麻省大學(xué)阿默斯特分校的邢寶山及其在中國的同事說，隨著環(huán)保主義者和消費(fèi)者對(duì)海洋和海鮮中的微米和納米塑料的關(guān)注日益增加，它們?cè)诤Ｑ蟓h(huán)境中的研究越來越多。但他們補(bǔ)充說，“人們對(duì)納米塑料在陸地環(huán)境，尤其是農(nóng)業(yè)土壤中的行為知之甚少”。
UMass Amherst的斯托克布里奇農(nóng)業(yè)學(xué)院的環(huán)境科學(xué)家，中國山東大學(xué)的合作者邢point指出，迄今為止，尚無直接證據(jù)表明納米塑料已被陸地植物內(nèi)在化。
他們指出：“我們的發(fā)現(xiàn)提供了直接的證據(jù)，表明納米塑料可以根據(jù)其表面電荷在植物中積累。納米塑料在植物中的積累既可以產(chǎn)生直接的生態(tài)影響，也可以影響農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和食品安全。”帶正電和帶負(fù)電的納米塑料都在常用的實(shí)驗(yàn)室模型植物擬南芥中積累。
Xing補(bǔ)充說，全球范圍內(nèi)的廣泛使用和對(duì)環(huán)境的持久性導(dǎo)致大量塑料廢物。他說：“我們的實(shí)驗(yàn)為我們提供了使用顯微鏡，分子和遺傳學(xué)方法在組織和分子水平上在實(shí)驗(yàn)室中植物體內(nèi)攝取和吸收納米塑料的證據(jù)。有關(guān)細(xì)節(jié)，請(qǐng)參閱本周的《自然納米技術(shù)》。
邢指出，納米塑料顆粒可以和蛋白質(zhì)或病毒一樣小。風(fēng)化和降解會(huì)改變塑料的物理和化學(xué)性質(zhì)并賦予其表面電荷，因此環(huán)境顆粒與實(shí)驗(yàn)室中常用的原始聚苯乙烯納米塑料不同。“這就是為什么我們合成具有正或負(fù)表面電荷的聚苯乙烯納米塑料以用于我們的實(shí)驗(yàn)的原因。”
 在袁賢正和王樹光帶領(lǐng)下的山東大學(xué)大團(tuán)隊(duì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，他幫助設(shè)計(jì)了研究，解釋了結(jié)果，評(píng)估并修改了手稿。
他們?cè)诨旌狭藥Р煌姾傻臒晒鈽?biāo)記納米塑料的土壤中種植擬南芥植物，以評(píng)估植物的重量，高度，葉綠素含量和根系生長。七個(gè)星期后，他們觀察到，暴露于納米塑料的植物中的植物生物量和高度低于對(duì)照。
邢說：“納米塑料減少了模型植物的總生物量。”“它們較小，根短得多。如果減少生物量，對(duì)植物不利，產(chǎn)量下降，作物的營養(yǎng)價(jià)值可能受到損害。”
他補(bǔ)充說：“我們發(fā)現(xiàn)帶正電荷的顆粒吸收不多，但對(duì)植物的危害更大。我們不知道確切的原因，但是帶正電荷的納米塑料可能與水，養(yǎng)分和水的相互作用更多。根，并引發(fā)不同組基因表達(dá)的。這需要在作物進(jìn)一步探討植物在環(huán)境中。在那之前，我們不知道它會(huì)如何影響作物產(chǎn)量和糧食作物安全。”
該小組還分析了幼苗，以研究根部對(duì)帶電納米塑料的敏感性。暴露10天，與對(duì)照幼苗相比，幼苗生長受到抑制。為了確定負(fù)責(zé)的分子機(jī)制，研究人員對(duì)根和芽進(jìn)行了RNA-Seq轉(zhuǎn)錄組分析，然后對(duì)三個(gè)根基因和四個(gè)芽基因進(jìn)行了定量PCR分析，驗(yàn)證了結(jié)果。
他們寫道：“無論表面電荷如何，擬南芥都能吸收和運(yùn)輸尺寸小于200 nm的納米塑料。”此外，“在這項(xiàng)研究中，我們主要證明，根電荷不同的納米塑料在根組織中的吸收和運(yùn)輸途徑不同。”