微塑料胁迫下土壤-植物系统的营养与金属转运机制：生态约束与生理响应的多维解析

为解决微塑料(MPs)污染对农业生态的潜在威胁，研究人员通过多维度生态学方法，探究了聚乙烯(PE)和可降解塑料(BPs)对土壤-植物系统的影响。研究发现2% MPs添加显著降低土壤硝酸盐(NO3-)、亚硝酸盐(NO2-)和硫酸盐(SO42-)含量，导致生菜锌(Zn)、钾(K)、镁(Mg)吸收减少67%，并激活金属转运基因(NRAMP5、ZIP、IRT1)表达。该研究为评估MPs的生态风险提供了分子生理学证据。

　　

隐藏在土壤生态与植物生理中的微塑料(MPs)效应正引发学界关注。这项创新研究揭示了塑料污染对土壤-植物连续体营养与金属转运的双重约束机制。

实验设计采用生菜模型系统，分别在土壤中添加1%和2%浓度的聚乙烯(PE)和可降解塑料(BPs)。令人震惊的是，2% MPs处理导致土壤关键营养元素剧烈流失：硝酸盐下降7.5-15.5%，亚硝酸盐锐减46.5-65.4%，硫酸盐减少13.9-31%。更严重的是，可降解塑料(BPs)处理的植株出现锌吸收量暴跌96%，钾和镁分别减少39%和33%的极端现象。

在分子层面，金属转运蛋白基因表达谱发生显著改变。2%PE处理的根系中，NRAMP5表达量激增21.4倍，ZIP上调7.74倍；叶片IRT1基因表达升高3.2倍。虽然可降解塑料(BPs)表现出稍弱的基因激活效应，但仍引起NRAMP5(+18.2倍)和ZIP(+5.81倍)的显著响应。

这些发现证实微塑料通过干扰元素生物有效性，迫使植物启动金属转运防御机制。特别值得注意的是，看似环保的可降解塑料(BPs)反而造成更严重的生长抑制(-67%)和光合效率下降(-24%)，这为农业塑料使用策略敲响警钟。研究首次系统揭示了MPs从土壤化学特性到植物分子应答的级联效应，为制定可持续农业管理政策提供了科学依据。