Research on Environmental Exposure Traceability of Organophosphorus Nerve Agents Based on the Tyrosine Adducts of Plant RuBisCO

MO Hong-qian; XU Hua; XU Bin; LI Yong-qi; CHEN Jia; XUE Jin-juan; KONG Lin-lin; WU Jian-feng; LIU Yu-long; XIE Jian-wei; XIONG Zhi-li

doi:10.12452/j.fxcsxb.25061010

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Research on Environmental Exposure Traceability of Organophosphorus Nerve Agents Based on the Tyrosine Adducts of Plant RuBisCO

Scientific Papers | 更新时间：2025-11-06

- Research on Environmental Exposure Traceability of Organophosphorus Nerve Agents Based on the Tyrosine Adducts of Plant RuBisCO
- Journal of Instrumental Analysis Vol. 44, Issue 9, Pages: 1933-1940(2025)
- 作者机构：
  
  1.沈阳药科大学药学院，辽宁沈阳 110000
  2.军事医学研究院，北京 100850
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.12452/j.fxcsxb.25061010
  CLC： O657.7;O657.63
- Received：10 June 2025，
  
  Revised：2025-07-11，
  
  Published：15 September 2025
- 稿件说明：
移动端阅览
莫宏倩,徐华,徐斌,李永齐,陈佳,薛晋娟,孔琳琳,吴剑峰,刘玉龙,谢剑炜,熊志立.基于植物RuBisCO蛋白酪氨酸加合物的有机磷神经性毒剂环境暴露溯源研究[J].分析测试学报,2025,44(09):1933-1940.

MO Hong-qian,XU Hua,XU Bin,LI Yong-qi,CHEN Jia,XUE Jin-juan,KONG Lin-lin,WU Jian-feng,LIU Yu-long,XIE Jian-wei,XIONG Zhi-li.Research on Environmental Exposure Traceability of Organophosphorus Nerve Agents Based on the Tyrosine Adducts of Plant RuBisCO[J].Journal of Instrumental Analysis,2025,44(09):1933-1940.
莫宏倩,徐华,徐斌,李永齐,陈佳,薛晋娟,孔琳琳,吴剑峰,刘玉龙,谢剑炜,熊志立.基于植物RuBisCO蛋白酪氨酸加合物的有机磷神经性毒剂环境暴露溯源研究[J].分析测试学报,2025,44(09):1933-1940. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.25061010.

MO Hong-qian,XU Hua,XU Bin,LI Yong-qi,CHEN Jia,XUE Jin-juan,KONG Lin-lin,WU Jian-feng,LIU Yu-long,XIE Jian-wei,XIONG Zhi-li.Research on Environmental Exposure Traceability of Organophosphorus Nerve Agents Based on the Tyrosine Adducts of Plant RuBisCO[J].Journal of Instrumental Analysis,2025,44(09):1933-1940. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.25061010.

摘要

针对有机磷神经性毒剂（OPNAs）环境暴露溯源中生物医学样本的安全与伦理限制，该研究通过鉴定植物中高丰度核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶（RuBisCO）与OPNAs的酪氨酸加合物，实现了对其环境暴露的溯源分析。选择拟南芥和水稻（日本晴）为主要研究对象，暴露于维埃克斯（VX）、塔崩（GA）及梭曼（GD）后，利用高效液相色谱-串联质谱（HPLC-MS/MS）进行分析，成功鉴定到RuBisCO蛋白与VX、GA和GD形成的酪氨酸加合物。优化了酶解条件、固相萃取条件及RuBisCO蛋白纯化方法（硫酸鱼精蛋白沉淀法（PSP））。在拟南芥中，VX、GA和GD的最低可检出暴露剂量分别为7.4 μg/株、9.3 μg/株、91 ng/株。在水稻中，VX的最低可检出暴露剂量为74 ng/株，GA、GD的结果与拟南芥中一致。加合物浓度与暴露剂量呈正相关，且在冻干植物中可稳定存在长达6个月。该研究首次证明了RuBisCO蛋白来源的酪氨酸加合物，并验证其可作为OPNAs环境暴露溯源分析的生物标志物。鉴于RuBisCO蛋白是植物中含量最丰富的可食用蛋白，也为绿色食品中有机磷农药残留污染的分析提供新思路。

Abstract

Due to the biosafety and ethical limitations of biomedical samples in the traceability of environmental exposure to organophosphorus nerve agents（OPNAs），the environmental exposure of OPNAs was traced and analyzed by identifying the OPNAs tyrosine adducts（OPNAs-Tyr） of plant abundant ribosyl-1，5-diphosphate carboxylase（RuBisCO） in the manuscript. Arabidopsis thaliana and rice（

Oryza sativa

‘Nipponbar

e’） were selected as the main research objects and exposed to VX（VX），Tabun（GA） and Soman（GD），and the OPNAs-Tyr adducts were identified by high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry（HPLC-MS/MS） analysis. The tyrosine adducts formed by RuBisCO protein with VX，GA and GD were successfully identified. The enzymatic hydrolysis conditions，solid-phase extraction conditions and the purification method of RuBisCO protein（protamine sulfate precipitation method（PSP）） were optimized. In Arabidopsis thaliana，the minimum detectable exposure doses of VX，GA and GD were 7.4 μg per plant，9.3 μg per plant and 91 ng per plant，respectively. In rice，the minimum detectable exposure doses for VX were 74 ng per plant，and the same results for GA and GD were obtained compared with those in Arabidopsis thaliana. The adducts concentration was positively correlated with the exposure dose and could remain stable up to six months in freeze-dried plant. This study demonstrates for the first time that the tyrosine adducts from the RuBisCO protein can be used as a reliable biomarker for the traceability analysis of environmental exposure to OPNAs. Given that RuBisCO protein is the most abundant edible protein in plants，this study also provides new ideas for the analysis of organophosphorus pesticide residue pollution in green food.

关键词

Keywords

references

de Bruin-Hoegée M ， Lamriti L ， Langenberg J P ， Olivier R C M ， Chau L F ， van der Schans M J ， Noort D ， van Asten A C . Anal. Methods ， 2023 ， 15 （ 2 ）： 142 - 153 .

Wang J ， Sun F ， Lu X ， Gao R ， Pei C ， Wang H . Sci. Rep. ， 2022 ， 12 （ 1 ）： 10979 .

Mathews T P ， Carter M D ， Johnson D ， Isenberg S L ， Graham L A ， Thomas J D ， Johnson R C . Anal. Chem. ， 2017 ， 89 （ 3 ）： 1955 - 1964 .

Pacsial-Ong E J ， Aguilar Z P . Front . Biosci.（Schol. Ed .）， 2013 ， 5 （ 2 ）： 516 - 543 .

Xing Z ， Zhang R ， Zhao Z ， Yuan L ， Yu H ， Yang Y ， Yang Y ， Liu S ， Pei C . Molecules ， 2023 ， 28 （ 6 ）： 2581 .

Gravett M R ， Hopkins F B ， Self A J ， Webb A J ， Timperley C M ， Baker M J . Proc . Math. Phys. Eng. Sci. ， 2014 ， 470 （ 2168 ）： 20140076 .

Feng W J ， Gao S C ， Huang W X ， Li B G ， Huang Z G ， Miao M . Food Ferment . Ind. （冯文娟，高思聪，黄文选，李赟高，黄志高，缪铭. 食品与发酵工业）， 2024 ， 50 （ 13 ）： 340 - 348 .

Leung H ， Raghavan C ， Zhou B ， Oliva R ， Choi I R ， Lacorte V ， Jubay M L ， Cruz C V ， Gregorio G ， Singh R K ， Ulat V J ， Borja F N ， Mauleon R ， Alexandrov N N ， McNally K L ， Sackville H R . Rice（NY）， 2015 ， 8 （ 1 ）： 34 .

Zemek F ， Zdarova J K ， Sepsova V ， Kuca K . Int. J. Mol. Sci. ， 2013 ， 14 （ 8 ）： 16076 - 16086 .

Bao Y ， Liu Q ， Chen J ， Lin Y ， Wu B ， Xie J . J. Chromatogr. A ， 2012 ， 1229 ： 164 - 171 .

Liang C M ， Tian D ， Zhao C T ， Chen B R ， Mo Y E ， Xia Q L ， Huo Y F . J . Beijing For. Univ. （梁昌明，田地，赵常提，陈冰瑞，莫仪恩，夏青霖，霍怡妃. 北京林业大学学报）， 2024 ， 46 （ 12 ）： 82 - 91 .

Kim Y J ， Lee H M ， Wang Y M ， Wu J N ， Kim S G ， Kang K Y ， Park K H ， Kim Y C ， Choi I S ， Agrawal G K ， Rakwal R ， Kim S T . Proteomics ， 2013 ， 13 （ 14 ）： 2176 - 2179 .

Sheng X J ， Wang Q ， Liu L ， Shi A M ， Hu H ， Yang Y ， Liu H Z . J . Chin. Cereals Oils Assoc . （盛晓静，王强，刘丽，石爱民，胡晖，杨颖，刘红芝. 中国粮油学报）， 2017 ， 32 （ 9 ）： 139 - 146 .

Li H Q ， Wang X F ， Hou C P ， Huang K ， Wang Q . J. Instrum. Anal. （李惠青，王旭峰，侯超苹，黄珂，王强. 分析测试学报）， 2025 ， 44 （ 5 ）： 892 - 898 .

Krishnan H B ， Natarajan S S . Phytochemistry ， 2009 ， 70 （ 17/18 ）： 1958 - 1964 .

Zhang Y ， Gao P ， Xing Z ， Jin S ， Chen Z ， Liu L ， Constantino N ， Wang X ， Shi W ， Yuan J S ， Dai S Y . Mol . Cell Proteomics ， 2013 ， 12 （ 11 ）： 3431 - 3442 .

Hashimoto M ， Komatsu S . Proteomics ， 2007 ， 7 （ 8 ）： 1293 - 1302 .

Work Instruction for the Reporting of the Results of the OPCW Proficiency Tests（Quality Management System Document No . ：QDOC/LAB/WI/PT04），2023 .

Views

101

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Determination of 26 Free Chiral Amino Acids in Industrial Products by Pre-column Derivatization and HPLC-MS/MS

Determination of Antibiotics in Hospital Wastewater Using HPLC-MS/MS Coupled with Solid Phase Extraction

Determination of Urea,Biruet and Dicyandiamide in Foods by High Performance Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry

Related Author

XIONG Zhi-li

XU Bin

YANG Guo-wu

YE Xin-yu

XIAO Wei-min

NI Yi-ping

ZHANG Yu-xin

ZHU Bo

Related Institution

School of Basic Medicine，Guangzhou University of Chinese Medicine

School of Medicine and Chemical Engineering，Guangdong Pharmaceutical University

Luohu District Center for Disease Control and Prevention

Shenzhen Academy of Metrology and Quality Inspection

School of Public Health （Shenzhen），Sun Yat-sen University

Address：100 Xianlie Middle Road, Guangzhou Postal code：510070
Tel：020-87684776,37656606 Fax：020-87684776 Email：fxcsxb@china.com
Technical support is provided by Beijing Founder electronics co., LTD 粤ICP备12017312号-3 京公网安备11010802024621
It is recommended to read the content of this site in Chrome&IE9+. Please switch to extreme mode in browser 360.
Cookies We use cookies to help provide and enhance our service and tailor content. By continuing, you agree to the use of cookies.
Total Visits：750907 Visits Today：196

⁰