首页近日，植物病虫害综合治理全国重点实验室农药应用风险控制创新团队在环境领域TOP期刊《Environmental Science & Technology》（IF5=12.4）上发表题为“Transgenerational Hazards Evade Traditional Safety Thresholds: ryr1b Hypermethylation Mediates Azoxystrobin-Induced Transgenerational Developmental Toxicity in Zebrafish (Danio rerio) at Subthreshold Exposure”的研究论文。该研究揭示了嘧菌酯亚阈值暴露引发斑马鱼跨代毒性的关键表观遗传机制，为完善农药环境风险评估体系、科学制定其安全阈值提供了重要的实验依据与理论支撑。
众多研究表明，生物接触化学物质不仅会对直接接触的个体产生影响，还可能对后代造成长期且代际的负面影响，而这些效应的机制通常与表观遗传调控密切相关。嘧菌酯作为一种高效广谱杀菌剂，因应用广泛且半衰期稳定，在全球多种水体环境中均有检出，且对水生生物具有急性毒性、生殖毒性、心脏毒性，并会引发氧化应激损伤。然而，嘧菌酯毒性是否存在跨代效应，此前尚未明确。厘清这一关键问题，对于全面评估农药的生态风险、揭示污染物的长期生态影响具有至关重要的意义。
本研究发现，低于斑马鱼胚胎毒性阈值的嘧菌酯暴露（1、10、100 μg/L，暴露时长 4 天），未在 F0 代胚胎中引起可观察毒性效应，却导致未暴露的 F1、F2 代胚胎/仔鱼出现畸形率增加、心跳次数减少及体长抑制等发育异常效应，且该效应与亲本性别无关，证实嘧菌酯亚阈值暴露具有跨代发育毒性。同时，F1、F2 代胚胎中 DNA 甲基转移酶蛋白水平降低，基因组 DNA 甲基化模式发生改变。进一步研究表明，ryr1b基因在 F1、F2 代中呈现基因表达抑制与 DNA 高甲基化的同步特征，且两代中 ryr1b 的甲基化修饰位点几乎一致，表明 ryr1b 的 DNA 高甲基化可稳定跨代遗传，并通过表观遗传调控基因表达。通过构建两代差异表达基因的相互作用网络，发现 ryr1b 基因在基因网络中占据核心位置，并通过钙信号通路触发连锁反应，调控心肌细胞中兴奋-收缩耦合（ECC）相关基因表达，最终导致子代胚胎出现心脏功能缺陷与发育异常。本研究为农药的风险评估提供了新的科学视角，揭示了低于阈值的农药暴露可通过引发可遗传的表观遗传变化，进而在水生生物中诱发代际发育毒性。本研究阐明的表观遗传变化机制，为水生生态系统中农药风险评估提供了新的生物标志物，也为建立更精准的生态风险评估体系提供了科学依据。
植物病虫害综合治理全国重点实验室为论文的完成单位，植物病虫害综合治理全国重点实验室已毕业博士研究生常一明和副研究员朱丽珍为论文共同第一作者，蒋红云研究员和刘新刚研究员为论文共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金面上项目（32572894）的资助。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.5c16961