由于人口增长和收入增加，全球塑料产量翻了一倍，从2000年的2.34亿吨增加到2019年的4.6亿吨，由于不合理利用，导致塑料污染成为全球环境问题。塑料在环境中经过风化、高温和机械力破损等一系列的物理化学反应，分解成粒径小于5 mm的微塑料，甚至形成粒径小于100 nm的纳米塑料。最新的研究已经发现，纳米塑料可以进入植物根内，并随蒸腾作用从根部运输到地上部。纳米塑料在植物体内的积累会直接影响植物的生长和生理代谢。纳米塑料不仅可以直接影响植物生长，还可能影响植物对环境变化的响应，如大气CO2浓度升高。大气CO2浓度升高可以通过影响作物光合作用和呼吸代谢对作物生长和产量产生积极影响，而纳米塑料作为新型土壤污染物，对作物的生长发育产生直接的影响。 

　　农田纳米塑料已成为影响作物生产的潜在因子，而大气CO2浓度升高的趋势日渐明显，二者在未来作物生长过程中都不可避免，其互作机制仍然未知。为此，中国科学院东北地理与农业生态研究所作物生理与栽培学科组以大麦为研究对象，针对纳米塑料与大气CO2浓度升高影响大麦的生理机制开展了相关研究。研究发现，纳米塑料可以被大麦根系吸收并抑制根系生长，CO2升高促进大麦根系吸收更多的纳米塑料，可能是由于根系生长旺盛，提供了更多的裂缝吸收更多的纳米塑料。纳米塑料处理使大麦根系和叶片积累过多的H2O2，扰乱了活性氧（ROS）代谢，CO2升高通过调节抗氧化酶系统可以缓解纳米塑料诱导的ROS升高。CO2升高通过减少纳米塑料处理植株的电子产生来削弱纳米塑料对光合作用的促进效应，降低大麦的同化能力。CO2升高诱导的高Ci和核心酶活性仍然促进了纳米塑料处理植株的卡尔文循环，通过影响核心酶活性而抑制纳米塑料处理植株的呼吸代谢，表现为抑制糖酵解、三羧酸循化和呼吸电子传递效率。该研究首次提供了CO2升高条件下纳米塑料对植物生理响应的全面描述，对未来研究气候变化背景下微塑料污染具有重要意义。 

　　图1. 大麦响应纳米塑料和大气CO2浓度升高的生理响应机制 

　　该研究成果以“Elevated atmospheric CO2 concentration changes the eco-physiological response of barley to polystyrene nanoplastics”为题发表于Chemical Engineering Journal上，由中科院东北地理所作物生理与栽培学科组蹇述莲、李书鑫、刘胜群（共同通讯作者）、李向楠（通讯作者）等完成，研究得到了中国科学院战略性先导科技专项（XDA28020400）、国家优秀青年自然科学基金等项目资助。 

　　论文信息如下： 

　　Jian S#, Li S#, Liu F, Liu S*, Gong L, Jiang Y, Li X*. Elevated atmospheric CO2 concentration changes the eco-physiological response of barley to polystyrene nanoplastics. Chemical Engineering Journal. 2022, 141135. 

　　文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.141135