引入：
番茄（学名：Solanum lycopersicum L.）是一种重要的蔬菜作物，2021年全球产量达到了1.89亿吨。土壤传播病原体Ralstonia solanacearum可以引起超过200种作物的细菌性枯萎病，对全球粮食安全产生重大负面影响。在本研究中，番茄被用来：（1）评估不同尺寸和表面功能基团的纳米塑料和微塑料在增强细菌性枯萎病发生方面的潜力；（2）利用转录组学和代谢物分析研究纳米塑料和微塑料调控的疾病抗性初级响应途径；（3）评估纳米塑料和微塑料暴露对土壤性质和根际微生物群落的影响。本研究的发现将有助于提高我们对作物在生物胁迫下塑料颗粒威胁的理解，并提供评估这些新兴污染物在陆地环境中环境风险的重要数据。
数据图一览：
研究表明，Ralstonia solanacearum感染显著减少了番茄的生长和生物量，而暴露于250和500 mg/kg 30 nm聚苯乙烯（PS）纳米塑料进一步加剧了这种影响，显著降低了地上部分和根部生物量，并增加了发病率。此外，暴露于纳米塑料显著破坏了番茄的光合潜力，尤其是高浓度和表面修饰的纳米塑料（如30 nm-NH2−PS和30 nm-COOH-PS）显著增强了毒性。150 mg/kg的30 nm-PS对番茄生长、发病率和光合作用影响较小，显示出显著的剂量依赖性。这些发现表明，纳米塑料暴露显著加剧了病原菌感染对番茄的负面影响。
实验结果表明，暴露于30 nm-PS的土壤中的根际细菌群落对细菌性枯萎病的抑制能力较低，R. solanacearum的丰度显著增加，而暴露于50 μm-PS对根际细菌群落的抑病能力没有显著影响。进一步实验确认，根际细菌是30 nm-PS处理下根际土壤抑病能力下降的主要原因。相关性分析表明，根际土壤细菌群落多样性与环境因素如持水能力、土壤容重、pH值和土壤微生物活性显著相关。总结起来，纳米和微米塑料的暴露通过改变根际细菌群落，增加了番茄对Ralstonia solanacearum的易感性。
研究表明，暴露于30 nm聚苯乙烯（PS）的番茄根表面观察到大量绿色荧光，表明这些纳米颗粒强烈吸附在根表面，并且部分被内化到根组织中。暴露7天后，在番茄叶片中也观察到绿色荧光标记的30 nm-PS，表明这些纳米颗粒从根部转移到地上部分。通过掺铕聚苯乙烯纳米颗粒（Eu-PS）的实验进一步确认了纳米塑料在番茄中的吸收和转移，透射电子显微镜（TEM）图像和能量色散光谱（EDS）表明Eu-PS可以被番茄根吸收并转移到叶片和果实中。暴露于250 mg·kg^-1 Eu-PS的土壤中，番茄根、茎和叶中的Eu-PS含量分别为14.2、8.2和6.4 mg·kg^-1。在番茄果实中，通过TEM直接观察到了Eu-PS的存在，且在纳米塑料表面形成了生物分子冠。这些结果表明，纳米塑料可以被植物吸收并在体内转移。
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总结
该研究将150 ~ 500 mg/kg的纳米和微塑料暴露于番茄(Solanum lycopersicum L.)中，结果表明纳米和微塑料的存在增加了番茄青枯病(Ralstonia solanacearum)引起的青枯病的发生，这与污染物浓度、表面修饰和大小有关。
我们的研究表明，纳米塑料(30 nm, 250 mg·kg - 1)使疾病发病率增加了2.19倍。氨基修饰纳米塑料处理和羧基修饰纳米塑料处理的病害严重程度分别比未修饰纳米塑料处理高30.4%和21.7%。不同尺寸的纳米和微塑料处理对病害严重程度的影响顺序为30 > 100 nm > 1 > 50 μm。机制上，纳米塑料破坏了番茄根际土壤细菌群落结构，抑制了诱导的番茄系统抗性;植物纳米塑料降低了番茄中水杨酸和茉莉酸的含量，从而抑制了系统获得性抗性;微塑料增加了土壤保水，导致根际病原体丰度增加。此外，纳米和微塑料的渗滤液对番茄的发病和生长没有影响。研究结果强调了纳米和微塑料污染对农业可持续性和粮食安全的潜在风险。
