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为探究光照条件与微 / 纳米塑料（MNPs）和纳米氧化锌（ZnO NPs）共同暴露对作物的影响，研究人员以莴苣（Lactuca sativa）为对象，分析 PMs/PNs 与 ZnO NPs 单独及联合作用。发现联合毒性具拮抗作用，且光照影响锌转运等，为复杂环境下作物响应提供见解。
在当今环境中，微塑料和纳米塑料（统称微纳塑料，MNPs）因其广泛存在和潜在危害成为研究热点。与此同时，工程纳米颗粒（ENPs）如氧化锌纳米颗粒（ZnO NPs）也通过各种途径进入生态系统。然而，目前人们对光照条件与 MNPs 和 ENPs 共同暴露对农作物的综合环境影响知之甚少。光照作为植物生长的关键环境因子，可能调节植物对颗粒污染物的吸收、转运和代谢，而 MNPs 与 ENPs 的联合作用可能通过协同或拮抗效应改变植物的毒性响应。因此，揭示不同光照条件下 MNPs 与 ZnO NPs 对农作物的联合毒性机制，对于评估复合污染环境下的农业生态安全具有重要意义。
为了填补这一研究空白，相关研究人员开展了莴苣（Lactuca sativa）幼苗的毒性实验。该研究聚焦于聚苯乙烯微塑料（PMs，1 μm）、聚苯乙烯纳米塑料（PNs，50–100 nm）与 ZnO NPs 在黑暗条件和光暗循环条件下对种子萌发和幼苗早期生长的影响，旨在阐明光照条件如何调制 MNPs 与 ZnO NPs 的联合毒性效应，以及相关的细胞和分子机制。研究成果发表在《Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology 》。
研究主要采用了以下关键技术方法：通过种子萌发实验测定发芽率等指标；利用分光光度法检测幼苗地上部的总光合色素含量；采用电感耦合等离子体质谱（ICP - MS）测定锌在根和地上部的含量，计算转运因子（TF）；通过测定丙二醛（MDA）含量和超氧化物歧化酶（SOD）活性评估氧化应激水平；运用实时荧光定量 PCR（qPCR）分析 Cu/Zn - 超氧化物歧化酶基因（Cu/Zn - SOD）的表达水平。实验设置了单独暴露 PMs、PNs、ZnO NPs 以及联合暴露 PMs/ZnO NPs、PNs/ZnO NPs 的处理组，分别在黑暗和光暗循环条件下进行培养。
不同光照条件下 PMs/PNs 与 ZnO NPs 对种子萌发的联合毒性
研究发现，无论光照条件如何，PMs/PNs 与 ZnO NPs 对种子萌发的联合毒性效应均表现为拮抗作用。单独暴露 ZnO NPs 时，种子发芽率显著降低，而当 PMs 或 PNs 与 ZnO NPs 联合暴露时，发芽率较单独 ZnO NPs 处理组显著提高，表明 MNPs 的存在缓解了 ZnO NPs 对种子萌发的抑制作用。
PMs/PNs 对 ZnO NPs 抑制光合色素含量的缓解作用
在幼苗地上部总光合色素含量方面，单独 ZnO NPs 处理显著降低了光合色素含量，而 PMs/PNs 与 ZnO NPs 联合暴露时，这种抑制作用被减弱。在光暗循环条件下，该缓解效应更为明显，说明光照可能通过影响植物的光合作用相关代谢过程，调制 MNPs 与 ZnO NPs 的相互作用。
光暗循环条件下锌从根到地上部的转运
光暗循环条件下，PMs 或 PNs 与 ZnO NPs 联合暴露时，锌从幼苗根到地上部的转运因子（TF）值超过 1，表明 ZnO NPs 中的锌易于从根向地上部迁移。这可能与 MNPs 改变了根系对锌的吸收机制或细胞间隙的通透性有关，而光照可能通过调控植物根系的生理活动（如离子转运蛋白的表达）影响这一过程。
联合暴露对幼苗氧化应激的影响
与单独颗粒处理相比，在不同光照条件下，ZnO NPs 与 PMs 或 PNs 联合暴露时，幼苗的氧化应激水平均得到一致缓解，表现为丙二醛（MDA）含量降低和超氧化物歧化酶（SOD）活性变化。这一结果表明，MNPs 可能通过吸附 ZnO NPs 减少其与细胞的直接接触，或通过调节抗氧化酶系统的活性，减轻 ZnO NPs 诱导的氧化损伤，这可能是 PMs/PNs 与 ZnO NPs 拮抗效应的关键细胞机制之一。
Cu/Zn - SOD基因表达的差异调节
幼苗中Cu/Zn - SOD基因的表达对 PMs/PNs 和 ZnO NPs 的单独及联合暴露呈现出差异调节。单独 ZnO NPs 处理诱导了Cu/Zn - SOD基因的显著表达，而联合暴露时该基因的表达水平较单独 ZnO NPs 处理有所下降，进一步支持了联合暴露缓解氧化应激的结论，表明抗氧化基因的表达调控在 MNPs 与 ZnO NPs 的相互作用中发挥重要作用。
研究结论与意义
本研究系统揭示了不同光照条件下微纳塑料（PMs/PNs）与氧化锌纳米颗粒（ZnO NPs）对莴苣幼苗的联合毒性机制。结果表明，两者的联合效应主要表现为拮抗作用，MNPs 能够缓解 ZnO NPs 对种子萌发、光合色素合成和氧化应激的抑制作用，且光照条件显著影响锌的转运过程。抗氧化酶基因（Cu/Zn - SOD）的表达差异进一步阐明了其分子机制。该研究为评估复合污染环境下（尤其是光照变化场景）农业作物的生态风险提供了关键数据，有助于深入理解微纳塑料与纳米颗粒在环境中的相互作用及其对植物的影响路径，为制定针对性的污染防控策略和保障食品安全提供了科学依据。同时，研究方法和结论为后续开展其他纳米材料与塑料污染物的联合毒性研究提供了重要参考。
