スプリットルート曝露 法による コムギ中のペルフルオロアルキル酸の長距離輸送の検討
Summary
本プロトコルは、コムギ中のペルフルオロアルキル酸の長距離輸送のための簡便かつ効率的な方法を記載する。
Abstract
大量のペルフルオロアルキル酸(PFAA)が土壌に導入され、植物によって蓄積されており、人間の健康に潜在的なリスクをもたらしています。植物内でのPFAAの蓄積と転座を調査することが不可欠です。長距離輸送は、PFAAが植物の葉から師部を通って食用組織に移動するための重要な経路です。しかし、以前は、短期間の曝露期間における有機汚染の転座の可能性を評価することは困難でした。スプリットルート実験は、水耕栽培実験を使用してPFAAの長距離転座を効果的に明らかにするための解決策を提供し、この研究では、2つの50 mL遠心管(AおよびB)で実施され、そのうち遠心分離管Aは50 mLの4分の1強度のホーグランド滅菌栄養液を有し、遠心分離管Bは同じ量の栄養濃度を有し、 ターゲットPFAA(ペルフルオロオクタンスルホン酸、PFOS、およびペルフルオロオクタン酸、PFOA)を所定の濃度で添加します。全粒小麦の根を手作業で2つの部分に分け、チューブAとBに注意深く挿入しました。インキュベーターで7日間培養し収穫した後,根,コムギの新芽,チューブAおよびBの溶液中のPFAAs濃度をそれぞれLC-MS/MSを用いて評価した。その結果、PFOAとPFOSは師部を通る長距離輸送過程が類似しており、周囲環境に放出される可能性が示唆された。したがって、スプリットルート法を使用して、さまざまな化学物質の長距離輸送を評価できます。
Introduction
ペルフルオロアルキル酸(PFAA)は、表面活性や熱的および化学的安定性などの優れた物理化学的特性により、さまざまな商業製品および工業製品に広く使用されています1,2,3。ペルフルオロオクタンスルホン酸(PFOS)とペルフルオロオクタン酸(PFOA)は、世界中で使用されている4,5,6つの最も重要なPFAAですが、これらの化合物はそれぞれ2009年と2019年の国際ストックホルム条約7,8に記載されています。PFOSとPFOAは、その持続性と広範な使用により、さまざまな環境マトリックスで広く検出されています。世界中のさまざまな河川や湖沼からの地表水中のPFOAとPFOSの濃度は、それぞれ0.15〜52.8 ng / Lと0.09〜29.7 ng / Lです9。地下水または再生水を灌漑に使用し、バイオソリッドを肥料として使用するため、PFOAとPFOSは土壌中に広く存在し、それぞれ0.01〜123μg/ kgから0.003〜162μg / kgの範囲であり10、植物に大量のPFAAを導入し、人間の健康に潜在的なリスクをもたらす可能性があります。農業用土壌および穀物(小麦およびトウモロコシ)中のPFAA(C4-C8)濃度は正の線形相関を示す11。したがって、植物内でのPFAAの蓄積と転座を調査することが不可欠です。
植物におけるPFAAの転座は、まず根から地上組織への転移が起こり、根から食用組織へのPFAAの転座は長距離輸送とみなされる12,13。以前の研究では、野菜や果物からビスフェノールA、ノニルフェノール、および天然エストロゲンが検出されており14、これはこれらの化学物質が師部を介して移動する可能性があることを示唆しています。したがって、植物におけるPFAAの転座を明らかにすることは、それらの潜在的なリスクを評価するために重要です。しかし、PFAAの蓄積と転座は土壌中のバイオアベイラビリティの影響を受けるため、植物における標的PFAAの転座能力を評価することは容易ではありません。さらに、水耕栽培実験は一般にいくつかの要因によって制限されており、植物の食用組織を取得することがより困難になっています。典型的には、師部は植物から直接採取され、植物内の長距離を介した有機化合物の転座を観察するが、植物苗から師部を取得することは困難である15。したがって、比較的短期間の曝露中の植物におけるPFAAの転座を研究するために、簡単で効果的な方法であるスプリットルート技術が導入されました。スプリットルート調査では、1つの植物苗の根が2つの部分に分かれています。一方の部分は標的PFAAを含む栄養溶液(チューブA)に入れられ、もう一方の部分はPFAAの存在しない栄養溶液(チューブB)に入れられます。数日間曝露した後、チューブBのPFAAをLC-MS/MSで測定します。チューブB内のPFAAの濃度は、植物内の師部を通るPFAAの転座の可能性を開示しています16、17、18。
スプリットルート実験は、CuOナノ粒子17、ステロイドエストロゲン18、有機リン酸エステル16など、植物における多くの化合物の長距離転座を研究するために報告されています。これらの研究は、これらの化合物が師部を介して植物の食用部分に移動する可能性があるという証拠を提供しました。ただし、PFAAが植物の転座に役立つかどうか、および化合物特性の影響をさらに調査する必要があります。これらの報告に基づき,本研究ではコムギ中のPFAAの長距離輸送を明らかにするため,スプリットルート実験を行った。
Protocol
Representative Results
Discussion
この方法の精度を確保するには、チューブBのスパイク溶液がチューブAの非スパイク溶液を汚染しないように注意深い操作を行う必要があります。本研究における標的PFAAの所定の濃度は、実環境での濃度よりも比較的高く、LC-MS/MSを使用して小麦および非添加溶液中の標的PFAAを確実にモニタリングしました。
この方法には制限があります。各処理区に小麦苗を1本のみ使…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
中国自然科学財団(NSFC 21737003)、中国大学科学基金(第2452021103号)、中国ポスドク科学基金会(第2021M692651号、2021M702680号)からの財政的支援に感謝いたします。
Materials
| ACQUITY UPLC BEH C18 column | Waters, Milford, MA | Liquid chromatographic column | |
| Cleanert PEP cartridge | Bonna- Angel Technologies, China | Solid phase extraction column | |
| Clearnert Pesticarb cartridge | Bonna- Angel Technologies, China | Solid phase extraction column | |
| LC-MS/MS(Waters Acquity UPLC i-Class Coupled to Xevo TQ-S) | Waters, Milford, MA | Liquid chromatography and mass spectrometry | |
| Lyophilizer | Boyikang Instrument Ltd., Beijing, China | FD-1A50 | Freeze-dried sample |
| Masslynx | Waters, Milford, MA | data analysis software | |
| Methyl tert-butyl ether | Sigma-Aldrich Chemical Co. (St. Louis, US) | use for extracting target compounds from plant tissues | |
| MPFAC-MXA | Wellington Laboratories (Ontario, Canada) | PFACMXA0518 | the internal standards |
| PFAC-MXB | Wellington Laboratories (Ontario, Canada) | PFACMXB0219 | mixture of PFAA calibration standards |
| PFOA | Sigma-Aldrich Chemical Co. (St. Louis, US) | 335-67-1 | a represent PFAAs |
| PFOS | Sigma-Aldrich Chemical Co. (St. Louis, US) | 2795-39-3 | a represent PFAAs |
| Sodium carbonate buffer | Sigma-Aldrich Chemical Co. (St. Louis, US) | use for extracting target compounds from plant tissues | |
| Tetrabutylammonium hydrogen sulfate | Sigma-Aldrich Chemical Co. (St. Louis, US) | use for extracting target compounds from plant tissues | |
| Wheat seeds | Chinese Academy of Agricultural Sciences (Beijing,China) | Triticum aestivum L. |
References
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