山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花生所在微塑料影響花生-根瘤菌共生方面取得重要進(jìn)展

近日，花生所在Journal of Hazardous Materials（JCR分區(qū)1區(qū)，中科院分區(qū)1區(qū)，IF=13.6）發(fā)表了題為“Polyvinyl chloride and polybutylene adipate microplastics affect peanut and rhizobium symbiosis by interfering with multiple metabolic pathways”的研究論文。
 
　　地膜覆蓋是一項(xiàng)改善花生生長(zhǎng)環(huán)境、提高花生產(chǎn)量的栽培技術(shù)，但是隨著使用年限的延長(zhǎng)，大量微塑料如聚氯乙烯（PVC，普通地膜合成物質(zhì)）和己二酸聚丁烯（PBAT，生物降解地膜合成物質(zhì)）被釋放到環(huán)境中，這些微塑料對(duì)花生生長(zhǎng)和結(jié)瘤造成了嚴(yán)重影響。本研究主要檢測(cè)了3%（w/w）和5%（w/w）添加量的PVC（PV3，PV5）和PBAT（PB3，PB5）微塑料對(duì)花生白沙1016和慢生根瘤菌Bradyrhizobium zhanjiangense CCBAU 51778共生的影響，結(jié)果顯示PVC和PBAT微塑料處理均能夠顯著降低花生葉綠素含量和根瘤數(shù)。
 
　　轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果顯示PVC和PBAT微塑料通過影響花生黃酮生物合成途徑、異黃酮生物合成途徑、苯丙烷生物合成途徑以及生物堿合成途徑來激活植株抗逆系統(tǒng)、抑制根瘤形成并減少木質(zhì)素合成。
 
　　隨著PVC和PBAT微塑料濃度的增加（由3%增加至5%），花生抗逆性逐漸增強(qiáng)，結(jié)瘤能力逐漸降低。此外，PVC微塑料處理的花生根瘤數(shù)和葉綠素含量顯著低于PBAT微塑料處理，但差異表達(dá)基因數(shù)量卻高于PBAT微塑料處理，因此PVC微塑料對(duì)花生與根瘤菌共生的危害高于PBAT微塑料。
 
　　本研究有助于揭示微塑料對(duì)花生與根瘤菌共生的影響機(jī)制，對(duì)防治地膜污染、實(shí)現(xiàn)花生產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量綠色發(fā)展具有一定的指導(dǎo)意義。
 
　　花生所吳菊香、吳正鋒和于天一為共同第一作者，花生所吳月為通訊作者，花生所張建成、張智猛和王洪峰對(duì)該研究進(jìn)行了指導(dǎo)。該研究得到山東省自然科學(xué)基金（ZR2022QC005）和國家自然科學(xué)基金（32201446）資助。 
 
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日期：2024-06-21