Roden til mikroplast i planter

I løbet af det sidste årti, forskere har kæmpet for at forstå virkningerne af mikroplast. Med nedbrydningen af ​​plastikflasker, vask af verdens syv milliarder fleecejakker, eller mikroperlerne i ansigtsrens, mikroplastik hober sig op. Hvordan de påvirker levende ting som planter er stadig uklart.

I jord, plast har potentiale til at give problemer på det kemiske niveau. Som en magnetisk attraktion, forurenende stoffer kan binde sig til plastik, resulterer i giftig ophobning. Forurenende stoffer kan også få en gratis tur på plastik og potentielt trænge ind i planter. Men først, forskere skal vide, om mikroplastik – eller deres endnu mindre afkom kaldet nanoplastik – kan komme ind i planteceller i første omgang.

Her er nogle gode nyheder:det gør de ikke, ifølge en nylig undersøgelse fra Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) og Washington State University (WSU). Imidlertid, mikroplastik ophobes på røddernes spidser, hvilket kunne love godt for fremtidig oprydning af forurenede miljøer, men ikke godt til rodafgrøder, som gulerødder.

Trojansk hest til mikroplastik i planter

Mikroplast er et globalt problem. Der er fundet partikler i alle jordens hjørner - fra fjerntliggende bjergtoppe til havets dybder. I løbet af det seneste årti, Størstedelen af ​​mikroplastikforskningen har rettet sig mod vandmiljøer, hvilket er ironisk, fordi der er fundet mere mikroplast på landjorden.

"For at forstå problemer med nano- og mikroplast i planter, vi er nødt til virkelig at forstå, hvad der sker på det kemiske og cellulære niveau, " sagde undersøgelsens medforfatter Carolyn Pearce, en geokemiker ved PNNL med en fælles ansættelse i WSU's Department of Crop and Soil Sciences.

Som en giftig trojansk hest, mikroplast kan fungere som varme lommer til transport af forurenende stoffer. De binder med og ophober jordforurenende stoffer, såsom langlivede polychlorerede biphenyler (PCB'er). PCB er blevet forbundet med kræft - produktion blev forbudt i 1970, men de dvæler stadig i miljøet. Resultatet? En potentiel gratis tur ind i organismer og, måske, op i fødekæden.

Det første skridt til at teste den giftige trojanske hest-teori er at se, om mikroplastik overhovedet kan trænge ind i planteceller i første omgang. "Vi så på, hvor de kunne samle sig på planter, hvilke materialer der vedhæftes, og hvordan de koncentrerer sig, " sagde Pearce.

Størrelsen betyder noget, når det kommer til mikroplast i planter

Ikke alt mikroplast er skabt lige. De kan være så store som et viskelæder eller så små som en bakterie. Nanoplast er bittesmå og er 100 gange mindre end en plantecelle. I den størrelse det er let at forestille sig, hvordan planter kunne absorbere plastikpartikler, men der er størrelsesgrænser for, hvad der passerer gennem cellevægge.

Generelt, sunde voksne planter absorberer kun materialer på 3-4 nanometer i størrelse, som er endnu mindre end en virus. Nogle undersøgelser har vist, at planter kan absorbere nanopartikler, der er 10-12 gange større end det, op til 40-50 nanometer. Mens små partikler passerer igennem, det store spørgsmål er - gør plastik?

Så frø (og et par mikroplastikperler)

For at teste spørgsmålet, forskere fokuserede på to typer planter:Arabidopsis og blød hvid hvede. Arabidopsis er som laboratoriet i den plantebiologiske verden. Det er et almindeligt studeret ukrudt relateret til sennep, med en kort livscyklus. Blød hvid hvede dyrkes i hele det nordvestlige Stillehav og bruges i asiatiske nudler og kiks.

Forskerne plantede frø på petriskåle indeholdende agar blandet med to forskellige størrelser af mikro- og nanoplastiske perler. En størrelse var virusstørrelse, mens den anden var 25 gange større. Efter at have ladet frøene vokse i 5-12 dage, forskere brugte et specialiseret mikroskop til at tage billeder i tværsnit af planterødderne, giver dem mulighed for at se rodceller fra alle vinkler.

"Vi brugte et konfokalmikroskop på EMSL, det miljømolekylære laboratorium, som er blevet brugt til at se på dyrevæv, såsom lungevæv. Jeg troede det kunne bruges til planter, " sagde Stephen Taylor, en PNNL postdoc jordforsker og undersøgelsens hovedforfatter. Han udførte forskningen, mens han fik sin ph.d. gennem WSU-PNNL Distinguished Graduate Research Program. "Så vidt vi ved, det er første gang, denne teknik er blevet brugt til at lede efter plastik i planteceller."

Nogle gode nyheder midt i 2020

Ingen mikroplastikperler af nogen af ​​størrelserne blev absorberet af levende vævsceller i nogen plantearter.

"Vi så plastik ophobe sig omkring rodhættecellerne, og nogle langs overfladen op ad roden. Men, vi så ingen tegn på mikroplastikperler inde i cellestrukturerne, eller mellem cellerne, " sagde Taylor. Cap-cellerne beskytter de følsomme, voksende dele af rødder, er kortvarige, og bliver fældet ofte. Bundlinje - absorption er ikke et problem, men tilknytning til rødderne kan være. Dette kan potentielt være et problem for rodafgrøder som gulerødder, kartofler, eller rødbeder.

Udover at hjælpe forskere med at lære mere om, hvorvidt planter absorberer plastikpartikler, resultaterne har også potentielle miljøanvendelser.

"Mikroplast er et problem, der ikke forsvinder, " sagde Pearce. Man forestiller sig yderligere forskning, spurgte hun:"Hvis vi viser, at plastikken samler sig på rodspidsen, Måske kunne vi bruge planter til at fjerne plastik i andre økosystemer?"

Resultaterne kan også have anvendelser til at skabe mere miljøvenlig plast. "Vi kunne også bruge disse oplysninger til at fremstille plastik, der ikke kan absorberes af planter og dyr, " hun sagde.

Der er fordele ved at vide, hvad mikroplast gør, eller ikke, blive optaget af levende ting.

"Ultimativt, dette vil hjælpe videnskabsmænd til bedre at forstå vendepunktet for, hvor der er en indvirkning på planter og økosystemer, " sagde Pearce.

"Polystyren nano- og mikroplastikakkumulering ved Arabidopsis og hvederodsceller, men ingen beviser for optagelse i rødder" blev offentliggjort i Miljøvidenskab:Nano .