摘要
纳米塑料作为一种新型污染物，可以在土壤中大量积累。相关研究表明，与其他类型土壤相比，农业土壤中纳米塑料含量最多。纳米塑料因其难降解，容易吸附其他有机污染物，更有可能通过食物链被人体吸收，对农业可持续发展和食品安全造成潜在威胁。作物栽培中会用到大量的塑料制品，如塑料棚膜、灌溉管道、基质袋等塑料用具，其中，设施栽培中最常见的塑料制品的成分是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS)。这些塑料制品以及作为底肥施加的有机肥成为土壤中纳米塑料的重要来源。这大大增加了番茄种植过程中与纳米塑料接触的风险，进而会对番茄生长及产量和品质产生不利的影响。本试验以园艺作物番茄（AilsaCraig）为研究对象，聚苯乙烯纳米塑料为胁迫材料，设置5个处理浓度（CK：0、T1：4、T2：8、T3：12、T4：16mg·kg-1），通过土培和水培相结合探究纳米塑料对于番茄生长发育、产量及品质的影响及其在番茄中的吸收积累，以及纳米塑料作用机制，综合评估纳米塑料污染对番茄生长发育的影响。主要研究结果如下： （1）纳米塑料显著影响植株表型和生理生化特性。纳米塑料处理后幼苗株高、茎粗、生物量、叶面积显著降低，根系形态改变，根系活力，总根长、根表面积、平均直径、根体积显著降低。与对照和其他处理相比，T4处理幼苗株高、茎粗、生物量、叶面积显著降低，且较对照分别降低了14.87%、3.98%、22.64%、19.23%和19.94%；根系活力，总根长、根表面积、平均直径、根体积显著降低较对照分别降低了24.48%、22.51%、7.84%和26.95%，侧根数减少了29.40%，根系活力降低了45.36%。纳米塑料处理诱导幼苗出现氧化胁迫，破坏了细胞膜完整性，细胞持水能力降低，叶片叶绿素含量降低，光合作用能力减弱，渗透调节物质含量减少，番茄通过调节抗氧化酶活性来应对纳米塑料胁迫。 （2）通过激光共聚焦扫描电子显微镜（LCSM）和扫描电子显微镜（SEM）观察发现，番茄在水培和土培条件下都可以吸收并积累纳米塑料，并可能通过维管系统向上运输到其他组织和器官。土培条件下还发现纳米颗粒在番茄体内出现团聚现象。 （3）纳米塑料胁迫下，番茄水分利用效率，各组织器官元素含量，果实产量、单果重降低；番茄果实中可溶性固形物、游离氨基酸、可溶性糖、有机酸、维生素C、番茄红素、可溶性蛋白含量降低。纳米塑料主要通过导致番茄氧化胁迫，影响番茄光合作用，元素积累以及水分利用效率，从而影响番茄产量和品质。 （4）通过对根系转录组分析发现，CKvsT4比较组共筛选到388个DEGs，其中上调差异表达基因247个，下调差异表达基因141个。分析发现，信号转导、合成和代谢途径的改变可能是纳米塑料影响番茄生长的主要原因，KEGG主要富集在MAPK信号通路、植物?病原体相互作用、苯丙素生物合成、倍半萜和三萜类生物合成、植物激素信号转导等途径。
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