Integrative multi-omics analysis reveals the underlying toxicological mechanisms of enrofloxacin on the growth of wheat seedling roots

谷胱甘肽 活性氧 柠檬酸循环 氧化应激 生物化学 糖酵解 化学 脱落酸 茉莉酸 抗氧化剂 氧化磷酸化 抗坏血酸 代谢组学 新陈代谢 食品科学 基因 色谱法
作者
Xiaojun Wu,Xiangdong Chen,Dazhong Zhang,Xigui Hu,Weihua Ding,Yuquan Wang,Gan Li,Na Dong,Haiyan Hu,Tiezhu Hu,Zhengang Ru
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier]
卷期号:477: 135303-135303
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2024.135303
摘要

The continuous release of antibiotics into agroecosystems has raised concerns about the potential negative effects of antibiotic residues on crops. In this study, the toxicological effects of enrofloxacin (ENR) on wheat seedlings were analyzed using a combination of morpho-physiological, transcriptomic, proteomic, and metabolomic approaches. ENR inhibited the growth of wheat (Triticum aestivum L.) roots and induced oxidative stress. In particular, ENR downregulated the oxidative phosphorylation pathway, while it enhanced glycolysis and the tricarboxylic acid cycle, thereby regulating the balance of intracellular energy metabolism. In addition, sustained exposure to excessive reactive oxygen species (ROS) resulted in an increase in reduced glutathione (GSH), a slight decrease in ascorbic acid (AsA), and a significant decrease in the ratio of GSH to oxidized glutathione (GSSG), which imbalanced the AsA-GSH cycle. In addition, the resulting increase in abnormal proteins triggered ubiquitin-independent proteasomal degradation pathways. Further, an increase in abscisic acid (ABA) and a decrease in jasmonic acid (JA) and its derivatives alleviated the inhibitory effect of ENR on the growth of wheat roots. In conclusion, direct damage and signaling by ROS, hormonal regulation, a decrease in the GSH to GSSG ratio, and insufficient energy supply were identified as key factors for the significant inhibition of wheat root growth under ENR stress.

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