全球每年消耗大约2.45亿吨塑料，而其中91%的塑料产品未被回收。2016年，联合国环境大会将微塑料问题等同于全球气候变化等全球性重大环境问题。在高投入农业中，塑料制品的大量使用，使塑料颗粒容易进入土壤环境，而作物可以通过裂纹侵入模式吸收塑料颗粒，从而受到塑料颗粒的影响，不利于自身生长。然而，对于塑料颗粒如何影响作物低温抗性的研究较少。为此，中国科学院东北地理与农业生态研究所研究人员以大麦为研究对象，针对纳米塑料颗粒影响大麦低温抗性生理机制开展了相关研究。
研究人员利用荧光显微镜观察发现，经荧光标记纳米塑料处理的大麦植株叶片的原生质体中具有荧光，表明纳米塑料进入植物细胞。在低温胁迫下，纳米塑料颗粒处理的大麦植株叶片具有更小的净光合速率。进一步提取叶绿体后发现，纳米塑料颗粒处理降低了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。以上结果表明，纳米塑料颗粒处理干扰了低温胁迫下大麦的光合碳同化，加剧了能量物质失衡。接下来，研究人员对植物糖酵解过程进行了研究，发现纳米塑料颗粒处理降低了低温胁迫下大麦叶片中UDP-葡萄糖焦磷酸化酶(UGPase)、ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase) 、磷酸葡萄糖变位酶(PGM)、磷酸葡萄糖异构酶(PGI)、6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G6PDH)、果糖激酶(FK)、磷酸果糖激酶(PFK)活性，进一步扰乱植物碳水化合物代谢。该试验还通过提取叶绿体和线粒体，在亚细胞水平上对低温和纳米塑料颗粒引起的氧化胁迫进行研究。研究表明，纳米颗粒引起了低温胁迫下植物叶片线粒体中活性氧(ROS)的累积，并且使叶绿体中过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)以及线粒体中APX活性降低，降低ROS清除效率。
研究成果发表于Journal of Hazardous Materials。研究工作得到国家优秀青年基金、山东省重点研发项目等的资助。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389421027953?via%3Dihub
纳米塑料颗粒影响大麦低温抗性生理机制
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