全球每年消耗大約2.45億噸塑料，而其中91%的塑料產(chǎn)品未被回收。2016年，聯(lián)合國(guó)環(huán)境大會(huì)將微塑料問(wèn)題等同于全球氣候變化等全球性重大環(huán)境問(wèn)題。在高投入農(nóng)業(yè)中，塑料制品的大量使用，使塑料顆粒容易進(jìn)入土壤環(huán)境，而作物可以通過(guò)裂紋侵入模式吸收塑料顆粒，從而受到塑料顆粒的影響，不利于自身生長(zhǎng)。然而，對(duì)于塑料顆粒如何影響作物低溫抗性仍研究較少。為此，東北地理所科研人員以大麥為研究對(duì)象，針對(duì)納米塑料顆粒影響大麥低溫抗性生理機(jī)制開展了相關(guān)研究。

　　利用熒光顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，經(jīng)熒光標(biāo)記納米塑料處理的大麥植株葉片的原生質(zhì)體中具有熒光，表明納米塑料進(jìn)入植物細(xì)胞。在低溫脅迫下，納米塑料顆粒處理的大麥植株葉片具有更小的凈光合速率。進(jìn)一步提取葉綠體后發(fā)現(xiàn)，納米塑料顆粒處理降低了Mg2+-ATPase和核酮糖-1.5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)活性，引起ATP 含量下降。以上結(jié)果表明，納米塑料顆粒處理干擾了低溫脅迫下大麥的光合碳同化，加劇了能量物質(zhì)失衡。接下來(lái)，研究人員對(duì)植物糖酵解過(guò)程進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)納米塑料顆粒處理降低了低溫脅迫下大麥葉片中UDP-葡萄糖焦磷酸化酶(UGPase)、ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase) 、磷酸葡萄糖變位酶(PGM)、磷酸葡萄糖異構(gòu)酶(PGI)、6-磷酸葡萄糖脫氫酶(G6PDH)、果糖激酶(FK)、磷酸果糖激酶(PFK)活性，進(jìn)一步擾亂植物碳水化合物代謝。該試驗(yàn)還通過(guò)提取葉綠體和線粒體，在亞細(xì)胞水平上對(duì)低溫和納米塑料顆粒引起的氧化脅迫進(jìn)行了研究。研究表明，納米顆粒引起了低溫脅迫下植物葉片線粒體中活性氧(ROS)的累積，并且使葉綠體中過(guò)氧化氫酶(CAT)、抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)以及線粒體中APX活性降低，降低ROS清除效率。

　　研究成果發(fā)表于Journal of Hazardous Materials，由作物生理與栽培學(xué)科組李向楠研究員(通訊作者)與山東省農(nóng)科院王宗帥副研究員、東北師范大學(xué)宮磊教授等共同完成。研究得到了國(guó)家優(yōu)秀青年基金、山東省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目等資助。

　　文章鏈接 https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.127826

圖1 納米塑料顆粒影響大麥低溫抗性生理機(jī)制