7.29日，“第十一屆環境化學大會”在哈爾濱圓滿落幕，中國工程院院士、哈爾濱工業大學教授仁南琪在開幕式上反復強調“創新環境科學，低碳環保健康”這一主題。此次環境化學大會，給予了領域內各位專家的學術交流的平臺，推進了環境科學的發展。

       環境是關系著人類生存的關鍵因素。當今社會經濟及工業的高速發展導致環境問題愈發嚴峻，因此如何減少環境污染，高效率地解決現有環境問題，成為當下環境科學的熱門話題。目前，質譜成像技術已成功應用于生物體中污染物監測，且可以對污染物脅迫的生物（例如：斑馬魚）進行脂質空間組學研究，用于研究污染物對生物生理狀態的影響。

       基質輔助激光解吸電離質譜成像（MALDI MSI）作為一種先進的分子成像技術，可以快速、精準、直觀地展現出生物體內各分子的空間分布，獲得分子量、空間位置及空間相對離子豐度等信息，因此在環境污染物對生物體影響的研究中發揮著越來越重要的作用。下面分享兩篇TransMIT AP-SMALDI質譜成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物質數量和種類不斷增多，海洋及淡水生態系統的污染程度也越來越嚴重。其中，親脂性物質是特別需要關注的成分，他們可以通過干擾水生生物的脂質組成來影響其生理生化特性。考慮到脂質對生物組織結構及功能至關重要，那么脂質模式的改變通常與病理過程相關也就不足為奇了。因此了解化學脅迫如何影響水生生物中脂質的組成和空間分布就變得尤為重要。德國拜羅伊特大學的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，針對斑馬魚和大型溞這兩種環境科學與生態毒理學領域應用最為廣泛的水生模式生物建立并優化樣品制備流程，將兩種生物的脂質模式與組織或細胞的解剖特征相關聯，為今后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 斑馬魚神經元和非神經元內脂質分布的MALDI MSI成像。(a，e) 成年斑馬魚矢狀位切片經H&E染色顯示了鰓、眼(視網膜、晶狀體)、腦(端腦、中腦蓋、小腦)和肝臟的詳細結構。(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號強度(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號強度 (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性組織的高強度信號，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臟(白色箭頭)相對位置的分布。

 玉米中黃曲霉毒素B1及植物防御代謝物空間分布研究

       為了應對不利化合物的存在，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區室化作用對其進行隔離。這種情況同樣適用于真菌毒素，即在植物感染過程中發揮重要作用的真菌次生代謝產物。為了描述玉米與黃曲霉毒素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質譜成像技術對玉米植株的根、莖、葉進行原位檢測，并從代謝組學的角度探討了黃曲霉毒素B1（AFB1）與其潛在修飾形式的生物轉化、分布、定位及其對健康玉米植株的初級、次級代謝所產生的后續影響。

       圖2 AFB1處理14天后，對照樣品和AFB1處理的玉米植株根系切片的AP-SMALDI質譜成像。(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處理和對照玉米根系切片的光學圖像，主要形態特征標記；(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.