2020年11月25日，国际环境毒理学领域知名期刊《Journal of Hazardous Materials》（大类一区、环境科学与生态学top期刊，IF=9.038）在线发表了我校前沿交叉学科研究院生物学研究中心夏庆友教授团队的最新研究成果“Genome-wide CRISPR-Cas9 screening in Bombyx mori reveals the toxicological mechanisms of environmental pollutants, fluoride and cadmium”。此研究利用该团队前期构建的全基因组CRISPR细胞编辑文库（今年5月以封面文章发表于Genome Research），解析了环境污染物对家蚕的毒理学机制。

       昆虫是世界上种类最多，数量最大，分布最广的动物，是大自然和我们生活的世界的重要组成部分，对生态系统的健康运行至关重要。随着世界人口的持续增加、人类生活生产活动日益频繁、城市化水平不断提高，生态环境日益复杂和恶化，对自然生境中昆虫的生存和繁衍带来了极大的挑战，也为农业生产中农林害虫的监测和防治增加了难度。环境恶化刺激害虫大发生、农药残留引起蚕业减产和蜂群消失、环境污染导致稀有昆虫灭绝等环境影响昆虫的事件时有发生。评估环境污染物对昆虫生长发育和种群繁衍的影响，解析环境污染物对昆虫的毒理学机制，具有重要的理论价值和实际意义。

      在该项研究中，作者以家蚕这一鳞翅目模式昆虫为对象，选取了两种代表性的污染物氟（大气污染物，卤族元素之首，对动植物生长、人类健康和生态系统功能有严重影响）和镉（土壤污染物，对人体健康影响最大、影响最广的微量元素）进行研究。作者首先评估了NaF和CdCl2对家蚕培养细胞BmE的影响，确定了两种污染物对BmE细胞的形态和存活率的影响，及其半致死剂量。随后作者利用两种化合物处理前期建立起来的全基因组CRISPR编辑细胞文库，7天后收集处理细胞和对照细胞，通过对sgRNA进行高通量测序，分析sgRNA丰度的变化鉴定突变后对NaF和CdCl2具有耐受性或者敏感性的基因，分别鉴定到了751个NaF耐受和757个CdCl2耐受基因，以及753个NaF敏感和725个CdCl2敏感基因。作者选取了其中排名靠前的基因进行单个基因的敲除验证，并将筛选结果与NaF/CdCl2处理后的转录水平变化进行关联，进一步验证了筛选结果的可靠性。

      据悉，该团队今年还围绕NaF和CdCl2对家蚕的影响和毒理学机制，在Chemosphere（大类二区、环境科学与生态学top期刊，IF=5.778）发表了两篇题为“A deep insight into the transcriptome of midgut and fat body reveals the toxic mechanism of fluoride”和“In-depth transcriptome unveils the cadmium toxicology and a novel metallothionein in silkworm”的论文，用转录组学和生物信息学的手段揭示了家蚕对两种污染物的响应，并首次在家蚕中发现了转运金属硫蛋白(metallothionein,简称MT)及其在CdCl2耐受中的作用，鉴定了潜在的氟转运蛋白。

      西南大学博士研究生刘越为论文的第一作者，夏庆友教授和马三垣副教授为共同通讯作者，西南大学为第一完成单位。该研究受到国家自然科学基金重点项目和青年项目，以及重庆市科技局项目的资助。

      论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S030438942032656X

      供   稿：刘 越