油色のレイプ根のシンプラスト経路における凝集マイクロプラスチックの輸送の証拠と植物の成長への影響

新たな汚染物質として、マイクロプラスチックは作物に吸収され、植物に多様な影響を与えます。植物は、さまざまな成長段階のマイクロプラスチックのさまざまな取り込みモードに対して異なる生理学的反応を持っている可能性があります。この研究では、油色のレイプの根におけるポリスチレン（PS）ミクロスフェアの分布と、異なる成長段階での生理学的反応を、共焦点レーザー走査顕微鏡、走査型電子顕微鏡、および生化学分析によって調査しました。走査型電子顕微鏡を介して実施されたこの研究では、個々のプラスチックペレットではなく、ミクロスフェットの凝集体が溶液中の植物の根によって初めて取り込まれていることがわかりました。凝集体はその後、根系の血管束に移動します。さらに、この研究は、Symplastシステムを介してPSが植物で輸送されることを初めて証明しました。生理学的および生化学的機能については、開花段階とボルト留め段階でのPSの曝露により、油植物の酸化ストレスが生じました。つまり、異なる粒子サイズのPSを添加すると、ペルオキシダーゼ（POD）、マロンジアルデヒド（MDA）、光合成速度、クロロフィル含有量が増加し、異なる発達段階で油植物レイプのスーパーオキシドジスムターゼ（SOD）含有量が阻害されました。これらの変化は、葉緑体構造とクロロフィル合成を調節し、高い光合成速度を維持し、PSの毒性を緩和しました。さらに、相関分析により、MDAとクエン酸の含有量はクロロフィル含有量と有意に正の相関があることが示されました（P <0.05）。これは、80nm PS処理がボルトング段階での油神レイプの有機酸分泌を刺激して、より高いクロロフィル含有量を維持することを示唆しました。。この研究では、作物の成長に対するマイクロプラスチックの影響に関する現在の理解と、さまざまな発達段階での野菜に対するマイクロプラスチックの影響を調査し、将来のリスク評価に対する重要な意味を保持しています。

As an emerging contaminant, microplastics are absorbed by crops, causing diverse impacts on plants. Plants may have different physiological responses to different uptake modes of microplastics various stage of growth. In this study, the distribution of polystyrene (PS) microspheres in the roots of oilseed rape and the physiological responses at different growth stages were investigated by confocal laser scanning microscope, scanning electron microscopy, and biochemical analysis. This study, conducted via scanning electron microscopy, discovered that agglomerates of microspheres, rather than individual plastic pellets, were taken up by plant roots in solution for the first time. The agglomerates subsequently migrate into the vascular bundles of the root system. Moreover, this study provided the proof for the first time that PS is transported in plants via the symplast system. On the physiological and biochemical function, the exposure of PS at the flowering and bolting stages caused oxidative stress on oilseed rape. That is, the addition of PS with different particle sizes significantly increased peroxidase (POD), malondialdehyde (MDA), photosynthetic rate, chlorophyll content and inhibited superoxide dismutase (SOD) content in oilseed rape at different developmental stages. These changes regulated the chloroplast structure and chlorophyll synthesis, maintained a high photosynthetic rate, and mitigated the toxicity of PS. In addition, correlation analysis showed that MDA and citric acid contents were significantly positively correlated with chlorophyll contents (p < 0.05), which suggested that the 80 nm PS treatment stimulated organic acid secretion in oilseed rape at the bolting stage to maintain a higher chlorophyll content. This study expands the current understanding of the effects of microplastics on crop growth, and the results holding significant implications for exploring the impact of microplastics on vegetables during various developmental stages and for future risk assessment.