微塑料与邻苯二甲酸二辛酯对黄瓜激素生物合成的多组学影响机制解析

为解决农业系统中微塑料/塑化剂污染导致的植物激素紊乱机制不明问题，研究人员通过水培和土培系统，采用转录组-代谢组联合分析技术，系统研究了聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)和邻苯二甲酸二辛酯(DOP)对黄瓜内源激素网络的影响。研究发现PE和PS通过调控GA20ox/GA2ox/GA3ox等关键酶基因表达显著干扰赤霉素平衡，PS+DOP协同促进茉莉酸合成，小粒径PS更易被根系吸收但抑制生长素效率，为农业污染物防控提供新依据。

　　

这项研究通过多组学联用技术揭示了聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)和邻苯二甲酸二辛酯(DOP)对黄瓜激素网络的扰动机制。在水培和土壤培养体系中，这些污染物主要靶向色氨酸依赖的生长素合成通路，并通过差异表达基因(DEGs)调控细胞分裂素的从头合成途径。所有处理均通过调节赤霉素-20-氧化酶(GA20ox)、赤霉素-2-氧化酶(GA2ox)和赤霉素-3-氧化酶(GA3ox)的基因表达来维持活性赤霉素的动态平衡。

脱落酸代谢水平的变化与脱落醛氧化酶(ABA2)基因表达密切相关，而所有处理均降低了乙烯合成速率。黄瓜通过光敏色素B(PHYB)激活的抑制剂CYP734A1相关基因调控，维持内源油菜素内酯稳态。值得注意的是，PE、PS及PS+DOP处理显著提升茉莉酸水平，但水杨酸通路未受影响——尽管苯丙氨酸解氨酶基因存在变异。

研究特别发现，相较于PVC，PE和PS对黄瓜激素合成的干扰更强。当PS与DOP共存时，会产生协同效应显著促进茉莉酸生物合成。更有趣的是，较小粒径的PS颗粒更易被黄瓜根系吸收，但同时会抑制生长素合成效率。这些发现为理解农业环境中微塑料-塑化剂复合污染的植物毒性机制提供了分子层面的新证据。