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    綜合新聞

    東北地理所在塑料顆粒影響作物低溫抗性研究中取得進(jìn)展

    文章來(lái)源:東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所    |    發(fā)布時(shí)間:2021-11-23    |    【放大】 【縮小】  |  【打印】 【關(guān)閉

      全球每年消耗大約2.45億噸塑料,而其中91%的塑料產(chǎn)品未被回收。2016年,聯(lián)合國環(huán)境大會(huì )將微塑料問(wèn)題等同于全球氣候變化等全球性重大環(huán)境問(wèn)題。在高投入農業(yè)中,塑料制品的大量使用,使塑料顆粒容易進(jìn)入土壤環(huán)境,而作物可以通過(guò)裂紋侵入模式吸收塑料顆粒,從而受到塑料顆粒的影響,不利于自身生長(cháng)。然而,對于塑料顆粒如何影響作物低溫抗性仍研究較少。為此,東北地理所科研人員以大麥為研究對象,針對納米塑料顆粒影響大麥低溫抗性生理機制開(kāi)展了相關(guān)研究。

      利用熒光顯微鏡觀(guān)察發(fā)現,經(jīng)熒光標記納米塑料處理的大麥植株葉片的原生質(zhì)體中具有熒光,表明納米塑料進(jìn)入植物細胞。在低溫脅迫下,納米塑料顆粒處理的大麥植株葉片具有更小的凈光合速率。進(jìn)一步提取葉綠體后發(fā)現,納米塑料顆粒處理降低了Mg2+-ATPase和核酮糖-1.5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)活性,引起ATP 含量下降。以上結果表明,納米塑料顆粒處理干擾了低溫脅迫下大麥的光合碳同化,加劇了能量物質(zhì)失衡。接下來(lái),研究人員對植物糖酵解過(guò)程進(jìn)行了研究,發(fā)現納米塑料顆粒處理降低了低溫脅迫下大麥葉片中UDP-葡萄糖焦磷酸化酶(UGPase)、ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase) 、磷酸葡萄糖變位酶(PGM)、磷酸葡萄糖異構酶(PGI)、6-磷酸葡萄糖脫氫酶(G6PDH)、果糖激酶(FK)、磷酸果糖激酶(PFK)活性,進(jìn)一步擾亂植物碳水化合物代謝。該試驗還通過(guò)提取葉綠體和線(xiàn)粒體,在亞細胞水平上對低溫和納米塑料顆粒引起的氧化脅迫進(jìn)行了研究。研究表明,納米顆粒引起了低溫脅迫下植物葉片線(xiàn)粒體中活性氧(ROS)的累積,并且使葉綠體中過(guò)氧化氫酶(CAT)、抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)以及線(xiàn)粒體中APX活性降低,降低ROS清除效率。

      研究成果發(fā)表于Journal of Hazardous Materials,由作物生理與栽培學(xué)科組李向楠研究員(通訊作者)與山東省農科院王宗帥副研究員、東北師范大學(xué)宮磊教授等共同完成。研究得到了國家優(yōu)秀青年基金、山東省重點(diǎn)研發(fā)項目等資助。

      文章鏈接 https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.127826

    圖1 納米塑料顆粒影響大麥低溫抗性生理機制