深共熔溶剂对白菜种子萌发及根系生长的植物毒性影响研究

《Scientific Reports》：Evaluating the effects of deep eutectic solvents on the germination rate and root elongation of Sinapis alba

　　

摘要

深共熔溶剂（DESs）作为新一代环境友好型溶剂，在众多工业应用中都展现出巨大的潜力，因此备受关注。然而，其生态影响——尤其是对生物系统的影响——仍未得到充分研究。本研究旨在弥补对DESs植物毒性影响认识的不足，特别是其不同组成和浓度对植物早期生长的影响，通过调查DESs对白菜（Sinapis alba）种子萌发和根系生长的影响来展开研究。本研究评估了多种DES配方，包括摩尔比为1:1和2:1的尿素:葡萄糖，以及摩尔比为2:1的氯化胆碱:抗坏血酸（ChCl: AsA）。所有样品均通过多种技术进行了表征，如傅里叶变换红外光谱（FTIR）、粘度和密度测定。FTIR确认所有DES系统中均存在强烈的氢键相互作用。密度随尿素含量的增加略有降低；粘度测定显示所有DES均表现出非牛顿剪切变稀行为，其中尿素:葡萄糖（1:1）的粘度最高。通过研究白菜（Sinapis alba）的种子萌发和根系生长来评估DES水溶液稀释液的生物效应。结果表明，在低浓度（0.1% w/w）下，基于尿素的DES表现出中等程度的抑制作用，将2:1和1:1摩尔比的根系生长分别抑制至对照组的77.99±17.4%和87.07±19.13%。同时，稀释的ChCl: AsA（2:1）在同一浓度下也表现出抑制作用，将根系生长抑制至对照组的52.4±11.5%。在浓度≥5%（w/w）时，基于尿素的DES表现出完全抑制作用；而ChCl: AsA系统在浓度≥0.5%（w/w）时即产生完全抑制作用。ChCl: AsA较强的抑制作用可能与酸性pH值（2–4）有关。这些发现强调了在农业和环境系统应用中评估DES水溶液稀释液毒性的重要性。