山东省农业科学院湿地所在水稻根系抵御土壤纳米塑料污染机制方面取得进展

　　近日，湿地农业与生态所在《Journal of Hazardous Materials》（中科院1区Top期刊，IF2023=12.2）在线发表了题为“Polystyrene nanoplastics induce cell type-dependent secondary wall reinforcement in rice （Oryza sativa） roots and reduce root hydraulic conductivity”的研究论文，揭示了栽培水稻通过调控根中特定类型细胞壁的强化，抵御纳米塑料进入根系维管组织和地上部分的机制。

 

　　全球每年生产约3.5亿吨塑料制品，其中超过九成的塑料无法有效回收而被释放到环境中。在农业生产中塑料制品的大量使用进一步加重了土壤中的塑料污染。这些塑料制品缓慢降解后形成微塑料和纳米塑料，不但会侵入植物体内，还有可能随着食物链进入人体，进而导致一系列健康问题。然而，关于纳米级塑料颗粒对水稻根的侵入能力以及植株相应的防御机制仍不清楚。为此，科研人员以栽培粳稻为对象开展了深入的研究。

 

　　研究结果表明，纳米塑料颗粒对水稻根的不同发育部位有不同的侵入能力。水稻根系通过上调OsLAC、OsABCG、OsGELP等关键基因的表达，激活了木质素和木栓素单体的聚合和沉积过程，强化了外皮层、厚壁细胞和后生木质部等特定细胞次生壁的发育。水稻根通过这种机制形成了低通透性的屏障，进而抵御了纳米塑料侵入维管组织和地上部分。总之，水稻特有的根系结构和对纳米塑料的响应机制，有效阻隔了纳米塑料对籽粒的污染，从而确保了在目前环境中新型污染物质日趋加重的情况下，水稻作为主要粮食作物具有更高的食品安全性。

 

　　山东省农业科学院湿地农业与生态研究所为该研究的第一完成单位，湿地所尹静静为第一作者，徐国鑫为通讯作者，李效尊副研究员参与并指导了本研究。本研究得到了山东省重点研发计划（2022LZGC024）、山东省自然科学基金（ZR2021MC178）和山东省现代农业产业技术体系（SDAIT-17-17）的支持。（撰稿：徐国鑫 核稿：刘延忠）