辣椒光合毒性机制解析：双酚A胁迫下生理-转录组-代谢组的整合分析揭示关键调控网络

针对农业环境中内分泌干扰物双酚A(BPA)对作物的潜在危害，湖南农业大学团队通过整合生理指标测定、转录组学和代谢组学分析，系统研究了BPA在辣椒(Capsicum annuum L.)中的积累规律及其光合毒性机制。研究发现100 mg/kg BPA处理导致叶片ABA含量升高2.3倍，光合相关基因显著下调，并通过干扰半乳糖代谢、淀粉-蔗糖代谢等通路影响植物生长，为评估环境污染物对农作物的分子毒性提供了新视角。

　　

随着塑料制品在农业生产中的广泛应用，双酚A(BPA)作为典型的内分泌干扰物，通过农用塑料膜降解、灌溉水等途径进入农田生态系统。研究表明，中国泰州土壤中BPA平均浓度达4.59 ng/g，而美国农地土壤中甚至高达147 ng/g。这种环境污染物可被作物吸收并通过食物链富集，对人类生殖健康、神经系统发育等构成潜在威胁。辣椒作为全球第二大茄科经济作物，中国年产量超6400万吨，其栽培过程中普遍使用地膜覆盖技术，使得BPA污染风险尤为突出。然而，现有研究多集中于BPA对作物的表型影响，其分子毒性机制尤其是光合作用相关通路的变化规律尚不明确。

湖南农业大学研究人员在《Environmental Pollution》发表的研究，通过整合生理指标检测、透射电镜观察、转录组测序和LC-MS代谢组分析等技术，系统解析了BPA在辣椒中的积累特征及其光合毒性机制。研究采用湖南农业大学国家特色蔬菜产业技术研发实验室提供的"樟树岗"辣椒品种，设置1-100 mg/kg梯度BPA处理，结合多组学数据揭示关键调控网络。

【BPA积累与转运】
通过HPLC-MS/MS检测发现，BPA在辣椒器官中呈浓度依赖性积累，分布规律为根>茎>叶>果实。与水稻不同，辣椒茎部BPA含量显著高于叶片，暗示其可能存在特殊的维管束转运机制。

【生理响应特征】
100 mg/kg BPA处理导致叶片叶绿素含量降低21.3%，气孔孔径缩小38.7%，电镜观察显示叶绿体基粒片层结构扩张。同时引发氧化应激反应，MDA含量增加2.1倍，SOD和POD活性分别提高67%和53%。植物激素检测发现ABA含量异常升高2.3倍，而IAA和GA₃含量显著下降。

【分子机制解析】
转录组分析鉴定到1,327个差异表达基因，光合系统II相关基因PsbP、PsbQ等显著下调。KEGG富集显示半乳糖代谢(ko00052)和淀粉蔗糖代谢(ko00500)通路被显著激活。代谢组数据揭示UDP-果糖含量降低8.1倍，而吲哚-3-乙醇积累10.6倍，GSH/GSSG比值下降表明氧化还原稳态失衡。

【结论与意义】
该研究首次阐明BPA通过"激素失衡-氧化损伤-代谢重编程"级联反应影响辣椒光合作用的分子机制。发现低浓度(1 mg/kg)BPA促进生长而高浓度(100 mg/kg)抑制的双相效应，为制定农田BPA安全阈值提供理论依据。建立的生理-转录-代谢整合分析框架，为评估其他环境污染物对作物的分子毒性提供了范式。研究结果对保障农产品安全、优化地膜使用策略具有重要实践价值。