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【科研进展】生命科学学院邱宝利教授课题组揭示重金属在不同营养级生物之间的传递与累积机制

来源:生命科学学院   作者:生命科学学院   编辑:蔡童   发布日期:2023-12-27   点击数:

近日,4008云顶集团游戏平台-中国有限分公司生命科学学院媒介昆虫研究团队、活性物质生物技术教育部工程研究中心邱宝利教授课题组,在自然环境中植物和昆虫参与的重金属的传递与累积机制领域取得新的研究进展,相关成果发表在学术期刊《Journal of Hazardous Materials》(中科院一区Top期刊,影响因子13.6)。

邱宝利教授课题组,以棉花-植食性媒介昆虫烟粉虱-天敌昆虫日本刀角瓢虫三个营养级为研究体系,研究了土壤中的镉自土壤至棉花、自棉花至烟粉虱、自烟粉虱到日本刀角瓢虫的传递和生物累积过程。

研究发现,当土壤中的镉污染达到100mg/kg浓度时,镉最富集的生物组织是棉花的根部,其次是棉花的茎和叶;两种昆虫相比,处于高营养级别的日本刀角瓢虫,其4龄幼虫、蛹和成虫中的镉生物累积量要小于烟粉虱成虫的累积量。然而,与未受镉污染的日本刀角瓢虫相比,镉在刀角瓢虫体内的累积,延长了瓢虫幼虫的发育历期,缩短了其寿命、产卵时间和产卵量,同时也减少了刀角瓢虫的体重,降低了它作为害虫天敌的捕食潜力,展现出对害虫绿色防控不利的一面。

进一步的生理学研究发现,与对照组相比,受到镉污染的刀角瓢虫的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和能量保存脂质(糖原、甘油三酯和总胆固醇)活性有所降低,而谷胱甘肽S-转移酶(GST)和细胞色素氧化酶(P450)的解毒酶活性增加。研究结果表明,受到镉污染后,作为捕食者的刀角瓢虫在发育生殖指标下降、解毒酶活性升高之间存在生理上平衡策略,而这种改变-平衡机制,也可能归因于其基因表达改变的结果,因此接下来需要进一步评估镉污染是否对捕食者刀角瓢虫在核酸水平上造成不可逆的损伤。

博士后Muhammad Musa Khan为该论文的第一作者,邱宝利教授为通讯作者,4008云顶集团游戏平台为第一完成单位,该研究获得了岭南现代农业科学与技术广东省实验室项目(NT2021003)、国家高层次人才特殊支持计划项目(2020)的资助。

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