I en genombrottsstudie avslöjar forskare att mikroplaster kan hämma inre funktion under fröns groning, vilket leder till hämmad tillväxt i senare skeden tillsammans med en ökning av antioxidativa enzymaktiviteter. Kredit:Prof. Uma Maheshwari Rajagopalan från SIT, Japan
Det är känt att mikroplastföroreningar negativt påverkar frögroning och planttillväxt. Även om vissa studier har visat effekterna av mikroplast på fröns groning, förblev effekten av mikroplast på fröns inre biologiska aktivitet okänd. Nu har en grupp forskare använt biospeckle optisk koherenstomografi för att avslöja att mikroplaster avsevärt hindrar den inre aktiviteten i linsfrön under groning och kan leda till hämmad tillväxt i senare skeden.
Mikroplaster är små fragment av plast, mindre än 5 mm i diameter. Det finns två typer av mikroplaster:primär och sekundär. Alla plastpartiklar som redan är 5 mm i storlek eller mindre innan de kommer ut i miljön anses vara primära mikroplaster. De finns i kosmetika, textilier, skurmedel och toalettartiklar. Å andra sidan bildas sekundära mikroplaster när större plastprodukter som flaskor, behållare, fiskenät, plastkomposten som används för jordbruk och plastpåsar bryts ner i mindre bitar på grund av naturliga vittringsprocesser.
Under de senaste decennierna har mikroplastföroreningar blivit en stor källa till oro över hela världen. På grund av deras ökade användning och bristen på korrekt avfallshantering ackumuleras mikroplaster i ekosystemen i en alarmerande takt, vilket utgör ett allvarligt hot mot både växter, djur och människor.
Ungefär som människokroppar har växter en metod för att transportera näringsämnen som plockats upp av deras rötter till andra delar av kroppen. Växter under utveckling kan absorbera mikroplast genom sprickor i sina unga rötter. Dessa kan sedan färdas längs xylemet (som utgör en del av växtens "distributionssystem") till de ätbara delarna av växten. På senare tid har mikroplast hittats i många vanliga frukter och grönsaker och även i bordssalt.
När vi förstår hur mikroplaster kan distribueras genom näringskedjan, uppstår en viktig fråga:Hur påverkar dessa mikroplaster just de växter som absorberar dem? Ett team av forskare försökte undersöka detta med början i det tidigaste skedet av en växts livs-frögroning.
Teamet, bestående av Prof. Uma Maheswari Rajagopalan från Shibaura Institute of Technology (SIT), och Prof. Hirofumi Kadono tillsammans med sin Ph.D. studenter, Y. Sanath K. De Silva och Li Danyang från Saitama University, Japan, undersökte effekterna av mikroplast på linsfrögroning och planttillväxt, med fokus på hur dessa föroreningar påverkar ett frös inre aktivitet. De använde biospeckle optical coherence tomography (bOCT) – en teknik som de hade föreslagit och sedan visat sig korrekt demonstrera växternas interna aktivitet – för att utföra sina observationer, vars detaljer publicerades i tidskriften Chemosphere .
Forskarna exponerade linsfrön för olika koncentrationer av polyetenmikroplaster (PEMP) i sju dagar, med bOCT-observationer noterades vid 0, 6, 12 och 24 timmar. Fynden av bOCT jämfördes sedan med biologiska parametrar för groning och tillväxt, såväl som antioxidativ enzymaktivitet.
Deras resultat var ganska lovande. Efter bara 6 timmar visade bOCT-data att fröna som behandlats med PEMP hade en avsevärd minskning av intern aktivitet, vilket bevisade de skadliga effekterna av mikroplaster på deras groning och efterföljande växttillväxt. En ökning av antioxidativa enzymaktiviteter observerades också. Studien noterade att när PEMP-koncentrationen höjdes var minskningen i intern aktivitet mer uttalad, vilket tyder på en dosberoende effekt av PEMP på linsfrön och plantor.
"Våra fynd visade för första gången att mikroplaster hindrar frönas inre aktivitet under groning. Detta beror sannolikt på den fysiska blockeringen av porer, vilket leder till hämmad tillväxt i senare skeden", säger Prof. Rajagopalan.
Deras unika tillvägagångssätt för att modifiera OCT, en teknik som används flitigt inom oftalmologin, för att biosprickla OCT – som utnyttjar bruset som uppträder i ett OLT till sin fördel – visade sig vara mycket effektiv. Konventionella metoder, som förlitar sig på längder och vikter, tar ungefär två dagars exponering för att visa liknande resultat, en prestation bOCT som uppnås inom några timmar.
Tekniken kan användas för att effektivt observera de dosberoende effekterna av mikroplaster på frön. "Våra resultat lyfter fram potentialen hos bOCT som ett screeningverktyg för en snabb bedömning av utsädeskvalitet och miljöföroreningar", säger Prof. Rajagopalan.
Sammanfattningsvis visar denna studie att PEMP negativt påverkar grobarheten av linsfrön som i sin tur påverkar deras tillväxt. Detta resultat har viktiga konsekvenser för beslutsfattande i samband med kontroll och hantering av mikroplastföroreningar. + Utforska vidare
