Исследование демонстрирует путь поглощения, транспорта нанопластов в корне растений

Исследование демонстрирует путь поглощения, транспорта нанопластов в корне растений

По мере того, как среди экологов и потребителей растет озабоченность по поводу микро- и нанопластмасс в океане и в морепродуктах, они все чаще изучаются в морской среде, говорят Баошан Син из Университета Массачусетса в Амхерсте и его коллеги из Китая.

Но «мало что известно о поведении нанопластиков в земной среде, особенно в сельскохозяйственных почвах» добавляют они.

Син, ученый-эколог из Сельскохозяйственной школы Стокгольма при Университете Амасса и сотрудники Шаньдунского университета в Китае, указывают, что до сих пор не было прямых доказательств того, что нанопласты усваиваются наземными растениями.

Они заявляют, «Наши результаты предоставляют прямые доказательства того, что нанопластики могут накапливаться в растениях в зависимости от их поверхностного заряда. Накопление растительных нанопластов может иметь как прямые экологические последствия, так и последствия для устойчивости сельского хозяйства и безопасности пищевых продуктов». Как положительно, так и отрицательно заряженные нанопластики накапливаются на широко используемом лабораторном заводе Arabidopsis thaliana.

Син добавляет, что широкое глобальное использование и стойкость в окружающей среде приводят к «огромному» количеству пластиковых отходов. Он говорит : «Наши эксперименты дали нам доказательство поглощения и накопления нанопластов в растениях в лаборатории на тканевом и молекулярном уровне с использованием микроскопического, молекулярного и генетического подходов. Мы продемонстрировали это от корня до побега. » Подробности в Nature Nanotechnology на этой неделе.

Син указывает на то, что нанопластичные частицы могут быть такими же маленькими, как белок или вирус. Выветривание и деградация изменяют физические и химические свойства пластика и придают поверхностные заряды, поэтому частицы окружающей среды отличаются от нетронутых нанопластов из полистирола, часто используемых в лаборатории. «Именно поэтому мы синтезировали полистирольные нанопластики с положительными или отрицательными поверхностными зарядами для использования в наших экспериментах».

Он помогал спроектировать исследование, интерпретировать результаты, оценивать и редактировать рукопись, в то время как большая команда в университете Шаньдун во главе с Сянь-Чжэн Юанем и Шу-Гуан Вангом проводила эксперименты.

Они выращивали растения арабидопсиса в почве, смешанной с по-разному заряженными, флуоресцентно маркированными нанопластиками для оценки веса растений, высоты, содержания хлорофилла и роста корней. Через семь недель они обнаружили, что у растений, подвергшихся воздействию нанопластов, биомасса и высота растений были ниже, чем у контрольных, например.

«Нанопласты сократили общую биомассу модельных растений» Син добавляет. «Они были меньше, а корни были намного короче. Если уменьшить биомассу, это нехорошо для растения, урожай снизится, а питательная ценность сельскохозяйственных культур может быть поставлена ​​под угрозу».

Он добавляет, «Мы обнаружили, что положительно заряженные частицы не были поглощены так много, но они более вредны для растения. Мы не знаем точно, почему, но вполне вероятно, что положительно заряженные нанопластики взаимодействуют больше с водой, питательными веществами и корнями, и вызвало различные наборы выражений гена. Это должно быть изучено далее на сельскохозяйственных культурах в окружающей среде. До тех пор мы не знаем, как это может повлиять на урожайность и безопасность пищевых культур ». [

Команда также проанализировала рассаду, чтобы исследовать чувствительность корней к заряженным нанопластикам. Выдержанный в течение 10 дней рост проростков был ингибирован по сравнению с контрольными проростками. Для выявления ответственных молекулярных механизмов исследователи использовали транскриптомный анализ RNA-Seq корней и побегов, а затем подтвердили результаты с помощью количественного ПЦР-анализа трех корневых генов и четырех генов побегов.

«Независимо от поверхностного заряда, Arabidopsis может принимать и транспортировать нанопластики с размерами менее 200 нм», они пишут. Далее, «В этом исследовании мы в основном демонстрируем, что путь поглощения и транспорта нанопластов в тканях корня различается между дифференциально заряженными нанопластиками».

Поддержка была оказана Национальным фондом естественных наук Китая, Фондом естественных наук провинции Шаньдун, несколькими индивидуальными грантами в университете Шаньдун и программой USDA Hatch. Син также признает поддержку со стороны стипендии UMass Amherst Conti.

Источник: https://www.umass.edu/

Source link