强致癌物马兜铃酸在土壤中的污染状况及在典型农作物中的吸收、累积与代谢研究

Aristolochic acids (AAs) are derived from naturally Aristolochia plants, which has strong carcinogenicity and can lead to chronic kidney disease, killing millions of people annually. Wild aristolochia is widely distributed and cultivated as Chinese herbal medicine causing AAs-polluted soil in China. Then AAs could be accumulated in crops that cultivated in AAs-polluted soil through plant uptaking effect, resulting in threatening human health. However, there is a lack of systematic research on AAs soil pollution and its migration and transformation in the ecosystem, especially in crops, which poses a serious threat to people's dietary health. In this project, we intend to analyze the AAs pollution situation in soil by high sensitivity and high selectivity analytical methods, to study the uptake, accumulation and metabolism of AAs in crops, and to investigate the transfer factor, uptake factor and bioconcentration factor of AAs in representative crops, clarifying the migration principles of AAs in the soil-crop system. Meanwhile, study on the metabolic pathways and kinetics of AAs in crops deeply to reveal the migration, transformation and occurrence forms of AAs in crops. This project possess important academic value and social significance for human to have a comprehensive understanding of AAs pollution and human health risks.

马兜铃酸是一类广泛存在于马兜铃属植物中的天然产物，具有强烈的致癌性，可致人类慢性肾病，每年夺走数百万人生命。研究证实由于马兜铃等植物广泛野生和种植已导致土壤的马兜铃酸污染，并且发现土壤中的马兜铃酸可通过植物的吸收作用在农作物中累积富集，从而危害人类健康。但目前对于土壤马兜铃酸污染状况及其在生态系统，尤其是农作物中的迁移、转化尚缺乏系统研究，使人们面临严重的饮食健康威胁。本项目拟利用高灵敏度、高选择性的分析手段，分析代表性土壤中马兜铃酸污染状况，研究土壤中马兜铃酸在作物中的吸收、累积与代谢，考察马兜铃酸在代表性农作物中的转移因子、生物吸收因子和生物浓缩因子，阐明马兜铃酸在土壤-作物系统中的迁移规律，同时深入研究马兜铃酸在作物中的代谢途径和代谢动力学，揭示马兜铃酸在作物体内的迁移转化和赋存形式，对人们全面了解马兜铃酸污染状况及其可能导致的人类健康风险，具有重要的学术价值与社会意义。

马兜铃酸（Aristolochic acids, AAs）是一类广泛存在于马兜铃属植物中的天然产物，具有强烈的致癌性。本项目建立了基于HPLC-MS/MS的高选择性、高灵敏度的AAs分析方法，考察了代表性土壤中马兜铃酸污染状况，从我国广西、内蒙古以及宁夏自治区有野生马兜铃属植物生长区域内代表性土壤中检出AAs ，检出率为74%，浓度范围在46 ng/g-379 ng/g，证实我国土地面临AAs污染风险。以西红柿、生菜与芹菜作为代表性作物，研究了土壤中AAs在作物中的吸收、累积与代谢。研究证实，土壤中的AAs可以被植物通过根部吸收，并通过根-茎-叶/果实在体内迁移并累积。在不同作物中，AAs的累积浓度为根部>茎部>叶部/果实，表明AAs可通过植物进入食物链，对人类健康产生一定的影响。通过比较不同作物的吸收累积程度发现，所需营养物质较多、植株较大的作物，从土壤中吸收AAs的速度较快，推测AAs在生长旺盛、开花结果时的植物中积累较多。最后，在植物代谢实验中，筛查出代谢物马兜铃内酰胺是主要的代谢产物，对人们全面了解马兜铃酸污染状况及其可能导致的人类健康风险，具有一定的学术价值与社会意义。