水生生态系统重金属污染是世界环境污染治理的一个重难点问题，镉（Cd）作为毒性最大的重金属之一，严重威胁水生生物和人类健康。广西作为我国有色金属的重点产区，同时因喀斯特地貌其Cd的背景值较高，目前已成为我国Cd污染的重点区域之一。中华圆田螺（Cipangopaludina cathayensis）是中国河流、湖泊、池塘等水体中广泛分布的一种底栖软体生物，也是中国最常见的淡水养殖品种之一。在广西，中华圆田螺的人工养殖已成为水产养殖业的重要组成部分，是乡村振兴的重要途径之一。然而，因广西Cd污染问题突出，中华圆田螺的养殖可能长期暴露于高浓度Cd环境当中，对水产品的健康养殖和食品安全构成重大威胁。目前为止，Cd对中华圆田螺的毒性效应还处于较模糊状态。本研究以中华圆田螺为研究对象，从标准代谢、免疫、肝胰腺抗氧酶系统和转录组等方面探讨Cd暴露下中华圆田螺的适应性变化特征。

图1 Cd胁迫对中华圆田螺的影响

  研究表明，Cd暴露抑制中华圆田螺的耗氧率和排氨率，且随着Cd暴露浓度的增加而不断降低，影响其正常的呼吸代谢；改变中华圆田螺能量底物的来源，当暴露浓度高于0.5mg/L后，O:N低于7，表明主要依靠蛋白质作为能源物质，这将不利于蛋白质的累积，不利于中华圆田螺的正常生长，影响其健康（图1）。

  Cd胁迫影响中华圆田螺肝胰腺抗氧化系统的正常运行，抑制过氧化氢酶（CAT，catalase）、超氧化物歧化酶（SOD，superoxide dismutase）的活性，影响谷胱甘肽（GSH，glutathione）的抗氧化能力，导致丙二醛（MDA，malondialdehyde）水平上升，引起氧化应激的产生；Cd暴露抑制溶菌酶的活性，干扰免疫系统的正常运转（图1）。

  肝胰腺转录组分析显示，本研究总共筛选到2,172个差异表达基因，其中885个基因上调，1287个基因下调。KEGG通路分析显示，差异表达基因在能量代谢通路显著上调，在抗氧化分子合成通路和免疫相关通路显著下调，在疾病相关通路中显著上调（图1）。表明，Cd影响中华圆田螺能量代谢，能量代谢的上升可能是其应对Cd胁迫的方式之一；Cd暴露影响抗氧化能力，可能造成免疫抑制，引起疾病的发生。

  2023年8月28日，相关研究结果题为“Effects of cadmium exposure on metabolism, antioxidant defense, immune function, and the hepatopancreas transcriptome of Cipangopaludina cathayensis”在国际学术期刊《Ecotoxicology and Environmental Safety》（中科院二区 TOP, IF=7.1, JCR Q1区）发表。论文第一单位为广西师范大学珍稀濒危动植物生态与环境保护教育部重点实验室，2021级硕士研究生吴扬扬为第一作者，2021级硕士研究生程春醒为参与作者，蒋骄云博士为通讯作者。  

  本研究获得国家重点研发计划项目(No. 2021YFD1100107)和广西中青年教师基本能力提升项目(No. 2022KY0492)资助，同时获得广西师范大学珍稀濒危动植物生态与环境保护教育部重点实验室的支持。全文链接：https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2023.115416

  （图文/蒋骄云）