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综述:植物中类固醇雌激素与异雌激素的发生、归趋及影响
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月17日 来源:Journal of Environmental Management 8.0
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这篇综述系统阐述了环境雌激素(包括天然类固醇雌激素E1/E2/E3、合成雌激素EE2和异雌激素BPA)在农业系统中的迁移转化机制,揭示了其通过有机肥施用和污水灌溉进入土壤-植物系统的途径,重点探讨了植物对雌激素的吸收(uptake)、转运(transport)和生理剂量效应(dose-dependent effects),为评估食物链风险与生态安全提供了科学依据。
Abstract
环境雌激素涵盖天然类固醇雌激素与异雌激素两大类别。作为动物分泌的激素,天然类固醇雌激素(如E1、E2、E3)通过肾上腺皮质和性腺合成,而合成雌激素EE2因其与雌激素受体(ERα/ERβ)的高亲和力被广泛用于医药和畜牧养殖。异雌激素BPA作为典型环境污染物,可通过塑料制品渗入生态环境。这些物质在好氧堆肥过程中降解不完全(残留率1-20%),导致施用有机肥的农田土壤中检出浓度高达21.54 ng g?1
,污水灌溉区域水体雌激素水平可达84,000 ng L?1
,远超鱼类雌性化的最低效应阈值(1-10 ng L?1
E2)。
Nature of estrogens
类固醇雌激素的核心结构为环戊烷多氢菲骨架,其生物活性与C16-C17位取代基密切相关。例如E2的17β羟基赋予其高雌激素活性,而EE2的乙炔基显著延长半衰期。异雌激素BPA虽结构差异大,但可通过模拟E2构象激活雌激素受体。
Sources of estrogens in plants
植物通过根际吸收土壤中游离态雌激素,其生物有效性受有机质结合态影响。除直接来源外,雌激素可通过大气沉降(如畜牧场气溶胶)和地下水渗透进入植物系统。典型案例显示,施用猪粪的农田排水E1浓度达68.1 ng L?1
,持续污染长达3个月。
Plant uptake of estrogens
植物通过质外体和共质体途径吸收雌激素,木质部运输受极性(log Kow 2.5-4.5)和膜通透性调控。研究发现蔬菜中BPA积累量达9.0 μg kg?1
,而E2在作物器官的分布呈现根>茎叶>果实的趋势。
Risk between estrogen in plant and food chain
未降解的雌激素通过蔬菜水果进入人类饮食链,其中E2摄入量可达2.2 μg kg?1
。长期暴露可能干扰内分泌功能,增加乳腺癌和前列腺癌风险,对男性生殖系统的女性化效应尤为显著。
Impact of estrogens in plants
呈现典型的双相剂量效应:低浓度(<1 mg L?1
)促进种子萌发和根系发育,可能通过激活生长素(IAA)信号通路;高浓度则诱发氧化应激,抑制叶绿素合成。值得注意的是,某些植物进化出雌激素代谢酶(如CYP450),可将E2转化为低活性代谢物。
Conclusion and prospect
未来研究需结合组学技术解析植物雌激素转运蛋白(如ABC转运体)的分子机制,并建立多介质耦合模型预测其在生态系统中的归趋。开发基于植物-微生物联合修复的技术,有望成为治理雌激素污染的新策略。
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