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震惊!山东大学王曙光等发现纳米塑料可被陆生植物吸收并积累

来源:未知 编辑:admin 时间:2020-06-25 手机版

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震惊!山东大学王曙光等发现纳米塑料可被陆生植物吸收并积累 2020-06-24 12:39:17 生物世界

随着环保主义者和消费者对海洋和海鲜中的微米和纳米塑料的关注日益增加,它们在海洋环境中的研究越来越多。然而,人们对纳米塑料在陆地环境,尤其是农业土壤中的研究甚少”。

2020年6月20日,Nature Nanotechnology 杂志在线发表了来自山东大学王曙光课题组、袁宪正课题组和美国麻省大学Baoshan Xing课题组等合作题为:Differentially charged nanoplastics demonstrate distinct accumulation inArabidopsis thaliana 的研究论文。

该研究发现了不同电荷纳米塑料对拟南芥的植物毒性效应,阐明了植物对纳米塑料的吸收与转运机制,解析了纳米塑料在植物根系的分布规律,建立了纳米塑料表面电荷与其对陆生植物毒性的关系。最为重要的是,该研究为纳米塑料可以被陆生植物吸收并积累提供了直接的证据,对今后分析纳米塑料在陆地环境中的安全风险评估提供了参考。

>塑料是环境污染的最大来源之一,研究表明塑料降解形成的纳米塑料对水生物种有潜在影响。与微塑料不同,纳米塑料可以克服水生生物的肠道消化最后进入人类食物链。近日,陆源一直被认为是重要的长期纳米塑料的储存地,其中聚苯乙烯是最丰富的塑料微粒之一。人类的各种活动和环境条件可能会导致微塑料和纳米塑料污染地球表明,如使用含有塑料微粒污泥及覆盖在农田上的保护塑料膜可能会碎裂,形成微塑料甚至纳米塑料。但是现在仍然不知道植物是否能内在化纳米塑料。

该研究中合成了两种功能化的聚苯乙烯纳米塑料,即PS-SO3H(55 7 nm)和PS-NH2(71 6 nm)。然后分别在混有这两种纳米塑料的土壤中种植拟南芥。研究发现两种类型的纳米塑料都能影响拟南芥的很多生长表型,如七周后,暴露于1.0 g kg-1 PS-SO3 H的拟南芥的地上鲜重比对照植物低51.5%,及植物的根生长也受到抑制(见下图)。

>进一步,该研究队对在培养基中培养的根和芽进行了RNA-Seq转录组分析。研究表明,PS-NH2对基因表达的影响要大于PS-SO3H。两种纳米塑料暴露组的主要下调过程涉及活性氧物种(ROS)的代谢过程以及对刺激和压力的响应。而两种纳米塑料处理的芽均显示出抗病基因的下调,表明纳米塑料处理后可能会降低植物的抗病性。进一步通过细胞生物学观察到,纳米塑料改变了根表皮细胞的形状。而用两种纳米塑料处理的根尖分生组织明显短于对照植物(见下图)。

>最后,该研究为了确定纳米塑料是否可以被植物吸收,因此将纳米塑料进行荧光标记。此外,由于风化和降解会改变塑料的物理和化学性质并赋予其表面电荷,因此研究者又在纳米塑料表明带上负电荷。然后将幼苗移植到含有红色荧光标记的羧基修饰聚苯乙烯纳米塑料且表面带负电荷的培养基中。

研究表明纳米塑料可以根据其表面电荷在植物中积累,带正电和带负电的纳米塑料都能在拟南芥中积累,但是电荷不同的纳米塑料在根组织中的吸收和运输途径不同。此外,该研究还发现带正电荷的颗粒吸收不多,但对植物的危害更大。最后,该研究还表明无论表面电荷如何,拟南芥都能吸收和运输尺寸小于200 nm的纳米塑料。

>综上所述,该研究提供了直接的证据,表明纳米塑料可以根据其表面电荷在植物中积累。同时研究表明植物中的纳米塑料积累可能对其他营养水平和产量有影响,可能影响农业的可持续发展和食品安全。但是,陆地环境中的纳米塑料主要来自宏观和微观塑料的分解。由于风化和化学降解,这些纳米塑料的物理和化学特性与该研究中使用的原始纳米塑料还有些不同,进一步机制还需要继续研究。

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