长久以来，低密度聚乙烯（Low-Density Polyethylene, LDPE）农膜的大量使用、外力破碎与不完善的回收措施导致LDPE向土壤持续释放微塑料颗粒（Microplastics，MPs）。LDPE-MPs可与土壤颗粒形成团聚体，通过食道或消化道进入土壤无脊椎动物体内并对其产生一系列毒性效应，包括抑制生长、损伤组织与生殖细胞、诱发氧化应激响应与DNA损伤等。然而，LDPE-MPs对亲、子代生物的毒性是否存在差异，亲、子代生物应对其毒性胁迫是否会采取不同的生存策略，目前还缺乏足够的研究。

近日，海南大学“新污染物环境归趋与健康风险评估”研究团队在环境领域权威期刊《Environmental Science & Technology》发表了题为“Cross-Generational Exposure to Low-Density Polyethylene Microplastics Induced Hyperactive Responses in Eisenia fetida Offsprings”的研究论文。该论文探究了聚乙烯微塑料（LDPE-MPs）暴露对亲、子代赤子爱胜蚓的毒性效应，研究结果表明子代蚯蚓个体可通过调控谷胱甘肽代谢，丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢及能量消耗策略，进而表现为子代个体对LDPE-MPs毒性胁迫的过度防御响应，揭示了子代个体应对LDPE-MPs跨代毒性胁迫的防御机制。

该研究以赤子爱胜蚓（Eisenia fetida）为模式生物，探讨了亲、子代蚯蚓个体对LDPE-MPs毒性效应的防御响应差异。研究发现LDPE-MPs暴露导致亲代蚯蚓产卵周期延长（下降15.1%-22.2%），产卵量减少（58.7%-95.5%），子代个体难以发育为成虫。通过酶活变化、组织损伤、基因表达和代谢稳态等角度，全面阐述了亲、子代蚯蚓的毒性响应差异及其分子机制。生理酶活和转录组学分析可知，LDPE-MPs具有神经毒性。由代谢组学分析结果可知，与亲代个体相比，子代个体体内发现了更多与能量消耗、氧化应激和解毒过程相关代谢通路的协调调节活动，如谷胱甘肽代谢，丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢等。基于亲、子代蚯蚓从分子水平、生理指标、组织损伤和表型特征响应，该研究进一步构建了结构方程模型，预测蚯蚓个体应对LDPE-MPs跨代暴露毒性胁迫所采取的防御策略为：基因表达显著影响抗氧化防御、氧化应激和解毒酶活性，改变蚯蚓个体能量消耗策略，进而导致蚯蚓个体生长发育速度显著减缓。

该研究探究了亲、子代赤子爱胜蚓对LDPE-MPs暴露的毒性响应差异，阐明了子代蚯蚓个体的毒性兴奋效应，为全面理解LDPE-MPs的环境风险提供理论依据。研究结果强调了长期暴露实验在新污染物环境风险评估研究中的重要性。

海南大学为第一和通讯作者单位，环境科学与工程学院葛成军教授为通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金面上项目（22066009）、国家自然科学基金地区项目（42277315）、海南省科技人才创新项目（KJRC2023C12）、海南省重点研发项目（ZDYF2024SHFZ144）和海南大学协同创新基金（XTCX2022STC23）的支持与资助。

论文原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.4c05208