生菜品种对聚乙烯微塑料胁迫的差异性生理和生化响应

《Scientific Reports》：Differential physiological and biochemical responses of lettuce cultivars to polyethylene microplastic stress

　　

摘要

聚乙烯微塑料是普遍存在于土壤中的污染物，可能威胁农业生态系统的稳定性和作物质量。然而，植物对微塑料暴露的生理和生化反应，尤其是品种特异性的反应，目前仍知之甚少。本研究评估了聚乙烯微塑料对两种生菜（Lactuca sativa L.）品种“Little Gem Red”（LGR）和“Little Gem Green”（LGG）的生态毒理效应，并考察了它们在胁迫条件下的生化防御反应。实验采用盆栽方式，持续35天，微塑料浓度分别为0、50、250和1000 μg/mL。研究分析了生长参数、光合色素、氧化应激标志物、抗氧化酶活性、总抗氧化能力和关键植物化学物质。微塑料暴露引发了非线性的、与品种相关的反应。在LGR品种中，低浓度微塑料暴露下抗氧化酶活性迅速增强，其中超氧化物歧化酶和抗坏血酸过氧化物酶的活性在50 μg/mL时达到峰值，分别为17.03 ± 0.11 U/mg蛋白质和2.28 ± 0.039 U/mg蛋白质。在LGG品种中，最大酶活性出现在250 μg/mL时，相应值分别为21.76 ± 0.33 U/mg蛋白质和0.67 ± 0.003 U/mg蛋白质。此外，在高浓度微塑料暴露下，LGG品种中的酚类和黄酮类化合物含量持续增加，表明非酶类抗氧化途径发挥了更重要的作用。这些发现表明，不同生菜品种在应对聚乙烯微塑料时采用了不同的生化调节策略，强调了在评估作物对微塑料污染土壤的反应时考虑品种内部变异性的重要性。