆焱平教授、王兰英教授与环境科学与工程学院李汉增教授在环境领域期刊Environmental Science & Technology发表题为“Diquat induces cell death and dopamine neuron loss via reactive oxygen species (ROS) generation in Caenorhabditis elegans”的研究论文。其中，团队成员王兵为论文的第一作者，骆焱平教授、李汉增教授和王兰英教授为论文的通讯作者。
本研究得到了海南省自然科学基金（324RC454）和海南省重点研发项目（ZDKJ2021041）的资助。
论文原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.4c07783
(图文：骆焱平，审核：王睿）
海南大学
