7.29日，“第十一屆環境化學(xué)大會(huì)”在哈爾濱圓滿落幕，中國(guó)工程院院士、哈爾濱工業大學(xué)教授仁南琪在開(kāi)幕式上反複強調“創新環境科學(xué)，低碳環保健康”這(zhè)一主題。此次環境化學(xué)大會(huì)，給予了領域内各位專家的學(xué)術交流的平台，推進(jìn)了環境科學(xué)的發(fā)展。

       環境是關系著(zhe)人類生存的關鍵因素。當今社會(huì)經(jīng)濟及工業的高速發(fā)展導緻環境問題愈發(fā)嚴峻，因此如何減少環境污染，高效率地解決現有環境問題，成(chéng)爲當下環境科學(xué)的熱門話題。目前，質譜成(chéng)像技術已成(chéng)功應用于生物體中污染物監測，且可以對(duì)污染物脅迫的生物（例如：斑馬魚）進(jìn)行脂質空間組學(xué)研究，用于研究污染物對(duì)生物生理狀态的影響。

       基質輔助激光解吸電離質譜成(chéng)像（MALDI MSI）作爲一種(zhǒng)先進(jìn)的分子成(chéng)像技術，可以快速、精準、直觀地展現出生物體内各分子的空間分布，獲得分子量、空間位置及空間相對(duì)離子豐度等信息，因此在環境污染物對(duì)生物體影響的研究中發(fā)揮著(zhe)越來越重要的作用。下面(miàn)分享兩(liǎng)篇TransMIT AP-SMALDI質譜成(chéng)像技術在環境領域中的應用。

斑馬魚及大型溞脂質分布變化研究

       近年來，由于釋放到環境中的化學(xué)物質數量和種(zhǒng)類不斷增多，海洋及淡水生态系統的污染程度也越來越嚴重。其中，親脂性物質是特别需要關注的成(chéng)分，他們可以通過(guò)幹擾水生生物的脂質組成(chéng)來影響其生理生化特性。考慮到脂質對(duì)生物組織結構及功能(néng)至關重要，那麼(me)脂質模式的改變通常與病理過(guò)程相關也就(jiù)不足爲奇了。因此了解化學(xué)脅迫如何影響水生生物中脂質的組成(chéng)和空間分布就(jiù)變得尤爲重要。德國(guó)拜羅伊特大學(xué)的Andreas Römpp教授實驗室利用常壓基質輔助激光解析電離（TransMIT AP-SMALDI 5 AF）技術，針對(duì)斑馬魚和大型溞這(zhè)兩(liǎng)種(zhǒng)環境科學(xué)與生态毒理學(xué)領域應用最爲廣泛的水生模式生物建立并優化樣(yàng)品制備流程，將(jiāng)兩(liǎng)種(zhǒng)生物的脂質模式與組織或細胞的解剖特征相關聯，爲今後(hòu)研究污染物脅迫下其他生物的脂質模式變化提供重要的參考依據。

       圖1 斑馬魚神經(jīng)元和非神經(jīng)元内脂質分布的MALDI MSI成(chéng)像。(a，e) 成(chéng)年斑馬魚矢狀位切片經(jīng)H&E染色顯示了鰓、眼(視網膜、晶狀體)、腦(端腦、中腦蓋、小腦)和肝髒的詳細結構。(b) PC(O-32:0)[M+H]+(紅色)和PC(30:0)[M+K]+(綠色)的RGB疊加圖像。(c) PC(O-32:0)[M+H]+的離子圖像顯示鰓絲處有高信号強度(白色箭頭)。(d) PC(30:0)[M+K]+ 的離子圖像顯示眼睛晶狀體和視網膜處的高信号強度 (白色箭頭)。(f) PC(O-32:0)[M+H]+(紅色)、PC(O-36:1)[M+K]+(藍色)和PC(40:6)[M+H]+(綠色)的RGB疊加圖像。(g) PC(O-32:0)[M+H]+的離子圖像顯示非神經(jīng)性組織的高強度信号，例如肌肉組織(白色箭頭)。(h) PC(O-36:1)[M+K]+的離子圖像，顯示中腦蓋和部分小腦的結構。(i) PC(40:6)[M+H]+的離子圖像顯示大腦和眼睛以及肝髒(白色箭頭)相對(duì)位置的分布。

 玉米中黃曲黴毒素B1及植物防禦代謝物空間分布研究

       爲了應對(duì)不利化合物的存在，植物可以生物轉化外源物質、轉移母體化合物及其代謝物，并在細胞或組織水平上通過(guò)區室化作用對(duì)其進(jìn)行隔離。這(zhè)種(zhǒng)情況同樣(yàng)适用于真菌毒素，即在植物感染過(guò)程中發(fā)揮重要作用的真菌次生代謝産物。爲了描述玉米與黃曲黴毒素B1在組織和器官水平上的相互作用效應，Bernhard Spengler教授團隊利用AP-SMALDI質譜成(chéng)像技術對(duì)玉米植株的根、莖、葉進(jìn)行原位檢測，并從代謝組學(xué)的角度探讨了黃曲黴毒素B1（AFB1）與其潛在修飾形式的生物轉化、分布、定位及其對(duì)健康玉米植株的初級、次級代謝所産生的後(hòu)續影響。

       圖2 AFB1處理14天後(hòu)，對(duì)照樣(yàng)品和AFB1處理的玉米植株根系切片的AP-SMALDI質譜成(chéng)像。(a)AFB1 [M+K]+,m/z351.0265，在表皮和皮質細胞中積累；(b)矢車菊素葡萄糖苷[M]+,m/z 449.1076；(c)脫鎂葉綠素a [M+H]+,m/z871.5729的空間分布；(d)AFB1處理和對(duì)照玉米根系切片的光學(xué)圖像，主要形态特征标記；(e)RGB疊加圖像，AFB1[M+K]+，m/z351.0265（紅色），脫鎂葉綠素a[M+H]+，m/z871.5729（綠色）和矢車菊素葡萄糖苷[M]+，m/z449.1076（藍色）；(f)RGB圖像與光學(xué)圖像疊加。空間分辨率10μm，295×145 pixels。

參考文獻：（1）Schirmer E, Ritschar S, Ochs M, et al. MALDI mass spectrometry imaging workflow for the aquatic model organisms Danio rerio and Daphnia magna[J]. Scientific reports, 2022, 12(1): 1-11.

（2）Righetti L, Bhandari D R, Rolli E, et al. Unveiling the spatial distribution of aflatoxin B1 and plant defense metabolites in maize using AP‐SMALDI mass spectrometry imaging[J]. The Plant Journal, 2021, 106(1): 185-199.