为做好2026年度云南省科学技术奖励提名工作,确保科技奖励的公正性,完善科技奖励的社会监督工作,根据《云南省科技厅关于2026年度云南省科学技术奖提名工作的通知》等相关要求,现将我校提名2026年度云南省科学技术奖励的非涉密项目(人)予以公示:
一、项目名称:水华蓝藻非经典毒素的风险识别与活性机制
二、提名者:昆明学院
提名等级:云南省自然科学奖一等奖
三、项目简介
蓝藻水华是全球富营养化湖泊生态安全与公共健康的重大威胁。国际学界长期聚焦于微囊藻毒素(MC)、柱孢藻毒素(CYN)、石房蛤毒素(STX)、鱼腥藻毒素(ATX)四类经典毒素,世界卫生组织《饮用水水质准则》(第四版,2022)也为这四类设定了风险阈值。然而,多项观察提示该框架可能存在系统性认知盲区:不产微囊藻毒素的微囊藻株仍可对水生生物产生显著毒性,多个富营养化水体在 MCs 浓度低于准则阈值时仍出现急性生态毒性事件,云南高原湖泊水华期亦观察到难以由经典毒素含量解释的沉水植被退化与本土鱼类种群衰退现象。
围绕“蓝藻水华是否存在已知经典毒素之外的非经典毒性代谢物及其毒性机制如何”这一核心科学问题,本项目将除上述四类经典毒素之外、未被纳入常规监测与监管体系、物质基础与毒性机制尚不明确的蓝藻毒性代谢物,统一定义为“非经典毒素”。本项目自 2009 年国家自然科学基金地区科学基金项目(30860064)开启研究以来,15年间在国家自然科学基金重点项目(U1902202)等 4 项国家级项目持续资助,以滇池等云南高原湖泊为依托,以本土濒危物种滇池金线鲃、海菜花、模式生物大型溞及人源细胞系为受试对象,构建了“效应识别–物质解析–机制阐释–环境放大”的系统性研究框架,取得四项相互贯通、层层递进的原创性科学发现。
(1)针对国际学界长期以微囊藻毒素含量定义蓝藻风险的通行框架,项目通过系统比较微囊藻毒素高产、低产、非产毒三类藻株,证实蓝藻总体毒性与微囊藻毒素产毒能力及含量解耦,非产毒蓝藻同样具有显著毒性,将蓝藻风险来源从“已知毒素被动释放”扩展至“非经典毒素活体主动分泌”,揭示其生长阶段依赖的动态赋存规律,修正了“经典毒素含量定义风险、衰亡期为高风险释放窗口”的国际通行认知。
(2)针对蓝藻代谢物组复杂、关键活性组分难以锁定的国际共性瓶颈,项目突破“已知毒素靶向监测”的方法学局限,首次将机器学习、分子对接、不良结局路径框架与细胞实验有机整合,构建“全谱筛查–靶标预测–候选识别–效应验证”四步识别体系,将蓝藻风险评估升级为“效应导向的未知物质筛选”,从上千种蓝藻代谢物中锁定 15 种关键活性组分,为复杂环境基质中未知风险物质的主动筛查提供了新的技术路径。
(3)在国际通行的肝毒性研究基础上,项目将蓝藻风险维度从“单一靶器官效应”扩展至“免疫、发育、神经、生殖、遗传多维效应”,首次系统揭示非经典毒素可对本土鱼类产生方向相反的免疫刺激与免疫抑制双向效应,提出“双向免疫毒性”新概念,阐明“氧化应激–线粒体损伤–钙稳态失衡–细胞凋亡”共同分子机制;进一步在人源细胞模型中证实非经典毒素的遗传毒性,将蓝藻风险认知由水生态效应延伸至人体健康层面。
(4)针对国际学界对蓝藻水华长期遵循的“营养盐–蓝藻”二元控制框架,项目将蓝藻风险驱动机制从“单因子营养控制”拓展至“代谢物–环境胁迫多因子耦合”,证明化学(诺氟沙星)、生物(凤眼莲)、气候(湖泊热浪)三类共存胁迫可通过改变群落竞争、加剧化感互作、延长蓝藻窗口期等途径放大非经典毒素风险,首次提出“代谢物–环境胁迫”耦合放大理论框架,深化了富营养化水体生态风险多因子耦合驱动认知。
项目共发表学术论文45篇,20篇核心论文累计SCI他引434次、CNKI他引393次,被Nature Reviews Earth & Environment、Water Research等领域顶刊正面引用;项目第一完成人领衔12国23位科学家在Trends in Ecology and Evolution发表全球蓝藻水华未来研究优先建议,体现项目研究在国际学术界的引领作用。
四、代表性论文专著目录
1. Jinmei Zi, Justin Barker, Yuanyan Zi, Hugh J. MacIsaacb, Yuan Zhoud, Keira Harshaw, Xuexiu Chang*. Assessment of estrogenic potential from exudates of microcystin-producing and non-microcystin-producing Microcystis by metabolomics, machine learning and E-screen assay. Journal of Hazardous Materials, 2024, 470: 134170.
2. Ying Pan, Jinyan Dong, Lingling Wan, Shucun Sun, Hugh J. MacIsaac, Ken G. Drouillardd, Xuexiu Chang*. Norfloxacin pollution alters species composition and stability of plankton communities. Journal of Hazardous Materials, 2019, 385: 121625.
3. Sen Zhao, Xuexiu Chang, Jun Li, Yanhua Zhu, Xiaofu Pan, Zexiang Hua, Jiaojiao Li*. The two-way immunotoxicity in native fish induced by exudates of Microcystis aeruginosa: Immunostimulation and immunosuppression. Journal of Hazardous Materials, 2023, 461: 132554.
4. Zhongzhao Duan, Wei Gao*, Guowei Cheng, Yuan Zhang, Xuexiu Chang*. Warming surface and Lake heatwaves as key drivers to harmful algal Blooms: A case study of Lake Dianchi, China. Journal of Hydrology, 2024, 632: 130971.
5. Longchang Wang, Jinmei Zi, Runbing Xu, Sabine Hilt, Xiuli Hou, Xuexiu Chang*. Allelopathic effects of Microcystis aeruginosa on green algae and a diatom: Evidence from exudates addition and co-culturing. Harmful Algae, 2016, 61: 56-62.
6. Xuexiu Chang, Falk Eigemann, Sabine Hilt*. Do macrophytes support harmful cyanobacteria? Interactions with a green alga reverse the inhibiting effects of macrophyte allelochemicals on Microcystis aeruginosa. Harmful Algae, 2012, 19: 76-84.
7. Jinmei Zi, Xiaofu Pan, Hugh J. MacIsaac, Junxing Yang, Runbing Xu, Shanyuan Chen, Xuexiu Chang⁎. Cyanobacteria blooms induce embryonic heart failure in an endangered fish species. Aquatic Toxicology, 2017, 194: 78-85.
8. Chunxiao Sun, Xuexiu Chang, Hugh J. MacIsaac, Jiayao Wen, Lixing Zhao, Zhi Dai, Jiaojiao Li*. Phytosphingosine inhibits cell proliferation by damaging DNA in human cell lines. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2023, 256: 114840.
五、主要完成人基本情况
序号 |
姓名 |
工作单位(完成单位) |
职称 |
职务 |
1 |
常学秀 |
昆明学院(昆明学院) |
教授 |
无 |
2 |
徐润冰 |
云南大学(云南大学) |
副研究员 |
无 |
3 |
李娇娇 |
云南大学(云南大学) |
副教授 |
无 |
4 |
字劲眉 |
昆明学院(昆明学院/云南大学) |
助理研究员 |
无 |
5 |
钱昱 |
云南大学(云南大学) |
副教授 |
无 |
6 |
段仲昭 |
昆明学院(云南大学) |
助理研究员 |
无 |
7 |
李菁菁 |
昆明学院(云南大学) |
助理研究员 |
无 |
公示时间不少于5个工作日。公示期自2026年5月18日起至5月22日止。
公示期间任何对公示内容有异议的单位或个人,请在公示期内实名并提供书面材料向科技处反映。
昆明明学院科学技术处
2026年5月18日