Investigando o transporte de longa distância de ácidos perfluoroalquil no trigo através de uma técnica de exposição de raiz dividida
Summary
O presente protocolo descreve um método simples e eficiente para o transporte de longa distância de ácidos perfluoroalquil em trigo.
Abstract
Grandes quantidades de ácidos perfluoroalquil (PFAAs) foram introduzidas no solo e acumuladas pelas plantas, representando riscos potenciais para a saúde humana. É imperativo investigar o acúmulo e a translocação de PFAAs dentro das plantas. O transporte de longa distância é uma via importante para os PFAAs transferidos das folhas da planta para os tecidos comestíveis através do floema. No entanto, anteriormente era difícil avaliar o potencial de translocação da contaminação orgânica em um período de exposição de curto prazo. O experimento de raiz dividida fornece uma solução para descobrir efetivamente a translocação de longa distância de PFAAs usando um experimento hidropônico, que, neste estudo, foi realizado em dois tubos de centrífuga de 50 mL (A e B), dos quais o tubo de centrífuga A tinha 50 mL de solução nutritiva estéril de Hoagland de um quarto de força, enquanto o tubo de centrífuga B tinha a mesma quantidade de concentração de nutrientes, e os PFAAs alvo (ácido perfluorooctano sulfônico, PFOS e ácido perfluorooctano, PFOA) adicionados a uma determinada concentração. Uma raiz de trigo integral foi separada manualmente em duas partes e inserida cuidadosamente nos tubos A e B. A concentração de PFAAs nas raízes, parte aérea do trigo e soluções nos tubos A e B foi avaliada por LC-MS/MS, respectivamente, após ser cultivada em incubadora por 7 dias e colhida. Os resultados sugeriram que o PFOA e o PFOS experimentam um processo de transporte de longa distância semelhante através do floema da parte aérea até a raiz e poderiam ser liberados no ambiente ambiente. Assim, a técnica de raiz dividida pode ser usada para avaliar o transporte de longa distância de diferentes produtos químicos.
Introduction
Os ácidos perfluoroalquil (PFAAs) são amplamente utilizados em diversos produtos comerciais e industriais devido às suas excelentes propriedades físico-químicas, incluindo atividade superficial e estabilidade térmica e química 1,2,3. O ácido perfluorooctanosulfônico (PFOS) e o ácido perfluorooctano (PFOA) são os dois PFAAs mais importantes utilizados mundialmente 4,5,6, embora esses compostos tenham sido listados na Convenção Internacional de Estocolmo em 2009 e 2019 7,8, respectivamente. Devido à sua persistência e uso generalizado, PFOS e PFOA têm sido amplamente detectados em várias matrizes ambientais. As concentrações de PFOA e PFOS em águas superficiais de diferentes rios e lagos mundiais são de 0,15-52,8 ng/L e 0,09-29,7 ng/L, respectivamente9. Devido ao uso de água subterrânea ou água recuperada para irrigação e também usando biossólidos como fertilizante, PFOA e PFOS estão amplamente presentes no solo, variando entre 0,01-123 μg/kg e 0,003-162 μg/kg, respectivamente10, o que poderia introduzir uma grande quantidade de PFAAs nas plantas e representar riscos potenciais para a saúde humana. As concentrações de PFAA (C4-C8) em solo agrícola e grãos (trigo e milho) apresentam correlação linear positiva11. Portanto, é imperativo investigar o acúmulo e a translocação de PFAAs dentro das plantas.
A translocação de PFAAs em plantas ocorre primeiramente das raízes para os tecidos acima do solo, e a translocação de PFAAs das raízes para os tecidos comestíveis é considerada como transporte de longa distância12,13. Estudos anteriores detectaram bisfenol A, nonilfenol e estrogênios naturais em vegetais e frutas14, o que implica que esses produtos químicos podem migrar através do floema. Assim, descobrir a translocação de PFAAs em plantas é importante para avaliar seu risco potencial. No entanto, o acúmulo e a translocação de PFAAs são impactados por sua biodisponibilidade no solo, por isso não é fácil avaliar a capacidade de translocação de PFAAs alvo em plantas. Além disso, os experimentos hidropônicos são geralmente limitados por vários fatores, tornando mais difícil a aquisição dos tecidos comestíveis das plantas. Tipicamente, o floema foi coletado diretamente das plantas para observar a translocação de compostos orgânicos por longas distâncias nas plantas, sendo difícil a aquisição de floemas de plântulas de plantas15. Assim, um método simples e eficaz, a técnica de raiz dividida, foi introduzido para estudar a translocação de PFAAs em plantas durante uma exposição relativamente de curto prazo. Quanto à investigação de raízes divididas, as raízes em uma muda de planta são separadas em duas partes; uma parte é colocada na solução nutritiva contendo PFAAs alvo (tubo A), e a outra é colocada na solução nutritiva na ausência de PFAAs (tubo B). Após exposição por vários dias, os PFAAs no tubo B são medidos por LC-MS/MS. A concentração de PFAAs no tubo B revela o potencial de translocação dos PFAAs através do floema dentro das plantas16,17,18.
O experimento de raiz dividida tem sido relatado para estudar a translocação de longa distância de muitos compostos em plantas, como nanopartículas de CuO17, estrogênios esteroides 18 e ésteres organofosforados16. Esses estudos forneceram evidências de que esses compostos poderiam ser transferidos através do floema para as partes comestíveis das plantas. No entanto, se os PFAAs poderiam ajudar na translocação em plantas e o impacto das propriedades dos compostos precisam ser mais explorados. Com base nesses relatos, o experimento de raiz dividida foi conduzido no presente estudo para revelar o transporte de longa distância de PFAAs em trigo.
Protocol
Representative Results
Discussion
Para garantir a precisão deste método, deve ser feita uma operação cuidadosa para garantir que a solução cravada no tubo B não contamine a solução sem espinhos no tubo A. A concentração dada de PFAAs alvo no presente estudo foi relativamente maior do que sua concentração no ambiente real, garantindo o monitoramento de PFAAs alvo em trigo e solução não cravada usando LC-MS/MS.
Existem limitações para este método. Como apenas uma plântula de trigo foi utilizada em cada grupo…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos o apoio financeiro da Fundação de Ciências Naturais da China (NSFC 21737003), do Fundo Científico das Universidades Chinesas (Nº 2452021103) e da Fundação Chinesa de Ciência de Pós-Doutorado (Nº 2021M692651, 2021M702680).
Materials
| ACQUITY UPLC BEH C18 column | Waters, Milford, MA | Liquid chromatographic column | |
| Cleanert PEP cartridge | Bonna- Angel Technologies, China | Solid phase extraction column | |
| Clearnert Pesticarb cartridge | Bonna- Angel Technologies, China | Solid phase extraction column | |
| LC-MS/MS(Waters Acquity UPLC i-Class Coupled to Xevo TQ-S) | Waters, Milford, MA | Liquid chromatography and mass spectrometry | |
| Lyophilizer | Boyikang Instrument Ltd., Beijing, China | FD-1A50 | Freeze-dried sample |
| Masslynx | Waters, Milford, MA | data analysis software | |
| Methyl tert-butyl ether | Sigma-Aldrich Chemical Co. (St. Louis, US) | use for extracting target compounds from plant tissues | |
| MPFAC-MXA | Wellington Laboratories (Ontario, Canada) | PFACMXA0518 | the internal standards |
| PFAC-MXB | Wellington Laboratories (Ontario, Canada) | PFACMXB0219 | mixture of PFAA calibration standards |
| PFOA | Sigma-Aldrich Chemical Co. (St. Louis, US) | 335-67-1 | a represent PFAAs |
| PFOS | Sigma-Aldrich Chemical Co. (St. Louis, US) | 2795-39-3 | a represent PFAAs |
| Sodium carbonate buffer | Sigma-Aldrich Chemical Co. (St. Louis, US) | use for extracting target compounds from plant tissues | |
| Tetrabutylammonium hydrogen sulfate | Sigma-Aldrich Chemical Co. (St. Louis, US) | use for extracting target compounds from plant tissues | |
| Wheat seeds | Chinese Academy of Agricultural Sciences (Beijing,China) | Triticum aestivum L. |
References
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