山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院濕地所在水稻根系抵御土壤納米塑料污染機(jī)制方面取得進(jìn)展

　　近日，濕地農(nóng)業(yè)與生態(tài)所在《Journal of Hazardous Materials》（中科院1區(qū)Top期刊，IF2023=12.2）在線發(fā)表了題為“Polystyrene nanoplastics induce cell type-dependent secondary wall reinforcement in rice （Oryza sativa） roots and reduce root hydraulic conductivity”的研究論文，揭示了栽培水稻通過調(diào)控根中特定類型細(xì)胞壁的強(qiáng)化，抵御納米塑料進(jìn)入根系維管組織和地上部分的機(jī)制。

 

　　全球每年生產(chǎn)約3.5億噸塑料制品，其中超過九成的塑料無法有效回收而被釋放到環(huán)境中。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中塑料制品的大量使用進(jìn)一步加重了土壤中的塑料污染。這些塑料制品緩慢降解后形成微塑料和納米塑料，不但會侵入植物體內(nèi)，還有可能隨著食物鏈進(jìn)入人體，進(jìn)而導(dǎo)致一系列健康問題。然而，關(guān)于納米級塑料顆粒對水稻根的侵入能力以及植株相應(yīng)的防御機(jī)制仍不清楚。為此，科研人員以栽培粳稻為對象開展了深入的研究。

 

　　研究結(jié)果表明，納米塑料顆粒對水稻根的不同發(fā)育部位有不同的侵入能力。水稻根系通過上調(diào)OsLAC、OsABCG、OsGELP等關(guān)鍵基因的表達(dá)，激活了木質(zhì)素和木栓素單體的聚合和沉積過程，強(qiáng)化了外皮層、厚壁細(xì)胞和后生木質(zhì)部等特定細(xì)胞次生壁的發(fā)育。水稻根通過這種機(jī)制形成了低通透性的屏障，進(jìn)而抵御了納米塑料侵入維管組織和地上部分?？傊?，水稻特有的根系結(jié)構(gòu)和對納米塑料的響應(yīng)機(jī)制，有效阻隔了納米塑料對籽粒的污染，從而確保了在目前環(huán)境中新型污染物質(zhì)日趨加重的情況下，水稻作為主要糧食作物具有更高的食品安全性。

 

　　山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院濕地農(nóng)業(yè)與生態(tài)研究所為該研究的第一完成單位，濕地所尹靜靜為第一作者，徐國鑫為通訊作者，李效尊副研究員參與并指導(dǎo)了本研究。本研究得到了山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2022LZGC024）、山東省自然科學(xué)基金（ZR2021MC178）和山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（SDAIT-17-17）的支持。（撰稿：徐國鑫 核稿：劉延忠）