多组学研究揭示微塑料会干扰水生植物的氮吸收过程

《Environmental Science: Nano》：Multi-omics reveals microplastics disrupt nitrogen assimilation in hydrophytes

　　水生植物水鳖对PS微塑料污染下氮去除能力的研究表明，0.1 μm PS（100 μg/L）对NH4+-N去除率达92.02%，粒径效应显著，且PS暴露通过改变植物生物量、代谢酶活性及氮代谢相关基因表达影响氮去除效率。

　　

水生植物能够缓解水体的富营养化问题；然而，微塑料（MPs）和纳米塑料（NPs）可能会影响养分的去除。微塑料/纳米塑料如何干扰氮的吸收机制尚不清楚。本研究探讨了聚苯乙烯（PS）颗粒（0.1–100 μm）在淡水环境中相关浓度（10–1000 μg L^?1）下，对典型水生植物——Myriophyllum aquaticum去除NH₄⁺–N和NO₃^?–N的影响。对于NH₄⁺–N，0.1 μm PS（浓度为100 μg L^?1）的处理效果最佳，去除率为92.02%；其次是100 μm PS（浓度也为100 μg L^?1），去除率为91.28%。对于NO₃^?–N，0.1 μm/1000 μg L^?1 PS的处理组去除率为97.46%，而其他处理组在27天后去除率达到了100%。较大的PS颗粒（100 μm）增强了氮的吸收速率，而0.5 μm PS（浓度为1000 μg L^?1）则抑制了氮的吸收。PS的暴露改变了植物的生物量、叶绿素含量、可溶性糖分以及氮代谢酶（硝酸盐/亚硝酸盐还原酶）的活性。转录组学和代谢组学分析表明，PS干扰了氨的吸收、三羧酸循环（TCA循环）、光合作用和氧化应激相关途径。NO₃^?–N的去除效果优于NH₄⁺–N，这可能是由于Myriophyllum aquaticum对高浓度氨具有敏感性。微塑料/纳米塑料的暴露调节了与氮吸收和代谢相关的基因表达。该研究强调了微塑料/纳米塑料对水生植物氮去除作用的复杂影响，这些影响取决于其大小和浓度，并指出了制定针对性策略以减轻淡水生态系统中的塑料污染的必要性。