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近日，扬州大学金飚教授课题组在Plant,
Cell & Environment发表了题为“Flavonoids mitigate nanoplastic stress in Ginkgo biloba”的研究成果。扬州大学园艺园林学院崔佳雯博士后为本文第一作者，金飚教授和刘思安副教授为通讯作者。该研究首先对银杏苗进行了不同浓度的聚苯乙烯纳米塑料（PSNPs）处理，结果表明，PSNPs能被银杏的根、茎、叶吸收，并运输至各组织内部，且300
mg/L的高浓度PSNPs显著影响了植株的生长，造成了生长抑制、光合毒性、ROS积累以及细胞核损伤（图1，2）。在遭遇PSNPs胁迫时，植株表现出类黄酮的显著积累。![]()
图1 PSNP在根、茎和叶中的分布及PSNP胁迫对植株生理生化指标的影响
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图2 300 mg/L PSNP溶液对银杏苗根尖细胞核损伤的影响
RNA测序结果显示，PSNPs胁迫显著上调了多个黄酮合成相关基因的表达，包括CHS、F3H、FLS等关键酶基因，其中GbCHS基因在根和叶中均显著上调表达。这些基因的上调反映了植物通过调控黄酮类代谢途径，主动增强自身的抗氧化能力。此外，该研究还通过qRT-PCR验证了不同时间点和组织中这些基因的动态表达模式。使用UPLC-ESI-MS/MS技术，共检测到791种类黄酮分子，涵盖13个亚类。37种类黄酮在PSNPs胁迫下显著上调，筛选到一些显著变化的类黄酮在植株应对PSNPs胁迫中的潜在重要作用。此外，通过外源类黄酮喷施处理，发现黄酮类化合物虽然不影响纳米塑料的吸收，却显著降低了氧化损伤。利用CHS基因过表达的拟南芥株系与突变株系进行比较，发现在纳米塑料胁迫下，过表达株系黄酮水平显著提高，ROS积累显著减少，而突变株系的氧化胁迫则更加严重（图3）。由于黄酮不仅能作为抗氧化剂，同时还能作为信号分子，因此研究进一步通过RNA测序分析了转基因和野生型植株在PSNPs胁迫下的转录组差异。结果发现转基因株系中，与植物应对环境胁迫响应相关通路的基因显著下调表达，表明增强的类黄酮可以抵消部分胁迫信号通路。而与次生代谢物生物合成过程以及正常发育相关过程的基因显著上调表达。![]()
图3 PSNP胁迫下GbCHS过表达和突变体拟南芥根中黄酮水平和ROS分布
该研究还选用了拟南芥、杨树和番茄等不同植物进行对比实验，结果显示这些植物叶片在PSNPs胁迫下同样表现出总黄酮积累和合成能力的显著增强（图4）。![]()
图4 PSNP胁迫下其他植物中总黄酮水平和CHS基因的表达水平
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图5 植物通过类黄酮应对纳米塑料胁迫的示意图
