山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花生所在生物炭減輕微塑料對(duì)根果發(fā)育毒性方面取得新進(jìn)展

　　近日，山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花生所栽培生理團(tuán)隊(duì)在 Ecotoxicology and Environmental Safety（中科院2區(qū)top，IF=6.8）和 Journal of the Science of Food and Agriculture（中科院2區(qū)，IF=4.2）接連發(fā)表了題為 “Biochar relieves the toxic effects of microplastics on the root-rhizosphere soil system by altering root expression profiles and microbial diversity and functions” 和 “Biochar alleviated the toxic effects of microplastics‐contaminated geocarposphere soil on peanut （Arachis hypogaea L.） pod development: roles of pod nutrient metabolism and geocarposphere microbial modulation” 的研究論文，在生物炭減輕微塑料對(duì)根果發(fā)育毒性方面取得重要進(jìn)展。

 

　　微塑料作為一種新型環(huán)境污染物在農(nóng)田土壤中逐年累積，給作物生長(zhǎng)發(fā)育和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)潛在危害。生物炭具有的多樣微孔結(jié)構(gòu)和高比表面積等特點(diǎn)，對(duì)吸附土壤微塑料、緩解微塑料對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)造成的不利影響具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。目前，關(guān)于微塑料脅迫及生物炭施用對(duì)花生根果發(fā)育影響的內(nèi)在機(jī)制尚不明確。

 

　　本研究探究了微塑料污染和生物炭施用對(duì)花生根系和莢果轉(zhuǎn)錄水平和根際果際微生物的影響，測(cè)定了不同處理?xiàng)l件下花生根系和莢果生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)的變化。研究發(fā)現(xiàn)，根際與果際環(huán)境中存在的微塑料能夠直接進(jìn)入花生植株內(nèi)，抑制花生根系和莢果的生長(zhǎng)發(fā)育。施用生物炭能夠顯著促進(jìn)花生根系中受微塑料脅迫抑制的抗氧化脅迫、能量代謝和木質(zhì)素合成相關(guān)途徑基因以及莢果中氨基酸代謝和油脂合成途徑關(guān)鍵基因的表達(dá)，直接促進(jìn)花生根系和莢果的發(fā)育。同時(shí)，施用生物炭還能夠有效恢復(fù)受微塑料脅迫抑制的花生根際與果際微生物群落多樣性和養(yǎng)分循環(huán)代謝，提高花生根際果際土壤養(yǎng)分有效性，進(jìn)而促進(jìn)花生的生長(zhǎng)發(fā)育。

 

　　本研究結(jié)果拓展了目前對(duì)于花生體內(nèi)微塑料吸收途徑的認(rèn)識(shí)，提高了對(duì)微塑料脅迫及生物炭如何影響花生生長(zhǎng)發(fā)育、土壤性質(zhì)、微生物群落結(jié)構(gòu)及代謝功能的理解，并為未來(lái)農(nóng)田微塑料污染的有效防治提供了理論支持。

 

　　兩篇論文第一作者均為山東省花生研究所楊麗玉博士，沈浦副研究員和吳琪助理研究員分別為兩篇文章的通訊作者。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、山東省農(nóng)科院創(chuàng)新工程、山東省自然科學(xué)基金、山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目等課題的資助。 （撰稿：楊麗玉  核稿：張建成）

 

　　文章鏈接： https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2024.115935、 http://doi.org/10.1002/jsfa.13191