南华大学刘俊团队发现聚苯乙烯微塑料增强了镉对水稻幼苗的毒害作用

新湖南客户端 2024-06-21 15:17:06

近日，南华大学衡阳医学院细胞与遗传研究所、南华大学衡阳医学院生态健康与人类重要疾病防控湖南省高校重点实验室刘俊副教授指导基础医学院21级生物技术专业本科生江孟磊、赵炜、梁秋连在SCI期刊Science of the Total Environment在线发表了题为“Polystyrene microplastics enhanced the toxicity of cadmium to rice seedlings: Evidence from rice growth, physiology, and element metabolism”的研究论文，为人们了解镉和微塑料对作物的联合毒性提供了理论基础。

聚苯乙烯微塑料增强镉对水稻幼苗毒性示意图

微塑料(MPs)和镉(Cd)对水稻是有毒害的；然而，它们联合暴露的影响和机制尚不清楚。研究了不同粒径(1-10 μm、50-150 μm)、不同浓度(50、500 mg·L^-1 )的聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)与Cd对水稻的联合暴露效应。PS-MPs与Cd联合施用可增强对水稻幼苗株高和生物量的抑制作用，并表现出拮抗作用。PS-MPs显著降低了水稻幼苗叶绿素含量，提高了类胡萝卜素含量。高浓度PS-MPs增强了Cd对叶绿素含量的抑制作用。Cd、PS-MPs单一和联合暴露均显著改变水稻幼苗抗氧化酶(POD、CAT、SOD)活性。在PS-MPs处理下，地上部和根部的MDA含量总体上呈现相反的趋势，前者降低，后者增加。与Cd处理相比，联合暴露的地上部和根部MDA含量降低。Cd和PS-MPs对水稻幼苗综合生理指标表现出“低浓度拮抗、高浓度协同”的作用。PS-MPs显著提高了水稻幼苗地上部Cd积累量。在50 mg·L^-1 浓度下，PS-MPs对根吸收Cd有促进作用，而在500 mg·L^-1 浓度下则有抑制作用。Cd和PS-MPs处理干扰了水稻幼苗中微量元素(Mn、Zn、Fe、Cu、B、Mo)和大量元素(S、P、K、Mg、Ca)的平衡；Mn被显著抑制。PS-MPs能增强Cd对水稻幼苗的毒性。两种污染物的联合毒性作用类型表现为拮抗或协同作用，取决于PS-MPs的粒径和浓度。

该研究得到了湖南省大学生创新项目（S202310555206）和南华大学大学生创新项目（D202305170022007780）经费等项目的支持。基础医学院21级生物技术专业本科生江孟磊、赵炜、梁秋连为共同第一作者，刘俊副教授为唯一通讯作者，南华大学衡阳医学院基础医学院细胞生物学与遗传学教研室为第一单位。（刘俊）

责编：张芷瑜

一审：张芷瑜

二审：张马良

三审：熊佳斌

来源：新湖南客户端

我要问