近日,，我校資源環(huán)境學(xué)院、嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實驗室,、廣東省現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)與循環(huán)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心,、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華南熱帶農(nóng)業(yè)環(huán)境重點實驗室章家恩教授團隊在環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)領(lǐng)域知名期刊Journal of Hazardous Materials（中科院1區(qū),，影響因子 12.2）和Science of the Total Environment（中科院1區(qū)，影響因子8.2）分別在線發(fā)表了題為“Impacts of conventional and biodegradable microplastics in maize-soil ecosystems: Above and below ground”和“Assessing the Interactive Effects of Microplastics and Acid Rain on Cadmium Toxicity in Rice Seedlings: Insights from Physiological and Transcriptomic Analyses”的研究論文。
該論文通過常規(guī)微塑料（聚乙烯[PE],、聚丙烯[PP]）和生物可降解微塑料（聚己二酸/對苯二甲酸丁二醇酯[PBAT],、聚己內(nèi)酯[PCL]）的對比研究，揭示了生物可降解微塑料對玉米農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)功能的影響與破壞,，主要表現(xiàn)為降低土壤細(xì)菌和真菌多樣性,，抑制碳氮磷循環(huán)相關(guān)酶活性，導(dǎo)致作物生長受限,。因此,，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中大規(guī)模使用生物可降解塑料替代常規(guī)塑料存在潛在風(fēng)險。
該論文探究了重金屬鎘,、微塑料和酸雨共暴露情景下,，水稻幼苗生長特性和轉(zhuǎn)錄組的綜合響應(yīng)，并探討了微塑料和酸雨復(fù)合污染對水稻幼苗應(yīng)對鎘毒害的響應(yīng)機制,。
結(jié)果發(fā)現(xiàn),，在10mg/L的鎘濃度下，相比僅添加酸雨或僅加鎘的處理,，微塑料和酸雨聯(lián)合處理,，減輕了鎘對水稻幼苗株高、生物量,、根冠比和葉綠素含量的抑制作用以及對根細(xì)胞的損傷,，顯著降低水稻幼苗中ROS的產(chǎn)生、SOD活性和MDA含量,。由于微塑料吸附鎘所產(chǎn)生的“稀釋效應(yīng)”,，減少了水培溶液中鎘離子的濃度，且較低pH（pH4.0）的酸性環(huán)境,，對微塑料的zeta電位及其吸附重金屬的能力產(chǎn)生影響,，增強微塑料與Cd2+之間的靜電作用，增加其對鎘的吸附,，減少水稻幼苗中鎘的積累,，一定程度上緩解鎘對水稻幼苗的毒害。同時,，鎘,、微塑料和酸雨的交互作用顯著影響水稻幼苗的干重、根冠比和總?cè)~綠素含量,；微塑料和酸雨的聯(lián)合暴露處理顯著影響SOD活性和MDA含量,，對水稻幼苗產(chǎn)生的毒性效應(yīng)表現(xiàn)出明顯的交互作用。轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析進一步證實,，微塑料和酸雨聯(lián)合處理,，改變了鎘轉(zhuǎn)運相關(guān)基因OsNramp5,、OsABCG36等的表達(dá)，協(xié)同影響氧化應(yīng)激和谷胱甘肽代謝等途徑,，提高鎘脅迫下水稻幼苗的抗氧化能力,，表明微塑料、酸雨和鎘對水稻的毒性存在互作效應(yīng)與拮抗作用,。
該結(jié)果可為深入研究和綜合評估農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)在微塑料和酸雨復(fù)合污染情景下作物響應(yīng)重金屬鎘毒害的多重機制,、可能后果及綜合風(fēng)險提供科學(xué)依據(jù)。
微塑料和酸雨復(fù)合污染對水稻幼苗應(yīng)對鎘毒害的響應(yīng)機制
不同處理組水稻幼苗的轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析
論文第一作者分別為我校資源環(huán)境學(xué)院博士后劉自強和生態(tài)學(xué)專業(yè)在職博士生謝潔芬,，章家恩教授為通訊作者,。生命科學(xué)學(xué)院莊楚雄研究員和鄭少燕副教授為微塑料-酸雨復(fù)合污染研究提供了支持。相關(guān)研究得到國家自然科學(xué)基金-廣東聯(lián)合基金重點項目（U1701236）,、廣東省科技計劃項目（2019B030301007）和嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實驗室（NT2021010）等項目的資助,。
相關(guān)論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.135129
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.175533
文圖/資源環(huán)境學(xué)院 謝潔芬 劉自強
