Нанопластик проник в корені резуховидки і уповільнив її зростання

Біологи з'ясували, що коріння резуховидки можуть поглинати нанопластик, - частинки полістиролу проникають у кореневі волоски і центральний циліндр кореня. У результаті порушується експресія генів, пов'язаних із захистом від активних форм кисню і реакцією на стрес, змінюється морфологія кінчика кореня і зменшується маса всієї рослини. Стаття опублікована в журналі.

Нанопластик знайшли вже у всіх рівнях водних харчових ланцюгів, проте зустрічається він і в ґрунті - туди частинки потрапляють зі стічними водами, переробленими добривами і в результаті ерозії пластикових захисних споруд. Неясно, чи можуть наземні рослини поглинати нанопластик, хоча відомо, що інші наноматеріали (наприклад, метали та оксиди) можуть накопичуватися в корінні.

Вчені з Китаю і США під керівництвом Баошань Сіна (Baoshan Xing) з Массачусетського університету в Амхерсті синтезували наночастинки полістиролу (це один з найбільш поширених видів пластику в ґрунті), заряджені позитивно або негативно. Нанопластик діаметром 55-71 нанометрів змішали з грунтом або твердим живильним середовищем і виростили в них резуховидку Таля ().

Через сім тижнів зростання в ґрунті з обома типами частинок маса надземної частини резуховидок була наполовину меншою, стеблі коротші, а вміст хлорофілу нижчий, ніж у контрольних рослин (p < 0,05). У живильному середовищі з нанопластиком зростання було уповільнено (p < 0,05). В обох випадках ефект позитивно заряджених частинок був значнішим, ніж негативно.

Щоб зрозуміти, які зміни нанопластик запускає на молекулярному рівні, автори провели секвенування РНК рослин, які виростили в живильному середовищі з частинками полістиролу. Загалом, позитивно заряджені частинки змінили роботу більшого числа генів. Ослаблена була експресія генів, пов'язаних із захистом від активних форм кисню, реакцією на стрес і стійкістю до захворювань. Як наслідок, у кінчиках коріння накопичувалися активні форми кисню і була порушена морфологія: клітини зовнішнього шару кореневого чохлика відвалювалися, форма епітеліальних клітин кінчика кореня була змінена, а зона всмоктування набухла. Крім того, апікальна меристема при зростанні в ґрунті з нанопластиком була коротшою (p < 0,05), як і клітини зони всмоктування (p < 0,01) - це могло порушити транспорт води в надземну частину рослини і знизити ефективність всмоктування мінеральних речовин.

Нарешті, вчені перевірили, чи може рослина поглинати і транспортувати нанопластик - для цього частинки полістиролу розміром близько 200 нанометрів позначили флуоресцентним барвником. Велика частина барвника виявили на поверхні кореня і кореневих волосинах, крім того, мітки проникли в центральний циліндр зони всмоктування; поглинання позитивно заряджених частинок було більш слабким, ніж негативних. Ймовірно, рослина всмоктує нанопластик через кореневі волоски, а потім частинки проникають в провідну зону по апопласту.

Залишається неясним, чи можуть наночастинки меншого, ніж 200 нанометрів, розміру, проникати по проведеній системі у втечу рослин. Проте дослідження показало, що рослини можуть поглинати пластик, - а значить, він може передаватися далі по харчових ланцюжках. А викликане нанопластиком зменшення біомаси рослин може вплинути на сільське господарство.

Перевірити свої знання про мікропластику або дізнатися, що це, звідки він береться і чим шкідливий, ви можете в нашому тесті «Мікроугроза».