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　　本研究探讨四溴双酚A（TBBPA）对棉花生长及生理代谢的影响。通过LC-MS和RNA测序分析，发现TBBPA在根系富集并向茎叶转运，诱导氧化应激并激活黄酮类生物合成等防御通路，为棉花修复含TBBPA土壤提供理论依据。

　　河南省农业大学生态学院河南粮食作物协同创新中心，郑州450002，中国

　　四溴双酚A（TBBPA）是一种广泛使用的溴化阻燃剂，在环境中越来越多地被检测到。棉花（

　　）作为一种潜在的植物修复物种，可能在减轻土壤中的此类污染物方面发挥作用，但其对TBBPA的积累和响应机制仍不清楚。在本研究中，暴露于TBBPA的棉花幼苗表现出浓度依赖性的抑制作用，高浓度下的效应更为明显。液相色谱-质谱（LC–MS）分析显示TBBPA主要在根部积累，随后转移到茎和叶片中，呈现出时间依赖性的积累模式。根部和叶片都观察到了细胞损伤，其中根部组织的超微结构损伤更为严重。RNA测序（RNA-seq）分析发现与氧化应激相关的途径显著激活，包括过氧化氢代谢和过氧化物酶活性；生理测量证实H

　　和MDA水平随浓度增加而升高，共同表明TBBPA在棉花中引起了氧化应激。综合转录组学和代谢组学分析显示多个防御途径被激活，特别是黄酮类化合物的生物合成途径，这可能有助于清除活性氧。这些发现增进了我们对植物如何解毒环境污染物（如TBBPA）的理解，并为开发溴化阻燃剂污染的植物修复策略提供了宝贵的见解。

　　溴化阻燃剂（BFRs）是一类广泛应用于商业和工业产品中的化学物质，用于防火[1]。四溴双酚A（TBBPA；C

　　）是最常用的BFRs之一[2]。作为一种活性阻燃剂，它被掺入聚碳酸酯和不饱和聚酯树脂中，常用于电子设备、电气设备、家具部件及相关包装材料[3]、[4]。 全球TBBPA的年产量已达数万吨，使其成为主要的工业化学品[5]。其大规模生产和应用导致通过淋溶、生物降解和光降解等多种过程释放到环境中，而全球使用量仍在持续增长[6]、[7]。由于其持久性和生物累积性[4]、[8]，TBBPA已在包括土壤[9]、水[10]和空气[11]在内的多种环境介质中被检测到。监测研究表明，空气中的TBBPA浓度范围为20至269 ng/g[12]，并且在远离排放源的北极地区也检测到了高达70 pg/m3的远距离大气传输[13]。作为一种环境激素[3]，TBBPA溶解度低但亲脂性强，易于在土壤和沉积物中积累[14]。全球环境监测显示，不同水系中的TBBPA浓度差异显著：德国埃姆斯河和穆尔德河的浓度为0.2至20.4 ng/L[15]，法国塞纳河的浓度为0.035至0.068 ng/L[16]。在中国贵屿，电子废物回收设施附近的沉积物中TBBPA浓度高达41,200 ng/g[17]。珠江三角洲河口的沉积物浓度随着区域城市化和工业发展而增加[18]、[19]。其他值得注意的测量结果包括中国巢湖的浓度为4,870 ng/L，以及越南北部一家电子废物处理设施附近地表土壤的浓度为2,900 ng/g[5]。土壤污染水平因土地利用模式而异，电子废物回收场所的浓度始终高于农业区[20]。这一对比在中国清远市尤为明显，电子废物回收站的浓度高达780 ng/g[21]，而相邻的农业土壤浓度则低得多，为29.9-165.79 ng/g[22]。 作为持久性有机污染物，TBBPA容易被植物和动物吸收并积累，随后通过生物放大作用进入更高营养级。毒理学研究记录了其对多种水生生物（包括鱼类、藻类、软体动物和甲壳类动物）的急性影响[23]。在植物中，TBBPA暴露会通过改变生长速率、根系发育、叶片形态和关键生理生化特性来抑制生长和发育[24]。根系吸收后，TBBPA会转移到地上部分[24]，干扰生长模式和重要生理功能。研究表明TBBPA对多种物种具有植物毒性作用。向日葵在高浓度TBBPA衍生物下表现出生长抑制[25]。烟草幼苗通过根部吸收后会在叶片中积累TBBPA，导致叶绿体损伤和叶绿素含量降低[26]。萝卜和中国白菜表现出从土壤到植物的快速转移，并伴有生长抑制[27]。大豆幼苗在TBBPA胁迫下表现出茎高、根长、生物量和叶绿素含量下降以及MDA水平升高[26]。萱草在高浓度TBBPA下生长受阻且MDA积累增加[28]。TBBPA还促进过量的活性氧（ROS）产生，导致氧化应激，进而引起膜脂质过氧化、核损伤和蛋白质降解[29]。 棉花（

　　）是修复受污染土壤的理想候选植物。作为一种非食用作物，它降低了污染物进入食物链的风险。更重要的是，棉花已被证明具有环境修复能力。已有研究报道其能有效积累重金属（如镉），并鉴定和表征了关键耐受基因[30]。此外，棉花对多种持久性有机污染物（POPs）（包括多环芳烃（PAHs）和农药）具有耐受性和降解潜力[31]、[32]。这些已记录的能力，加上其高生物量、深根系和广泛的种植面积，为研究其对新兴污染物（如TBBPA）的响应提供了有力依据。本研究采用水培系统，TBBPA处理浓度分别为0、100和200 mg/L。0 mg/L组作为对照（CK），100 mg/L和200 mg/L组分别代表中等和高暴露水平。通过表型观察和生理测定评估了TBBPA对棉花的植物毒性效应。使用液相色谱-质谱（LC–MS）量化了植物组织中的TBBPA积累量。透射电子显微镜（TEM）研究了TBBPA暴露后根部和叶片的细胞超微结构变化。为了阐明潜在的分子机制，对根组织的转录组和代谢组谱进行了综合分析。基于我们的综合生理、细胞学、转录组和代谢组分析，本研究首次全面揭示了棉花对抗TBBPA胁迫的防御机制。我们证明了棉花通过有效的根部隔离TBBPA和激活黄酮类抗氧化防御机制表现出显著的耐受性。这些发现不仅加深了我们对植物适应新兴有机污染物的理解，还确立了棉花作为TBBPA污染土壤植物修复候选物的潜力。

　　）遗传标准品系（TM-1）的种子在水中浸泡过夜后，播种在1:1（v/v）的营养土和蛭石混合液中。子叶展开后，选择均匀的幼苗移植到含有10 L Hoagland营养液的水培罐中。植物在棉质温室中保持控制条件：28°C、16小时光照/8小时黑暗的光周期和60%相对湿度[33]。TBBPA处理从

　　棉花植物分别暴露于0、100和200 mg/L的TBBPA中10天，以评估其植物毒性效应。初步实验表明，较低浓度（10、25和50 mg/L）未引起明显的表型变化，这支持选择较高浓度以确保在该强健物种中能够检测到响应（图S1）。由于使用DMSO作为TBBPA的溶剂，0 mg/L的TBBPA和DMSO处理均作为对照。两者之间没有显著的表型差异

　　我们的研究表明，TBBPA暴露显著抑制了棉花的生长，表现为植株高度、叶面积和生物量积累的减少（图1）。虽然先前的研究也报告了大豆[39]和玉米[24]在TBBPA胁迫下的类似生长抑制现象，但棉花仅在较高浓度（100-200 mg/L）下才表现出明显的表型变化，表明其对这种污染物的耐受性相对较强

　　本研究表明，棉花对TBBPA胁迫表现出浓度依赖性的响应，在100-200 mg/L的暴露下生长受到明显抑制。时间进程分析显示，植物组织中的TBBPA含量逐渐增加，同时水培溶液中的TBBPA含量相应减少，生物浓缩因子在整个暴露期间呈稳定上升趋势。TBBPA主要在根部积累，随后转移到地上部分

　　四溴双酚A（TBBPA）是一种广泛使用的溴化阻燃剂，在环境中越来越多地被检测到。TBBPA的释放会对植物、动物和人类健康产生不利影响，破坏生态平衡。本研究分析了TBBPA处理对棉花幼苗的生长、超微结构损伤、生理、转录和代谢的影响，进一步加深了对植物修复和防御机制的理解。

　　本研究得到了河南省科技重点项目（7）、河南省高等教育机构重点科研项目（25A210019）以及国家棉花生物育种与综合利用开放基金（CB2025A30）的资助。