廣州地化所在POPs的生物富集與毒性研究方面取得新進展
持久性有機污染物（POPs）的生物富集與毒性研究一直是環境領域重點研究方向之一。目前大部分有關POPs的生態毒理學研究都集中在魚類、鳥類及哺乳動物等較高等級的生物上，而對低等級生物如昆蟲則關注不夠。昆蟲種類多、生物量大，是初級生產者與高級消費者之間連接的紐帶，也是跨生境傳輸的重要載體，在生態系統物質流及能量流中起著決定性作用。昆蟲大多具有變態發育過程，該過程對體內污染物的調控直接引起以昆蟲幼蟲和成蟲為食的高等級生物污染物暴露的差異。近年來，昆蟲的種群與數量激劇下降，已成為地球生態系統面臨的一個重大危機。因此，研究POPs對昆蟲發育的影響及在昆蟲變態發育過程中的生理放大的規律對于全面認識POPs的環境行為及生態風險具有重要意義。
近期，中科院廣州地化所麥碧嫻課題組黃麗倩博士生在羅孝俊研究員指導下，利用室內暴露實驗，研究了不同水平的鹵代有機污染物（包括多氯聯苯、溴代或氯代阻燃劑）暴露下，鹵代有機污染物對家蠶生長發育的影響及相關污染物在家蠶變態發育過程中的生理放大（Bioamplification）規律。
研究發現，在環境相關水平的鹵代有機污染物的暴露下，蠶生長發育各個時期（幼蟲、蛹、成蟲）的體重、蠶繭量、每個蠶的平均產卵量均較控制組低。此外，蠶吐絲結繭的時期出現延后、延長，上述效應表現出一定的濃度-劑量關系。這些結果表明，POPs的暴露會對蠶的生長發育產生負面的影響。在研究家蠶的生長發育過程中相關化合物的生理放大規律時發現，在幼蟲轉變為蛹的階段，化合物的生理放大系數（BAmFs）與化合物的辛醇/水分配系數（log KOW）間的關系表現出濃度依賴性。低濃度下，二者無相關性，高濃度下表現為正線性相關。而從蛹到蛾，及蛾交配產卵前后，化合物的BAmFs與log KOW間的關系表現出性別差異性。蛹化蝶階段，雄蛾的BAmFs與log KOW線性負相關，雌蛾的BAmFs與log KOW呈拋物線相關。產卵前后，雌蛾的BAmFs與log KOW線性正相關，而雄蛾相關性不明顯。造成這種差異的原因目前不是很清楚，可能與雌、雄蛾在變態發育過程中新陳代謝的差異及產卵過程中母（父）-子代傳遞的差異有關，相關負面效應的機理也有待進一步研究去揭示。該項研究進一步擴展了對POPs在昆蟲中富集規律的認識，同時對昆蟲種群與數量下降的原因方面也提供了另一個視角。
圖1：暴露組與控制組家蠶各階段重量、蠶繭及產卵量的差異
圖2：從幼蟲到蛹，生理放大因子與化合物辛醇/水分配系數之間的關系。預測的BAmF值為根據體重損失計算的理論值
圖3：蛹化蝶過程中BAmF值與辛醇/水分配系數間的關系（左：雌蛾；右：雄蛾）
圖4：交配交卵前后，BAmF值與辛醇/水分配系數間的關系（左：雌蛾；右：雄蛾）
此項工作近期以第一封面論文發表在國際期刊 Environmental Science & Technology上。
論文信息：Huang LQ, Luo XJ*, Qi XM, Mai BX. Sex-Speci?c Bioampli?cation of Halogenated Organic Pollutants during Silkworm (Bombyx mori) Metamorphosis and Their Adverse E?ects on Silkworm Development. Environ. Sci. Technol. 2020, 54 (13), 8167-8176.
（有機地球化學國家重點實驗室、科技與規劃處）供稿
