Plant Cell and Environment |扬州大学金飚教授团队揭示类黄酮缓解银杏叶片的纳米塑料胁迫的功能及作用机制

学术   2024-11-07 00:15   湖北  

随着塑料污染日益严重,微塑料和纳米塑料成为全球环境问题的焦点之一。越来越多的研究开始探讨植物与纳米塑料之间的相互作用,尤其是在环境污染加剧的背景下,植物如何应对纳米塑料带来的压力。已知植物的二次代谢产物(如黄酮类化合物)在应对各种环境胁迫时发挥重要作用,但它们在纳米塑料胁迫下的具体作用仍未明确。


近日,扬州大学金飚教授团队在Plant Cell and Environment在线发表了题为Flavonoids Mitigate Nanoplastic Stress in Ginkgo biloba的研究论文,该研究以银杏(Ginkgo biloba)为模型,探讨了黄酮类化合物在缓解纳米塑料胁迫中的作用及其作用机制。金飚教授与刘思安副教授为该论文共同通讯作者。

本研究首先考察了聚苯乙烯纳米塑料(PSNPs)对银杏幼苗的生长、生理及生化反应的影响。研究发现,PSNPs显著影响了银杏幼苗的生长,造成了植物的生长抑制、植物毒性、氧化应激以及细胞核损伤。然而,银杏在遭遇PSNPs胁迫时,表现出黄酮类化合物的显著积累,表明黄酮的积累可能帮助银杏提高对纳米塑料胁迫的耐受性和解毒能力。

为了验证这一发现是否在其他植物物种中也普遍存在,研究者将拟南芥、杨树和番茄分别暴露于PSNPs胁迫下,结果发现,这些植物也表现出了黄酮类化合物的增多,提示这一反应可能是植物普遍的应对机制。

进一步的转基因实验、染色技术及RNA测序揭示了黄酮类化合物在植物对纳米塑料胁迫中的功能性重要性。研究显示,增强黄酮类化合物的植物能够更有效地减缓由纳米塑料引起的过量氧化应激,并启动下游的保护机制,从而增强植物对纳米塑料胁迫的抗性。
植物通过类黄酮响应纳米塑料胁迫的模式图

综上所述,本研究揭示了黄酮类化合物在植物应对纳米塑料污染中的多重作用。通过增加黄酮的合成,植物能够有效缓解氧化应激,保护细胞免受纳米塑料的损伤,并通过调整代谢路径增强植物的整体抗性。这一发现不仅为纳米塑料对植物的影响提供了新的理解,还为开发植物的耐污染品种提供了潜在的生物学依据。

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/pce.15247


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