東北地理所在大麥響應塑料微粒的生理機制研究中取得進展
近年來，隨著塑料制品的大量生產與廣泛應用，塑料污染已成為世界范圍內的環境問題。微塑料是指粒徑小于5mm的塑料顆粒，來源主要是降解后的塑料碎片、合成纖維等。最新研究發現，塑料微粒在農田等陸地生態系統中已廣泛存在。但是微塑料對作物生理響應過程及激素調控網絡的影響仍未可知。為此，東北地理所科研人員聯合東北師范大學團隊以大麥為研究對象，針對大麥響應塑料微粒的生理機制開展了相關研究。
激光共聚焦顯微鏡觀察發現，塑料微粒可以被大麥根系吸收。微塑料在根系中的積累導致根系H2O2和O2-含量升高。利用自主建立的歸一化酶組學分析發現，微塑料顯著增加了大麥根中脫氫抗壞血酸還原酶、谷胱甘肽還原酶、ADP-葡萄糖焦磷酸化酶、果糖激酶、磷酸果糖激酶活性，降低了細胞壁過氧化物酶、液泡轉化酶、蔗糖合酶、磷酸葡萄糖變位酶、6-磷酸葡萄糖脫氫酶、磷酸葡萄糖異構酶活性。而塑料微粒對葉片中的碳水化合物代謝酶活性及活性氧代謝酶活性的影響與根系中的表現不同。此外，微塑料導致大麥葉片中反式玉米素含量升高，而吲哚-3-乙酸、吲哚-3-丁酸、二氫玉米素含量降低。研究人員還發現，碳水化合物代謝和活性氧代謝關鍵酶的變化與植物激素濃度具有顯著相關性。研究結果表明，塑料微粒可嚴重影響作物碳代謝過程和激素調控網絡，對作物生長發育產生直接影響。因此，未來研究中需更加重視塑料污染對作物生產的影響及其可能造成的生態安全問題。
研究成果發表于Journal of Hazardous Materials，由作物生理與栽培學科組李書鑫（第一作者）、李向楠研究員（通訊作者）與東北師范大學宮磊教授、王天雅副教授等共同完成。研究得到了國家優秀青年基金等項目資助。
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.125614
圖1 大麥響應塑料微粒的生理機制總結圖
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