Автор перевода: https://soilforum.org/
Аннотация:
Микро- и нано пластик не поглощается клетками растений, но частички прикрепляются к корневому чехлику.
Справка:
Микропластик — частицы любого пластика <5мм, который разлагается сотни и даже тысячи лет. Содержится в ~90% пробах водопроводной воды по всему миру. Ежегодно человек вдыхает и съедает ~70000 частиц пластика.
Корневой чехлик - небольшой конусовидный защитный (от механических повреждений) колпачок на кончике корня, длиной ~0,2 мм. Кстати, при использовании технологии гидропоники корневой чехлик формируется не всегда.
- microplastic.jpg (95.49 КБ) 4494 просмотра
Введение:
За последнее десятилетие ученые изо всех сил пытались понять влияние микропластика. Из-за разрушения пластиковых бутылок, стирки семи миллиардов флисовых курток или микрогранул в очищающих средствах для лица, в мире ежегодно накапливаются миллионы тонн микропластика. Как они влияют на живые существа, такие как растения, до сих пор неясно.
Пластмассы в почве могут вызывать проблемы на химическом уровне. Подобно магнитному притяжению, загрязнители могут связываться с пластиком, что приводит к накоплению токсинов. Загрязняющие вещества также могут свободно перемещаться по пластику и потенциально попадать в растения. Но сначала исследователи должны узнать, может ли микропластик - или их еще более мелкое потомство, называемое нанопластиками - вообще попасть в клетки растений.
Вот и хорошие новости (ура, в 2020 году - и хорошие новости!): согласно недавнему исследованию Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) и Вашингтонского государственного университета (WSU), микропластик в растения не попадает. При этом микропластик может накапливается на кончиках корней, что не очень хорошо для корнеплодов, таких как морковь; но в целом новость позитивная.
Троянский конь для микропластика в растениях
Микропластик - это глобальная проблема. Частицы были обнаружены во всех уголках Земли - от отдаленных горных вершин до глубин океанов. За последнее десятилетие основная часть исследований микропластика была сосредоточена в области водной среды, что парадоксально, поскольку на суше было обнаружено гораздо больше микропластика.
"Чтобы понять проблемы, связанные с нано- и микропластиком в растениях, мы должны действительно понимать, что происходит на химическом и клеточном уровне", - заявляет соавтор исследования Кэролин Пирс, геохимик из PNNL, которая одновременно работала в Департаменте сельскохозяйственных культур и почвенных наук WSU.
Подобно троянскому коню для токсинов, микропластик может выступать в роли переносчика загрязняющих веществ. Они связываются и накапливают загрязнители почв, таких как "долгоживущие" полихлорированные бифенилы (ПХБ). ПХД связаны с раком - производство этого вещества было запрещено в 1970 году, но они все еще остаются в окружающей среде. Микропластик может осуществить потенциальный "бесплатный проезд" в растения и, возможно, дальше вверх по пищевой цепочке.
Первый шаг к проверке теории троянского коня - это выяснить, вообще могут ли микропластики проникать в клетки растений. "Мы изучили, где они могут накапливаться на растениях, какие материалы прикрепляются и как они концентрируются", - заявила Пирс.
Когда речь идет о микропластике в растениях - размер имеет значение
Не весь микропластик одинаков. Частицы могут быть большими, как ластик для карандашей, или такими маленькими, как бактерии. Нанопластики крошечные и в 100 раз меньше растительной клетки. При таком размере легко представить, как растения могут поглощать частицы пластика, хотя существуют ограничения по размеру того, что проходит через стенки клеток.
Обычно здоровые взрослые растения поглощают материалы размером только 3–4 нанометра, что даже меньше размера вируса. Некоторые исследования показали, что растения могут поглощать наночастицы, которые в 10–12 раз больше, чем это, до 40–50 нанометров. Пока мелкие частицы проходят сквозь них, возникает большой вопрос - а пластик?
Посев семян (и нескольких микропластиковых бусинок)
Чтобы проверить вопрос, исследователи сосредоточили внимание на двух типах растений: арабидопсисе и мягкой белой пшенице. Arabidopsis похож на лабораторную крысу в мире биологии растений. Это часто изучаемый сорняк, связанный с горчицей, с коротким жизненным циклом. Мягкая белая пшеница выращивается по всему Тихоокеанскому Северо-Западу Северной Америки и используется в азиатской лапше и крекерах.
Исследователи посадили семена в чашки Петри, содержащие агар, смешанный с микро- и нанопластическими шариками двух разных размеров. Один размер был размером с вирус, а другой в 25 раз больше. После того, как семена прорастали в течение 5–12 дней, исследователи использовали специальный микроскоп, чтобы сделать изображения корней растений в поперечном сечении, что позволило им увидеть клетки корней со всех сторон.
"Мы использовали конфокальный микроскоп в Лаборатории молекулярных наук об окружающей среде (EMSL), который использовался для изучения тканей животных, таких как ткань легких. Я подумал, что его можно использовать для растений ", - рассказал Стивен Тейлор, научный сотрудник PNNL, занимающийся исследованием почв, и ведущий автор исследования. Он проводил исследование, когда получил докторскую степень в рамках программы выдающихся исследований WSU-PNNL. "Насколько нам известно, этот впервые, когда данный метод был использован для поиска пластика в клетках растений".
Хорошие новости в 2020 году
Никакие микропластические шарики любого размера не поглощались какими-либо клетками живых тканей ни у одного вида растений.
"Мы увидели скопление пластика вокруг клеток корневого чехлика, а также некоторое количество пластика вдоль поверхности корня. Но мы не обнаружили никаких доказательств наличия микропластических шариков внутри клеточных структур или между ними", - сказал Тейлор. Клетки чехлика, защищающие чувствительные растущие части корней, недолговечны и часто "линяют". Итог: поглощение микропластика не является проблемой, но... проблемой может быть прикрепление частиц к корням. Это потенциально может происходить с корнеплодами, такими как морковь, картофель или свекла.
Данные результаты не только помогают исследователям узнать больше о том, поглощают ли растения частицы пластика, но и могут найти применение в защите окружающей среды.
"Микропластики - это проблема, которая никуда не денется", - сказала Пирс. Представляя дальнейшие исследования, она спросила: "Если мы покажем, что пластик накапливается на кончике корня, может быть, мы сможем использовать растения для удаления пластика в других экосистемах?".
Полученные результаты также могут иметь приложения для создания более экологически чистых пластиков. "Мы также могли бы использовать эту информацию для производства пластмасс, которые не усваиваются растениями и животными. В конечном итоге это поможет ученым лучше понять, когда наступает переломный момент воздействия на растения и экосистемы", - сказала Пирс.
Поглощение микропластика растениями было в центре внимания следующего исследования: Taylor, S., Pearce, C., Sanguinet, K., Hu, D., Chrisler, W., Kim, Y., Wang, Z., and Flury, M. 2020. Polystyrene nano- and microplastic accumulation at Arabidopsis and wheat root cap cells, but no evidence for uptake into roots; эта статья была опубликована в журнале "Наука об окружающей среде: Нано" (Environmental Science: Nano).
Финансирование этого исследования было предоставлено стипендией для выдающихся аспирантов WSU-PNNL и Национальными институтами продовольствия и сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США. Первоначальные средства были предоставлены программой по семеноводству под руководством лабораторий Управления энергетики и окружающей среды PNNL. Лаборатория молекулярных наук об окружающей среде является пользовательским центром Министерства энергетики США.
Исследовательская группа: Кэролайн Пирс (PNNL / WSU); Стивен Тейлор, Дехонг Ху, Уильям Крислер и Йонг-Мо Ким (PNNL); Карен Сангинет и Маркус Флури (WSU); и Чжан Ван (Шэньянский сельскохозяйственный университет, Китай).
- microplastic.png (25.54 КБ) 4496 просмотров