水耕栽培培地中のパーフルオロオクタンスルホン酸とパーフルオロオクタンスルホン酸の複合曝露によるレタス根の代謝制御（英文

Metabolic regulations in lettuce root under combined exposure to perfluorooctanoic acid and perfluorooctane sulfonate in hydroponic media.

• Pengyang Li
• Zhiyong Xiao
• Jiang Sun
• Xihui Oyang
• Xiaocan Xie
• Zhifang Li
• Xiujun Tian
• Jiuyi Li

抄録

多くの農産物から、汚染された圃場やサプライチェーンにおいて、パーフルオロアルキル物質やポリフルオロアルキル物質（PFAS）が検出されている。植物の根はPFAS類を吸収・蓄積する主な器官であるが、PFAS類による根の代謝制御の変化はほとんど解明されていない。本研究では、パーフルオロオクタン酸（PFOA）とパーフルオロオクタンスルホン酸（PFOS）を異なる濃度（500, 1000, 2000, 5000ng/L）で曝露したレタスをメタボローム解析した。その結果、抗酸化物質、脂質、アミノ酸、脂肪酸、炭水化物、リノレン酸誘導体、プリン、ヌクレオシドなど多くの主要代謝物が有意に変化した。根のチロシン代謝、プリン代謝、イソキノリンアルカロイド生合成、テルペノイド骨格生合成はPFOAとPFOSによって変化した。トリカルボン酸サイクルは5000ng/L曝露により変化した。また，根の抗酸化防御経路の活性化，炭素・窒素代謝の再配置，エネルギー代謝の調節，プリン体代謝の再プログラミングが行われた。レタスは、膜組成の調整、無機窒素固定と呼吸の上昇、ショ糖の蓄積、シグナル分子の調節など、PFOAとPFOSに対する耐性を高めるための複数の戦略を採用した。本研究の結果は、PFAS曝露に対する植物の根の分子リプログラミングについての洞察を提供し、環境中のPFASのリスク評価に重要な情報を提供するものである。

Per- and polyfluoroalkyl substances (PFASs) have been detected in many agricultural products in contaminated fields and in supply chains. Roots are the main organ in plants to uptake and bio-accumulate PFASs, but the changes of metabolic regulation in roots by PFASs are largely unexplored. Here, lettuce exposed to perfluorooctanoic acid (PFOA) and perfluorooctane sulfonate (PFOS) at different concentrations (500, 1000, 2000 and 5000 ng/L) was investigated via metabolomics. Many key metabolites, such as antioxidants, lipids, amino acids, fatty acids, carbohydrates, linolenic acid derivatives, purine and nucleosides, were significantly altered. Tyrosine metabolism, purine metabolism, isoquinoline alkaloid biosynthesis and terpenoid backbone biosynthesis were altered in roots by PFOA and PFOS. Tricarboxylic acid cycle was perturbed by 5000 ng/L exposure. Activation of antioxidant defense pathways, reallocation of carbon and nitrogen metabolism, regulation of energy metabolism and purine metabolism were reprogrammed in roots. Lettuce employed multiple strategies to increase tolerance to PFOA and PFOS, which includes the adjustment of membrane composition, elevation of inorganic nitrogen fixation and respiration, accumulation of sucrose and regulation of signaling molecules. The results of this study offer insights into the molecular reprogramming of plant roots in response to PFAS exposure and provide important information for the risk assessment of PFASs in environment.

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