《Environmental Chemistry and Ecotoxicology》：Plastic-derived dissolved organic matter modulates liquid crystal monomer toxicity in
Chlorella vulgaris via metabolic plasticity
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本研究针对液晶单体(LCMs)作为新兴污染物在水生生态系统中的毒性评估不足问题，特别是与塑料源溶解性有机质(PE-DOM)共存时的复合效应。研究人员以小球藻为模型，通过整合生理响应、LCMs生物累积和非靶向代谢组学，发现PE-DOM通过负载量驱动的代谢可塑性改变LCMs的毒性效应：低浓度PE-DOM通过增强抗氧化防御实现部分缓冲，而高浓度PE-DOM引发协同损伤。该研究为塑料污染背景下LCMs的水生风险评估提供了新视角。
在电子设备普及的今天，液晶显示器中的核心成分——液晶单体(Liquid Crystal Monitors, LCMs)正成为一种新兴环境污染物。这些结构多样的化学物质已广泛存在于人体样本、室内外灰尘和空气中，并通过渗滤液和废水进入水生环境。令人担忧的是，自然水体中LCMs的浓度甚至可与多溴二苯醚等优先污染物相当。然而与人体暴露研究相比，LCMs对水生生态系统特别是初级生产者的生态风险仍知之甚少。与此同时，塑料污染已成为全球性环境问题，其中塑料源溶解性有机质(Plastic-derived Dissolved Organic Matter, PE-DOM)作为具有环境活性的新型组分，可能通过络合、氧化还原介导等途径影响共存污染物的生态风险。由于电子产品和塑料的广泛使用，LCMs与PE-DOM的环境共存日益频繁，尤其在人类活动密集的水域形成复合暴露场景。但目前对两者复合生物效应的认知仍存空白，制约着塑料污染水体中LCMs的生态风险评估。
为填补这一知识缺口，中山大学的研究团队在《Environmental Chemistry and Ecotoxicology》发表论文，以水生微藻小球藻(Chlorella vulgaris)为模型，系统探究了PE-DOM对LCMs毒性的调控机制。研究通过模拟环境光老化过程制备PE-DOM，采用溶解性有机碳(DOC)浓度和荧光光谱等技术表征其组分特征。通过设置单一暴露（LCMs、低/高浓度PE-DOM）和复合暴露实验，监测藻细胞生长、光合性能、氧化应激指标等生理响应，结合透射电镜观察超微结构变化。利用气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析LCMs生物累积动力学，并采用超高效液相色谱-串联质谱(UHPLC-MS/MS)进行非靶向代谢组学解析，通过KEGG通路富集分析揭示代谢网络扰动。
研究结果揭示，LCMs暴露导致藻细胞发生可测量的生物累积，诱导氧化应激和代谢应激。三环结构LCMs因较高疏水性(log Kow)在早期（24小时）呈现更快累积，但后期（48小时）下降46.3-61.8%，而二环结构LCMs则呈现缓慢但持续的累积模式。这种累积行为引发抗氧化系统激活和资源向防御机制重新分配，代价是生长抑制和光合能力下降，表现为叶绿素含量降低、性能指数(Pi_Abs)下降以及细胞质收缩和淀粉粒增多等超微结构损伤。
代谢组学分析发现，LCMs单独暴露主要影响氨基酸代谢、谷胱甘肽代谢和花生四烯酸代谢等通路，表现为脂质相关代谢物下调、二肽类物质上调，反映细胞通过代谢重组应对氧化压力。值得注意的是，PE-DOM的介入显著改变了LCMs的毒性效应模式。低浓度PE-DOM(3.3 g塑料/L)虽未影响LCMs生物累积，但通过增强抗氧化酶(SOD、CAT)活性和次级代谢物（如黄酮类）合成，部分缓解了LCMs引起的生理损伤，表现为代谢补偿效应。相反，高浓度PE-DOM(13.2 g塑料/L)虽降低早期LCMs累积，却引发更严重的氧化损伤：抗氧化防御系统崩溃，MDA含量异常，伴随细胞壁裂解等超微结构破坏。代谢层面出现广泛失调，中央碳代谢、氨基酸周转和脂质稳态均受扰动，防御性代谢物诱导不足以恢复氧化还原平衡。
这些结果表明，PE-DOM通过负载量驱动的代谢可塑性调控LCMs的生物学效应。低浓度PE-DOM作为代谢调节剂增强细胞的氧化应激缓冲能力，而高浓度PE-DOM则成为代谢不稳定性的驱动因素，放大复合暴露的毒性效应。这种从缓冲到协同损伤的转变，凸显了塑料衍生DOM在污染物毒性评估中的关键作用。
该研究首次系统揭示PE-DOM通过代谢可塑性调控LCMs藻类毒性的机制，为理解塑料污染背景下新兴污染物的复合生态效应提供了新视角。研究成果强调，基于单一化合物暴露的风险评估可能低估实际环境中的生态风险，未来需将塑料衍生DOM作为重要调节因子纳入LCMs的水生毒性评估体系。随着塑料污染的持续加剧，这种"缓冲-放大"效应可能在不同塑料类型和初级生产者中呈现普适性规律，值得进一步开展多组学关联分析以阐明其分子基础。
