文献速递 | 转录组多组学在环境胁迫中应用(三)

在自然界中，动植物会受到不同生物胁迫的影响，植物必须抵御这些不利的生物因素适应环境，以便更好的生长发育。自然界的生物胁迫种类较多，主要包括植物病原体，植物害虫，以及寄生植物等生物胁迫因素。生物胁迫不仅影响农作物、园艺植物的品质，还会使得产量严重减产。因此，开展生物胁迫的基础研究显得尤为重要。

转录组多组学是一种强大的工具，在环境胁迫研究中，可以帮助我们深入了解植物和动物对不利环境条件的响应机制。通过整合转录组学与其他组学技术（如蛋白质组学、代谢组学等），我们可以全面分析基因表达、蛋白质表达和代谢物水平的变化。这为我们揭示逆境响应的关键途径、识别新的适应性调节因子以及发现生物标志物提供了宝贵的信息。转录组多组学的应用在环境胁迫研究中具有广泛的场景，为我们理解植物和动物在面对逆境时的生理和适应性变化提供了深入而全面的视角。

文献标题：Biochar-Dual Oxidant Composite Particles Alleviate the Oxidative Stress of Phenolic Acid on Tomato Seed Germination

发表期刊：Antioxidants

影响因子：7.0

发表时间：2023.4.11

文章链接：DOI：10.3390/antiox12040910

研究背景

酚酸是一种众所周知的等位化学物质，同时也是土壤和水中的污染物，阻碍作物生产。生物炭是一种多功能材料，被广泛用于减轻酚酸的等位效应。然而，被生物炭吸收的酚酸仍会释放出来。为了提高生物炭对酚酸的去除效率，本研究合成了生物炭-双氧化剂（BDO）复合颗粒，并揭示了 BDO 颗粒改善对香豆酸（p-CA）氧化损伤番茄种子萌发的内在机理。应用 BDO 复合微粒处理对 CA 时，自由基长度、自由基表面积和发芽指数分别增加了 95.0%、52.8% 和 114.6%。与单独使用生物炭或氧化剂相比，添加 BDO 颗粒可提高对-CA 的去除率，并通过自催化作用产生更多的 O2-、 和HO-、SO4-和 1O2 自由基，这表明 BDO 颗粒可通过吸附和自由基氧化两种方式去除酚酸。与 p-CA 处理相比，添加 BDO 颗粒可使抗氧化酶活性水平保持在接近对照组的水平，丙二醛和 H2O2 分别降低了 49.7% 和 49.5%。代谢组和转录组的综合分析表明，14种关键代谢物和62个基因参与了苯丙氨酸和亚油酸的代谢。

文献标题：Constructing interactive networks of functional genes and metabolites to uncover the cellular events related to colorectal cancer cell migration induced by arsenite

发表期刊：Environment International

影响因子：11.8

发表时间：2023.4

文章链接：DOI：10.1016/j.jhazmat.2023.131214

研究背景

亚砷酸（iAsIII）诱导的肿瘤细胞迁移与癌症进展密切相关。然而，暴露于 iAsIII 的迁移性人体细胞的转录组学和代谢特征仍有待深入研究。本文结合转录组学和代谢组学方法，构建了暴露于 iAsIII 的人类结直肠癌（DLD-1）细胞中功能基因和代谢物的交互网络。iAsIII 处理组通过 Transwell 膜的 DLD-1 细胞数量至少是对照组的 6 倍。经 iAsIII 处理后，ZEB1 和 SLUG 蛋白的表达明显上调，而 CRB2 的表达下调（p < 0.05），表明上皮细胞开始向间充质转化（EMT）。同时，在 iAsIII 处理下，SLUG 增强了整合素和胶原介导的生物粘附性。iAsIII促进了基质金属肽酶（MMP）基因的表达，这些基因具有降解细胞外基质的功能。谷氨酰胺的代谢会受到 iAsIII 的严重干扰，而补充谷氨酰胺又能有效促进 DLD-1 细胞的移动。总之，我们的研究结果表明，iAsIII可通过一系列细胞事件促进 DLD-1细胞迁移，包括EMT激活、细胞粘附性改变、MMP依赖性基质降解以及谷氨酰胺的代谢。

文献标题：Mechanistic insight into the adverse outcome of tire wear and road particle leachate exposure in zebrafish (Danio rerio) larvae

发表期刊：Environment International

影响因子：11.8

发表时间：2023.8

文章链接：DOI: 10.1016/j.envint.2023.108053

研究背景

轮胎磨损颗粒（TWP）已成为中国主要的微塑料污染。含有轮胎磨损颗粒浸出液的路面径流会降低水生生物的眼球大小，甚至诱发死亡。然而，TWP 和道路颗粒物（RP）渗滤液对水生生物的毒性机制尚不清楚。在本研究中，斑马鱼胚胎在相关环境浓度和高浓度 TWP 或 RP 浸出液中暴露 5 天。从个体到分子水平，对不良后果途径（AOPs）进行了筛选。形态学和行为学分析表明，暴露于渗滤液主要会损害斑马鱼幼体的眼睛发育，抑制幼体的游泳行为和趋光反应，这些都是不良后果。通过转录组学和代谢组学分析，斑马鱼视网膜的光传导调控显著下调。眼部组织病理学分析表明，浸出液暴露后视网膜外核层（ONL）和视网膜色素上皮（RPE）的厚度减少是由感光细胞减少引起的。此外，渗滤液暴露后，NR2E3 和 TPO 基因的表达呈浓度依赖性下调。光感受器细胞增殖受抑制被认为是斑马鱼幼虫眼睛光感受器细胞减少的主要原因。这项研究首次揭示了 TWP 和 RP 对斑马鱼幼鱼眼睛的潜在毒性机制。

参考文献

Tu Y, Shen J, Peng Z, Xu Y, Li Z, Liang J, Wei Q, Zhao H, Huang J. Biochar-Dual Oxidant Composite Particles Alleviate the Oxidative Stress of Phenolic Acid on Tomato Seed Germination. Antioxidants (Basel). 2023 Apr 11;12(4):910. doi: 10.3390/antiox12040910. PMID: 37107285; PMCID: PMC10136075.

Chang J, Jiao M, Zhang Z, Liu W, Li W, Xu P, Wan B. Mechanistic insight into the adverse outcome of tire wear and road particle leachate exposure in zebrafish (Danio rerio) larvae. Environ Int. 2023 Aug;178:108053. doi: 10.1016/j.envint.2023.108053. Epub 2023 Jun 18. PMID: 37356306.

Chang J, Jiao M, Zhang Z, Liu W, Li W, Xu P, Wan B. Mechanistic insight into the adverse outcome of tire wear and road particle leachate exposure in zebrafish (Danio rerio) larvae. Environ Int. 2023 Aug;178:108053. doi: 10.1016/j.envint.2023.108053. Epub 2023 Jun 18. PMID: 37356306.