昆明植物所在消减微塑料对植物-微生物-土壤系统的胁迫方面取得新进展

　　

　　塑料废弃物经过人类生活垃圾等途径排放进入生态环境中，在生物、物理、化学等条件的作用下分解成更小的塑料微粒（微塑料），最终分布迁移至整个生态系统。在草牧业生产中，大量地膜的使用使得草地土壤中微塑料的普遍存在。微塑料可通过多种途径进入植物-土壤系统并持续累积，进而对植物和土壤健康产生重要影响。如何有效消减微塑料对植物-土壤系统的胁迫和危害是全球广泛关注的环境问题。铁元素是作物生长必需的微量元素之一，在光合、固氮、蛋白质合成等众多生理代谢过程中起重要作用。相较于传统的铁元素类型（铁盐、大颗粒铁氧化物和铁螯合物），纳米形态的氧化铁因其较大的附着力、比表面积和生物活性，展现出作为外源微量元素肥料和提高植物抗逆性的巨大潜力。

　　在该研究中，中国科学院昆明植物研究所山地中心研究人员与合作者，以多年生黑麦草为实验材料，从植物生理、微生物组等不同角度分析了不同剂量与不同类型的微塑料（聚氯乙烯、聚乙烯等）对植物-土壤系统的影响，并揭示了纳米铁（nano-Fe₃O₄）作为土壤调节剂对这种影响的消减作用。结果表明，在微塑料胁迫下，土壤中引入不同浓度的纳米铁可以1）提高草地土壤有机质含量和碳氮比，改善土壤健康；2）缓解草地土壤中微塑料对宿主植物生理胁迫和氧化损伤；3）提高宿主植物黑麦草的叶表和根表中抵御环境胁迫的微生物类群（如拟杆菌和厚壁菌）的丰度；4）加强叶际微生物组不同成员间的协作并强化对潜在病原菌的抵抗力。 

　　相关成果以Nano-iron oxide (Fe₃O₄) mitigates the effects of microplastics on a ryegrass soil-microbe-plant system为题，发表在自然指数（Nature index）期刊美国化学学会ACS Nano上。 

　　昆明植物所刘栋副研究员为论文第一作者，桂恒副研究员为通讯作者。研究合作者包括昆明植物所许建初研究员和Shahid Iqbal博士后、西北农林科技大学安韶山研究员和美国麻省大学邢宝山教授。该研究得到了中国科学院A类战略性先导科技草牧业专项（XDA26020203和XDA26050302）、国家自然科学基金（32371785）、中国科学院青年创新促进会（2022396）等项目的支持。 

　　文章链接  

图1 纳米铁和微塑料对黑麦草微生物组丰度（A）和群落结构（B）的影响

图2 土壤中纳米铁和微塑料对黑麦草生理特性、植物和土壤微生物组的影响及途径分析

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