Under det senaste decenniet, forskare har försökt att förstå effekterna av mikroplast. Med nedbrytningen av plastflaskor, tvätta världens sju miljarder fleecejackor, eller mikropärlorna i ansiktsrengöringsmedel, mikroplaster hopar sig. Hur de påverkar levande varelser som växter är fortfarande oklart.

I jord, plaster har potential att orsaka problem på kemisk nivå. Som en magnetisk attraktion, föroreningar kan binda till plast, vilket resulterar i ackumulering av giftiga ämnen. Föroreningar kan också haka på en gratis resa på plast och potentiellt ta sig in i växter. Men först, forskare måste veta om mikroplaster – eller deras ännu mindre avkomma som kallas nanoplaster – kan komma in i växtceller i första hand.

Här är några goda nyheter:det gör de inte, enligt en ny studie från Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) och Washington State University (WSU). Dock, mikroplast samlas på rötternas spetsar, vilket skulle kunna lova gott för framtida sanering av förorenade miljöer, men inte bra för rotfrukter, som morötter.

Trojansk häst för mikroplast i växter

Mikroplast är en global fråga. Partiklar har hittats i alla hörn av jorden - från avlägsna bergstoppar till havets djup. Under det senaste decenniet, huvuddelen av mikroplastforskningen har snedställts mot vattenmiljöer, vilket är ironiskt eftersom mer mikroplast har hittats på land.

"För att förstå problem med nano- och mikroplaster i växter, vi måste verkligen förstå vad som händer på kemisk och cellulär nivå, " sade studiens medförfattare Carolyn Pearce, en geokemist vid PNNL med en gemensam anställning vid WSU:s institution för gröda och markvetenskap.

Som en giftig trojansk häst, mikroplast kan fungera som varma fickor för föroreningstransport. De binder med och ackumulerar jordföroreningar, såsom långlivade polyklorerade bifenyler (PCB). PCB har kopplats till cancer - produktion förbjöds 1970, men de dröjer sig fortfarande kvar i miljön. Resultatet? En potentiell friresa in i organismer och, kanske, upp i näringskedjan.

Det första steget för att testa teorin om den giftiga trojanska hästen är att se om mikroplaster ens kan komma in i växtceller från början. "Vi tittade på var de kunde samlas på växter, vilka material fäster, och hur de koncentrerar sig, sa Pearce.

Storleken har betydelse när det kommer till mikroplast i växter

Alla mikroplaster skapas inte lika. De kan vara stora som ett suddgummi eller så små som en bakterie. Nanoplaster är små och är 100 gånger mindre än en växtcell. I den storleken, det är lätt att föreställa sig hur växter kunde absorbera plastpartiklar, men det finns storleksgränser för vad som passerar genom cellväggar.

Rent generellt, friska vuxna växter absorberar bara material som är 3–4 nanometer stora, som är ännu mindre än ett virus. Vissa studier har visat att växter kan absorbera nanopartiklar som är 10–12 gånger större än så, upp till 40–50 nanometer. Medan små partiklar passerar, den stora frågan är - gör plast?

Så frön (och några mikroplastpärlor)

För att testa frågan, forskare nollställde två typer av växter:Arabidopsis och mjukt vitt vete. Arabidopsis är som labbråttan i den växtbiologiska världen. Det är ett vanligt studerat ogräs relaterat till senap, med kort livscykel. Mjukt vitt vete odlas i hela Pacific Northwest och används i asiatiska nudlar och kex.

Forskarna sådde frön på petriskålar innehållande agar blandat med två olika storlekar av mikro- och nanoplastpärlor. En storlek var virusstorlek, medan den andra var 25 gånger större. Efter att ha låtit fröna växa i 5–12 dagar, forskare använde ett specialiserat mikroskop för att ta tvärsnittsbilder av växtrötterna, så att de kan se rotceller från alla vinklar.

"Vi använde ett konfokalmikroskop på EMSL, the Environmental Molecular Sciences Laboratory, som har använts för att titta på djurvävnader, såsom lungvävnad. Jag tänkte att den kunde användas till växter, sa Stephen Taylor, en PNNL postdoktoral markforskare och studiens huvudförfattare. Han genomförde forskningen samtidigt som han tog sin doktorsexamen. genom WSU-PNNL Distinguished Graduate Research Program. "Så vitt vi vet, det är första gången den här tekniken har använts för att leta efter plast i växtceller."

Några goda nyheter under 2020

Inga mikroplastpärlor av någondera storleken absorberades av några levande vävnadsceller i någon växtart.

"Vi såg plastansamling runt rotkåpscellerna, och några längs ytan uppåt roten. Men, vi såg inga bevis på mikroplastpärlor inuti cellstrukturerna, eller mellan cellerna, " sa Taylor. Cap-cellerna skyddar de känsliga, växande delar av rötter, är kortlivade, och fälls ofta. Summa summarum - absorption är inte ett problem, men fäste vid rötterna kan vara. Detta kan potentiellt vara ett problem för rotgrödor som morötter, potatisar, eller rödbetor.

Förutom att hjälpa forskare att lära sig mer om huruvida växter absorberar plastpartiklar, resultaten har också potentiella miljötillämpningar.

"Mikroplast är ett problem som inte försvinner, " sa Pearce. Jag föreställer mig ytterligare forskning, frågade hon:"Om vi ​​visar att plasten samlas på rotspetsen, kanske vi kan använda växter för att ta bort plast i andra ekosystem?"

Fynden kan också ha tillämpningar för att skapa mer miljövänlig plast. "Vi skulle också kunna använda denna information för att tillverka plast som inte kan absorberas av växter och djur, " Hon sa.

Det finns fördelar med att veta vad mikroplast gör, eller inte, bli absorberad av levande varelser.

"I sista hand, Detta kommer att hjälpa forskare att bättre förstå vändpunkten för var det finns en påverkan på växter och ekosystem, sa Pearce.

"Polystyren nano- och mikroplastackumulering vid Arabidopsis och veterotkapselceller, men inga bevis för upptag i rötter" publicerades i Miljövetenskap:Nano .