近日，我院园艺作物研究所葡萄创新团队通过视觉追踪了塑料微粒在无核白葡萄组织中的运输并评估其对葡萄生长的影响，该研究有望为葡萄面源污染暴露的风险评估提供科学依据。该研究成果“Visual observation of polystyrene nano-plastics in grape seedlings of Thompson Seedless and assessing their effects via transcriptomics and metabolomics”发表在国际权威期刊《Journal of Hazardous Materials》（IF=12.2/Q1）。
微纳米塑料（MNPs）作为新兴的面源污染物之一，对生态系统的威胁日益受到关注。目前关于MNPs对植物影响的研究大多集中在粮食作物，然而对园艺作物影响的研究相对匮乏。葡萄作为一种敏感的果实，其品质受到环境因素的影响较大。MNPs可能会通过土壤或水源进入葡萄生长的环境中，影响葡萄生长发育和品质，甚至MNPs被植物吸收后进入食物链对人类健康造成威胁。无核葡萄由于其食用方便，口感独特，用途广泛等优良性状，在市场上备受青睐。因此，我们选择新疆广泛栽培的无核葡萄品种无核白作为研究对象，视觉检测葡萄幼苗在水培条件下是否能够吸收并转运MNPs。研究结果显示，暴露15天后，利用激光共聚焦显微镜得到了MNPs的特征光谱：在葡萄根冠和内部结构均检测到强烈的荧光信号。通过对葡萄根系的横向和纵向截面下的显微结构观察发现，荧光微球在根尖的根冠处和原发根-侧根交界处累积极为丰富（图1）。
图1. 葡萄根系中荧光标记PS-NPs的观察
进一步使用扫描电镜观察发现，处理组葡萄幼苗的根尖，茎段和叶柄的中均检测到塑料微球，并且附着在细胞壁上（图2）。结果说明在葡萄中MNPs是通过表皮-皮层被根系吸收，沿中柱内的木质导管细胞壁向植物各个组织器官运输。
图2. 扫描电镜观察PS-NPs在无核白葡萄各组织中的分布
除此之外，分析了MNPs对葡萄幼苗生理生化和分子层面的影响，并提出了葡萄响应MNPs胁迫的模型（图3）。该结果不仅为植物健康评价和生态风险评估提供了有价值的科学证据和数据，而且为理解植物应对非生物胁迫的代谢调控提供了新的视角。
图3.联合分析无核白葡萄幼苗对PS-NPs的响应机制
新疆农业科学院园艺作物研究所张松霖为本文的第一作者，伍新宇研究员、钟海霞副研究员为本文的共同通讯作者。本研究得到了新疆农业科学院农业科技创新稳定支持项目和新疆维吾尔自治区青年博士天池人才项目的资助。（园艺所 张松霖 钟海霞）
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.135550
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