日温波动幅度增大加剧菲的急性毒性并上调白线蚓(Enchytraeus albidus)的应激防御分子机制

本研究针对气候变化背景下温度波动加剧与土壤多环芳烃(PAHs)污染协同作用这一环境问题，通过构建20±0-10°C的日温波动(DTF)梯度与0-320 mg kg-1菲(PHE)暴露体系，发现温度波动幅度与PHE存在协同致死效应，并揭示sod/cat基因表达上调的分子响应机制，为评估极端气候下有机污染物的生态风险提供新依据。

　　

随着全球气候变化加剧，温度波动幅度增大与持久性有机污染物累积正成为威胁土壤生态系统的双重压力。多环芳烃(PAHs)作为典型脂溶性污染物，在土壤中检出浓度可达2600 mg kg^-1，而气候变化预测显示未来日温波动(DTF)幅度将显著增加。这两种环境胁迫因子可能通过复杂交互作用影响土壤生物的生存和生态功能，但目前关于温度波动如何调节有机污染物毒性的分子机制尚不清楚。

西南大学资源与环境学院的研究团队以模式生物白线蚓(Enchytraeus albidus)为研究对象，在《Ecotoxicology and Environmental Safety》发表重要成果。研究构建了20°C为基准的DTF梯度(±2-10°C)和菲(PHE)暴露梯度(0-320 mg kg^-1)，通过7天暴露实验结合qPCR技术，系统评估了温度波动与PHE对存活率、生物富集及应激基因表达的影响。

研究采用气相色谱-质谱(GC-MS)定量组织PHE含量，通过DART-PCR分析hsp70、sod、cat、cyp4v2等6种应激基因表达。实验设计涵盖7个温度波动组和6个PHE浓度组，每组5个生物学重复，使用iButton温度记录仪实时监测培养条件。基因表达分析选取40 mg kg^-1 PHE作为亚致死浓度，通过NORMA-Gene方法对qPCR数据进行标准化处理。

【生存率分析】结果显示：在无PHE暴露时，±10°C DTF使存活率降至74%；而320 mg kg^-1 PHE与±10°C DTF组合使存活率骤降至6%。统计学分析证实PHE浓度与DTF幅度存在显著交互作用，表明二者协同加剧了毒性效应。

【PHE生物富集】研究发现PHE在蚓体内的浓度随土壤浓度升高而增加，但生物富集因子(BAF)受DTF影响呈现剂量依赖性：低PHE浓度(20-80 mg kg^-1)下BAF随DTF增大而升高，高浓度(160-320 mg kg^-1)时则呈相反趋势。估算显示PHE膜负荷达70-160 mmol kg^-1脂质时开始引发基线毒性。

【基因表达谱】关键发现包括：1) 抗氧化基因sod和cat表达显著上调，其中sod在±10°C DTF下表达量达对照6.4倍；2) cyp4v2仅对温度波动响应，而gst和abc转运体基因未显著激活；3) 热休克蛋白hsp70未出现预期上调，可能与采样时处于温度波动周期的恢复阶段有关。

这项研究首次揭示日温波动通过非生物富集途径增强PHE毒性的现象，证实sod/cat介导的氧化应激防御系统在交叉胁迫响应中的核心作用。其重要意义在于：1) 提出气候变化背景下有机污染物风险评估必须考虑温度波动参数；2) 为预测极端气候事件对土壤生态系统的复合影响提供分子标志物；3) 揭示脂溶性污染物的膜毒性阈值在温度波动环境中的动态变化规律。研究结果对完善生态风险评价体系和制定气候变化适应策略具有重要参考价值。