微塑料对小扁豆幼苗生长的影响

【字体: 时间:2022年06月27日 来源:Chemosphere

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  众所周知,微塑料污染会对种子萌发和幼苗生长产生负面影响。虽然一些研究已经证明了微塑料对种子萌发的影响,但微塑料对种子内部生物活性的影响尚不清楚。现在,一组研究人员使用生物散斑光学相干断层扫描揭示,微塑料在发芽期间显著阻碍了扁豆种子的内部活性,并可能导致后期生长发育不良。

  
   

The impact of polyethylene microplastics on lentil seed germination.    

图片:在一项突破性的研究中,研究人员揭示,微塑料可以抑制种子萌发期间的内部功能,导致后期生长发育迟缓,同时增加抗氧化酶活性。

图片来源:来自日本SIT的Uma Maheshwari Rajagopalan教授

微塑料是塑料的小碎片,直径小于5毫米。微塑料有两种类型:初级和次级。任何在进入环境之前直径已经小于或等于5毫米的塑料颗粒都被认为是初级微塑料。它们存在于化妆品、纺织品、洗涤剂和洗漱用品中。另一方面,当瓶子、容器、渔网、农业用塑料覆盖物和塑料袋等较大的塑料制品由于自然风化过程分解成更小的碎片时,就会形成次生微塑料。

近几十年来,微塑料污染已成为全球关注的一个主要问题。由于微塑料的不断使用和缺乏适当的废物管理,微塑料正以惊人的速度在生态系统中积累,对植物、动物和人类等构成严重威胁。

就像人类的身体一样,植物也有一种将根部吸收的营养物质输送到身体其他部位的方法。发育中的植物可以通过幼嫩根部的裂缝吸收微塑料。然后这些物质会沿着木质部(木质部是植物“分配系统”的一部分)移动到植物的可食用部分。最近,在许多常见的水果和蔬菜中,甚至食盐中都发现了微塑料。

随着我们了解微塑料是如何通过食物链分布的,一个重要的问题出现了:这些微塑料是如何影响吸收它们的植物的?一组研究人员试图从植物生命的最初阶段——种子萌发——开始对此进行研究。

该团队由日本Shibaura理工学院(SIT)的Uma Maheswari Rajagopalan教授和Hirofumi Kadono教授及其博士生Y. Sanath K. De Silva和日本埼玉大学的李丹阳组成,研究了微塑料对扁豆种子萌发和幼苗生长的影响,重点研究了这些污染物如何影响种子的内部活动。他们使用了生物散斑光学相干断层扫描(bOCT)——一种他们提出的技术,然后被证明可以准确地展示植物的内部活动——来进行观察,其细节发表在《化学圈》杂志上(于2022年5月30日在线发布,于2022年9月发表在303卷第二部分)。

研究人员将扁豆种子暴露在不同浓度的聚乙烯微塑料(PEMPs)中7天,并在0、6、12和24小时记录bOCT观察结果。然后将bOCT的结果与萌发和生长的生物学参数以及抗氧化酶活性进行比较。

他们的发现很有希望。仅6小时后,bOCT数据表明,经PEMPs处理的种子内部活性大幅下降,证明微塑料对其萌发和随后的植物生长有不利影响。抗氧化酶活性也有所提高。该研究指出,当PEMP浓度升高时,内部活性的下降更明显,这表明PEMP对扁豆种子和幼苗的剂量依赖效应。

“我们的研究首次表明,微塑料会阻碍种子萌发期间的内部活动。这可能是由于毛孔的物理堵塞,导致后期发育迟缓,”拉贾帕兰教授说。

事实上,他们对OCT(一种广泛应用于眼科领域的技术)进行改造的独特方法被证明是非常有效的,它利用了OCT中出现的噪声。传统的方法依赖于长度和重量,需要大约两天的暴露才能显示类似的结果,而bOCT在几个小时内就能实现这一壮举。

该技术可用于有效观察微塑料对种子的剂量依赖效应。Rajagopalan教授说:“我们的研究结果凸显了bOCT作为快速评估种子质量和环境污染的筛选工具的潜力。”

总之,本研究表明,PEMPs对小扁豆种子的萌发产生负面影响,进而影响其生长。这一结果对微塑料污染控制和管理的政策制定具有重要意义。

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