不同表面电荷聚苯乙烯纳米塑料的叶面沉积对茼蒿四环素积累、植物毒性及内生微生物群的影响

《Journal of Hazardous Materials》：Impacts of foliar-applied polystyrene nanoplastics with different surface charges on tetracycline accumulation, phytotoxicity, and the endophytic microbiota in Chrysanthemum coronarium L.

本研究揭示了大气纳米塑料（NPs）通过叶面沉积影响茼蒿对四环素（TC）吸收的关键机制。研究发现带正电的氨基聚苯乙烯（PSN）能显著降低根部和叶片中TC的积累（分别降低20.7%–23.2%和13.6%–15.1%），但会加剧氧化损伤（活性氧ROS和丙二醛MDA升高），破坏抗氧化酶系统（SOD抑制/CAT激活），并特异性改变叶片和根部内生微生物群结构。结果表明大气NPs可作为关键共污染物，通过"污染物-污染物"相互作用调控有机污染物的生物有效性。

　　

^高亮发现

TC和PS积累

如表1所示，四环素（TC）被茼蒿根部吸收并转运至叶片。但叶面喷施PS、PSC和PSN显著降低了根部对TC的吸收和叶片中的积累程度，这种降低效果与NPs浓度呈正相关。其中PSN处理对TC含量的降低作用最显著，而PS效果最弱。例如，PS50、PSC50和PSN50叶面喷施分别使根部TC含量降低14.3%、17.6%和20.7%，叶片TC含量降低9.8%、12.1%和13.6%。有趣的是，TC的存在促进了NPs在气孔的滞留，并引发气孔变形（图1a）。激光共聚焦显微镜观察显示，三种NPs均能通过气孔进入叶片组织，其中带正电的PSN表现出最强的叶片内化能力（图1b）。

讨论

作为新兴大气污染物，NPs对农业生态系统和作物安全的威胁日益加剧。它们沉积在植物表面会破坏生理过程，并可能改变共存污染物的毒性。与此同时，以TC为代表的抗生素残留是另一大胁迫因子，已知会损害植物生长发育。然而NPs如何影响TC的植物毒性仍待探索。我们因此提出假设：NPs的表面电荷特性将成为调控TC-NPs相互作用的关键因子。实验结果证实，带正电的PSN通过静电作用与带负电的细胞膜组分结合，更易被气孔捕获，同时通过调节细胞膜透性抑制TC的跨膜运输。这种"纳米载体效应"的电荷依赖性为理解大气NPs的生态风险提供了新视角。

结论

叶面喷施PS、PSC和PSN（尤其在较高浓度下）显著降低了茼蒿根部对TC的吸收和叶片中的积累。此外，NPs在气孔处积累并造成损伤，诱导氧化应激，抑制光合作用，降低生物量，并以器官特异性方式改变内生微生物群的α多样性和群落结构。更重要的是，与TC共暴露常产生协同植物毒性效应，包括更严重的气孔畸变、叶绿素合成抑制以及抗氧化系统失衡。这些发现强调，在评估大气NPs的生态风险时，必须考虑其与共存有机污染物的相互作用。