随着抗草甘膦转基因作物在全球的大面积种植，草甘膦现已成为全球应用最广、用量最大、除草效果最好的除草剂。与此同时，草甘膦对土壤、空气、水源、食品等污染日趋严重，从而对机体的肝脏、神经、生殖等产生毒性作用。目前，国内外对草甘膦生殖毒性的研究主要是从某一通路探讨其毒性机制，缺乏系统的、整体水平的研究。基于外源化学物能改变机体代谢和金属元素平衡分布，本课题以草甘膦的雄性生殖毒性为出发点，拟运用代谢/金属组学技术与传统生殖毒性评价方法相结合。通过检测染毒前后体内生物样本代谢产物和金属元素含量及功能的变化，找出差异代谢/金属产物，筛选出草甘膦雄性生殖毒性作用的生物标志物，并确定其毒性作用的代谢通路，阐明生理和病理状态的进程与本质，进而从代谢/金属层面上系统阐述草甘膦的雄性生殖毒性作用机制，为科学评价草甘膦的毒性和制定切实可行的预防措施提供科学依据。

Glyphosate has become the most widely application, the biggest usage and the best weed control herbicide in the world, with the large area of resistance to glyphosate genetically modified crop planted around the world. Meanwhile, glyphosate brings the increasingly serious pollution of soil, air, water and food, etc, which cause the toxic effect on liver, nervous and reproductive system of the body. At present, the study of glyphosate on reproductive toxicity is mainly based on the pathway-based design for exploring the toxicity mechanism, which is lack of system and overall level of research. Based on the effect of exogenous chemicals on the metabolism and the distribution of metal elements in vivo, metabonomics and metallomics technique, combining traditional reproductive toxicity methods are used to investigate the male reproductive toxicity in this study. By determining the changes of metabolites, metal elements contents and function in vivo before and after glyphosate exposure, the discrepant metabolites, including metal metabolites would be found out, and the biomarkers of glyphosate-induced reproductive toxicity would be screened and further metabolic pathways would be discovered, and the process and essence of the physiological and pathological states are clarified. These results would systematically reveal the mechanisms of reproductive toxicity of glyphosate on the metabolism and metal level, also would provide the scientific basis for evaluating the toxicity of glyphosate and making the feasible preventive measures.

随着抗草甘膦转基因作物在全球的大面积种植，草甘膦现已成为全球应用最广、使用量最大、除草效果最好的产品，但其也对生态环境和人类健康带来了潜在的危害。本研究采用动物实验，大鼠经口灌胃染毒草甘膦90天，通过组织病理学、生殖发育功能和性激素水平检测，观察到草甘膦具有雄性生殖毒性作用；运用代谢组学、金属组学技术检测草甘膦染毒前后体内代谢产物、金属元素含量的变化，筛选出有毒理学意义的差异代谢物和特征元素，分析其生物学功能，系统地阐述草甘膦的生殖毒性作用机制。结果表明：①相同时间点染毒组大鼠体重低于对照组，染毒第12周出现显著性差异（p<0.05）；②草甘膦能降低动物精子数、增加精子死亡率和畸形率，染毒第12周高剂量组与对照组相比具有显著性差异（P<0.05）；③染毒第12周，T和FSH激素水平与对照组相比出现显著性差异（P<0.05）；④病理组织学可见睾丸组织各级生精细胞排列紊乱，部分间质区结构破坏；⑤血液代谢组学研究发现，正负离子模式下各染毒组与对照组在第8周开始出现代谢轨迹分离现象，随时间延长，分离趋势愈加明显，表明各组代谢谱出现差别；⑥染毒组筛选出6种可能的生物标志物，即肌氨酸、谷氨酸盐、D-葡萄糖6-磷酸、亚精胺、睾酮和前列腺素E2；⑦血清中25种元素的多维数据统计分析显示，第12周Mg、V、Ni、Cd、Sb、Ba是三组间产生差异贡献较大的六种金属元素。⑧血清中25种元素的单维数据统计分析显示，第12周染毒组Na、Mg、K、Ca、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Sr、Mo、Ag、Cd、Sb、Ba、Tl元素与对照组相比差异具有统计学意义。筛选出的差异代谢产物和金属元素有待进一步研究，以确定可靠的生物标志物，为深入探讨草甘膦的生殖毒性机制，早期发现草甘膦的暴露损害提供科学依据。