兩種微塑料對生菜生長及生理特性的影響

摘要：為探究聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）兩種微塑料對生菜生長及生理特性的影響，以生菜（意大利生菜333）為供試材料進行水培試驗，設(shè)置對照（CK）、3個PE水平（0.1、0.5、1.0 g·L-1）、3個PP水平（0.1、0.5、1.0g·L-1）共7個處理，PE和PP粒徑均為13 μm，測定了生菜生物量、根系形態(tài)參數(shù)、光合參數(shù)、葉片和根系超微結(jié)構(gòu)以及抗氧化能力等相關(guān)指標。試驗結(jié)果表明：微塑料脅迫下，生菜的干質(zhì)量顯著降低了9.6%-65.4%，根體積顯著減少了18.3%- 50.2%，光合參數(shù)先升高了20.5%后降低40.4%，葉綠素a和類胡蘿卜素含量也顯著降低了26.1%和29.9%。從葉片和根系的超微結(jié)構(gòu)來看，生菜葉片葉綠體及根系細胞膜、細胞壁均遭受到兩種微塑料不同程度的破壞。與CK相比，生菜超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD），過氧化氫酶（CAT）和抗壞血酸過氧化物酶（APX）活性分別增加了3.0-15.0倍、24.8%-1 64.0%、2.8-12.0倍和3.5-8.1倍，丙二醛（MDA）和抗壞血酸（ASA）含量增加了1.2-18.9倍和7.2%-10.1%。微塑料對生菜葉片和根系細胞有明顯毒害作用，其可破壞葉肉細胞葉綠體，導致生菜葉片的光合參數(shù)及光合色素含量降低，同時也抑制了根系的生長發(fā)育，降低了其生物量。另外，試驗表明生菜抗氧化系統(tǒng)對兩種微塑料均產(chǎn)生了響應(yīng)。

關(guān)鍵詞：生菜；微塑料；根系形態(tài)；光合色素；抗氧化系統(tǒng)；超微結(jié)構(gòu)

中圖分類號：X173;X53;S636.2 文獻標志碼：A 文章編號：1672-2043（2024）08-1698-12 doi：10.11654/jaes.2023-0872

塑料因具有化學性質(zhì)穩(wěn)定、制造工藝簡單、成本較低等特點，在社會生活的各個領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，例如化工、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等行業(yè)。由于塑料的大量制造和相對落后的處理機制，大量塑料進入到環(huán)境中。進入環(huán)境中的塑料經(jīng)過物理、化學等分解過程，形成不同粒徑的塑料碎片和顆粒，造成環(huán)境污染，影響人體健康。其中，微塑料（Micropiastics，MPs），即粒徑小于5 mm的塑料碎片或顆粒，作為土壤中一種新型污染物，受到社會廣泛的關(guān)注。微塑料分布極廣且難以降解，可能會在土壤環(huán)境中穩(wěn)定存在幾個世紀，對土壤環(huán)境構(gòu)成了極大的威脅。我國作為塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)和應(yīng)用大國，不同類型的土壤中均已檢測到微塑料，且形態(tài)各異，來源廣泛。土壤微塑料含量為0.1%被確定為微塑料污染上限問；土壤微塑料主要來源于農(nóng)用塑料薄膜殘留物、污泥和污水灌溉、城市垃圾以及大氣沉降等。

微塑料顆?？梢员恢参锔滴?，進而改變植物的根系性狀、養(yǎng)分吸收過程，影響植物的生長發(fā)育。研究表明，微塑料能夠通過影響作物根系發(fā)育、抑制光合速率、影響葉綠素含量和抗氧化酶活性等方面，對大豆、花生、番茄、小麥、玉米等作物產(chǎn)生毒害效應(yīng)，影響根系發(fā)育和幼苗生長，并降低其產(chǎn)量和品質(zhì)。但是，現(xiàn)有研究多關(guān)注于微塑料對作物根系發(fā)育、光合特性、抗氧化系統(tǒng)等單一方面的影響，對微塑料產(chǎn)生的生理毒害效應(yīng)缺乏系統(tǒng)的研究。而且，微塑料的植物毒害效果受其濃度、粒徑和種類的綜合影響，其毒害機理尚不完全清楚，尤其是從植物微觀結(jié)構(gòu)角度解釋微塑料的毒害機理尚少有報道。

聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）是土壤微塑料的常見聚合物類型，在環(huán)境中廣泛存在。生菜作為菊科萵苣屬一年或兩年生的草本植物，是世界上食用最廣泛的蔬菜作物之一。本試驗通過營養(yǎng)液培養(yǎng)的方式，測定了不同類型、不同濃度的微塑料對生菜根系形態(tài)、光合參數(shù)、抗氧化酶活性、抗氧化物質(zhì)含量及組織超微結(jié)構(gòu)等指標的影響，系統(tǒng)研究了兩種微塑料對生菜的生理毒害效應(yīng)，為深入解析植物對環(huán)境微塑料脅迫的響應(yīng)機理，進一步評價微塑料對人體健康的潛在風險提供了理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試生菜品種為意大利生菜333，購自河南省鄭州市鄭東花卉市場。

供試營養(yǎng)液為改良的霍格蘭營養(yǎng)液，其配方為：6.0 mmol· L-1 KNO3，4.0 mmol·L-1 Ca （NO3）2·4H2O， 2.0 mmol·L-1 MgSO4·7H2O，1.0 mmol·L-1NaH2PO4·2H2O， 100 μmol·L-1 EDTA-Fe， 46 μmol·L-1H3BO3，9.0 μmol·L-1 MnCl2·4H2O， 0.8 μmol·L-1 ZnSO4·7H2O，0.3 μmol·L-1 CuSO4·5H2O和0.09 μmol·L-1Na2MoO4·2H2O。

1.2 試驗設(shè)計

參考Hasan等的塑料試驗水平設(shè)置，本試驗設(shè)對照（CK）、3個PE水平（0.1、0.5、1.0 g·L-1）和3個PP水平（0.1、0.5、1.0 g·L-1）共7個處理，即CK，PE0.1、PE0.5、PE10，PP0.1、PP0.5、PP1.0，每個處理3次重復。PE和PP粒徑均為13 μm，且均為純聚合物，購于東莞市華創(chuàng)塑化有限公司。參考連家攀等的方法進行微塑料懸浮液制備，稱取100 g微塑料于燒杯中，加入去離子水，并添加1 mL吐溫20（即聚氧乙烯失水山梨醇單月桂酸酯）加速溶解，用鋁箔紙覆蓋燒杯口，最后定容于1 L容量瓶，在室溫下超聲（400 w，40 KHz）30 min，使微塑料均勻懸浮，分散于水溶液備用。每次使用前需超聲10 min。

將生菜種子用20%的H2O2消毒30 min后，用去離子水多次沖洗以去除種子表面殘留的H2O2，然后將種子均勻播撒在育苗盤上，置于恒溫箱（溫度25℃，濕度70%）進行避光培養(yǎng)。當生菜第二片真葉完全展開后，選擇大小一致的6株生菜轉(zhuǎn)移到2L營養(yǎng)液中進行培養(yǎng)。生菜在1/4營養(yǎng)液中培養(yǎng)兩周，然后在1/2營養(yǎng)液中培養(yǎng)一周，最后在含有微塑料的全營養(yǎng)液中培養(yǎng)直至收獲。培養(yǎng)期間每3d更換1次營養(yǎng)液。試驗于光照培養(yǎng)室進行，其溫度為25-28℃，光照時間12 h，濕度60%，光照強度419 μmol·m-2·s-1。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 樣品前處理

生菜生長28 d后，將2株生菜根部置于2 mmol·L-1 MES溶液中浸泡30 min；然后將根系和葉片置于烘箱，105℃殺青30 min后65℃烘至恒質(zhì)量，測定干質(zhì)量。另取1株生菜測定根系形態(tài)參數(shù)，剩余3株生菜樣品立即用液氮冷凍，儲存于-80℃冰箱，用于各項生理指標測定。

1.3.2 根系形態(tài)參數(shù)的測定

參照Nie等的方法，采用根系掃描儀（V700PHOTO，Epson，日本）測定根長、根表面積和根體積。

1.3.3 光合參數(shù)的測定

參照Shi等的方法，選擇生菜第3片完全展開的葉片，采用便攜式光合速率測定儀（LI-6400，Li-Cor，美國）測定凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、胞間二氧化碳濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr），測定時間為上午9：00-11：00。

1.3.4 葉綠素含量的測定

參照Jing等的方法，稱取新鮮葉片0.100 0 g放入研缽中，加入少量石英砂及2 mL 80%丙酮，研磨勻漿，再加5 mL 80%丙酮，繼續(xù)研磨，最終全部轉(zhuǎn)移至25 mL棕色容量瓶中，用80%丙酮定容至25 mL，搖勻，過濾。分別在波長663、646 nm和470 nm處測定吸光值。

1.3.5 葉片和根系的超微結(jié)構(gòu)

基于生菜生長發(fā)育情況，選取CK以及PE和P1處理下長勢最差（1.0 g·L-1濃度水平）的生菜各1株，用去離子水將生菜第3片葉和根系沖洗干凈，從距離主根根尖2 cm處取0.5 cm長度的根，葉片取中上部，避開葉脈，將其切成約2 mm×2 mm的方形薄片。將取好的組織快速放入2.5%戊二醛固定液中，用脫脂棉將組織塞進固定液內(nèi)，防止漂浮。室溫放置2h后轉(zhuǎn)入4℃冰箱保存。測定時依次進行脫水、滲透、包埋、烘干、切片和染色，最后在透射電子顯微鏡（HT7700，Hitachi，日本）下進行觀察。

1.3.6 抗氧化酶活性的測定

稱取葉片和根系0.100 0 g放入4℃預(yù)冷的研缽中，加入預(yù)冷的1 mL提取液，研磨至勻漿，在4℃下，8 000 g離心10 min，上清液即酶液，采用試劑盒（蘇州科銘生物技術(shù)公司）和自動分析酶標記儀（Spectra．Max．Molecular Devices，美國）測定超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）和抗壞血酸過氧化物酶（APX）的活件。

1.3.7 丙二醛和抗壞血酸含量的測定

丙二醛（MDA）采用硫代巴比妥酸法測定：稱取鮮樣0.500 0 g放人預(yù)冷的研缽中，加入5 mL 5%的三氯乙酸，研磨后轉(zhuǎn)移至10 mL離心管，3 000 r·min-1離心20 min。取2 mL上清液加入等體積0.6%（m/V）的硫代巴比妥酸（TBA）溶液，沸水浴上反應(yīng)30 min，冷卻后3 000 r·min-1離心10 min，上清液分別于450、532 nm及600 nm波長下讀取吸光值。

抗壞血酸（ASA）含量采用2，2-二聯(lián)吡啶法測定：稱取鮮樣0.500 0 g放入預(yù)冷研缽，加入7 mL 10%的三氯乙酸研磨至勻漿，10 000 g離心10 min。取0.2 mL上清液，依次加入0.4 mL 75 mmol·L-1的NaH2PO4溶液、0.4 mL 10%的偏磷酸、0.4 mL 4%的2，2-二聯(lián)吡啶以及0.2 mL 3%的FeCl3。37℃反應(yīng)th，測定525 nm處的吸光值，根據(jù)標準曲線得到樣品ASA的含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 26.0和Excel 2022軟件進行處理和統(tǒng)計分析，采用LSD法進行多重比較，采用Origin 2021軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 兩種微塑料對生菜不同部位干質(zhì)量的影響

如圖1所示，與CK相比，3個濃度的PE顯著降低生菜葉片和根系干質(zhì)量，其降幅分別為45.0%-56.1%和40.2%- 53.1%，且在PE0.5處理下達到最低值；3個濃度的PP顯著降低生菜葉片和根系干質(zhì)量，其降幅分別為9.6%-65.4%和52.5%-60.9%，且在PP1.0處理下達到最低值。生菜葉片和根系干質(zhì)量在PE和PP不同濃度處理之間以及相同濃度PE和PP處理之間均無顯著差異。

2.2 兩種微塑料對生菜根系形態(tài)參數(shù)的影響

從圖2分析可知，與CK處理相比，PP0.1處理顯著升高生菜全根長，其增幅為10.5%，其余各處理顯著降低生菜全根長，其降幅為6.8% -61.4%；在0.1 g·L-1和0.5 g·L-1水平下，PP處理下的全根長顯著高于PE處理，但在1.0 g·L-1水平下，PP處理下的全根長顯著低于PE處理。PE處理對生菜主根長無顯著影響，PP1.0處理顯著降低生菜主根長，其降幅為32.4%。PE1.0處理生菜根表面積顯著降低，降幅為4.7%-19.1%；PP1.0處理生菜根表面積顯著降低，降幅為2.3%-42.9%；在1.0 g·L-1水平下，PP處理下的生菜根表面積顯著低于PE處理。3個濃度的PE均顯著降低生菜根體積，降幅為23.6% - 50.2%，且在PE0.1處理下達到最低值；3個濃度的PP處理均顯著降低生菜根體積，降幅為18.3%-49.1%，在PP1.0處理下達到最低值；在0.1 g·L-1水平下，PE處理下生菜根體積顯著低于PP處理。

2.3 兩種微塑料對生菜光合參數(shù)的影響

由圖3分析可知，與CK相比，PE1.0處理下，生菜凈光合速率顯著降低了27.5%。而3個濃度的PP處理均顯著降低了生菜凈光合速率，降幅為12.8%-27.9%。在0.1 g·L-1和0.5 g.L-1水平下，PP處理的生菜凈光合速率顯著低于PE處理。PE0.1處理下，生菜蒸騰速率提高了20.5%，PE1.0處理下，生菜蒸騰速率顯著降低了3 6.0%；PP0.5和PP1.0處理顯著降低了生菜蒸騰速率；在0.5 g·L-1水平下，PP處理的生菜蒸騰速率顯著低于PE處理。

PE處理對生菜胞間CO2濃度無顯著影響。PP1.0處理下生菜胞間CO2濃度顯著降低了40.1%；在1.0g·L-1水平下，PP處理下生菜胞間CO2濃度顯著低于PE處理。PE0.1處理下，生菜氣孔導度最高，較CK提高了40.4%，PE和PP處理對生菜氣孔導度無顯著影響。

PE處理下，生菜凈光合速率、蒸騰速率、胞間CO2濃度和氣孔導度均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。

2.4 兩種微塑料對生菜光合色素的影響

由圖4分析可知，與CK相比，PE處理下生菜葉綠素。含量有所下降，但未達到顯著水平；PP1.0處理顯著降低了生菜葉片葉綠素。含量，降幅為26.1%。PE和PP處理對生菜葉片葉綠素b含量和葉綠素總量無顯著影響。PE0.1、PP0.1和PP1.0處理顯著降低了生菜葉片類胡蘿卜素含量，降幅為22.3%-29.9%。在1.0 g·L-1水平下，PP處理下的類胡蘿卜素含量顯著低于PE處理。

2.5 兩種微塑料對生菜超微結(jié)構(gòu)的影響

從圖5分析可知，CK處理下的生菜根系細胞的細胞壁、細胞膜光滑，無質(zhì)壁分離現(xiàn)象，細胞核完整，核內(nèi)染色質(zhì)分布均勻，各細胞器排列整齊；PE1.0處理下的根系細胞壁出現(xiàn)皺縮，細胞核增大，細胞器破碎；PP1.0處理下的根系細胞膜出現(xiàn)破裂，細胞壁粗糙，核質(zhì)溢出，細胞內(nèi)出現(xiàn)較多沉積物。CK處理下的生菜葉片細胞葉綠體結(jié)構(gòu)清晰，呈現(xiàn)長橢圓形狀，分布于細胞邊緣，緊貼細胞壁，其內(nèi)部基質(zhì)分布均勻，幾乎不含淀粉粒；PE1.0處理下的葉片細胞壁增厚，葉綠體嚴重變形，邊緣不平整，其內(nèi)部基質(zhì)變淺，出現(xiàn)淀粉粒；PP1.0處理下的葉片細胞壁粗糙，出現(xiàn)質(zhì)壁分離的現(xiàn)象，葉綠體呈現(xiàn)梭形，其中的淀粉粒數(shù)量增多且體積變大。

2.6 兩種微塑料對生菜抗氧化酶的影響

從圖6分析可知，與CK相比，PE1.0處理下，生菜葉片SOD活性顯著提高了6.9倍；PP1.0處理下，生菜葉片SOD活性顯著提高了15.0倍；在1.0 g·L-1水平下，PP處理下生菜葉片SOD活性顯著高于PE處理。PE0.5處理下，生菜根系SOD活性顯著降低了79.7%；PP0.1處理下，生菜根系SOD活性顯著降低了95.6%；而PP1.0處理下，生菜根系SOD活性顯著提高了3.0倍；在1.0 g·L-1水平下，PP處理下生菜根系SOD活性顯著高于PE處理。

PE0.1處理下，生菜葉片POD活性顯著降低了43.6%；而PE0.5和PE1.0處理顯著提高了生菜葉片POD活性，增幅為62.7%-112.0%；PP0.1處理下，生菜葉片POD活性顯著降低了29.2%；而PP0.5和PP1.0處理顯著提高了生菜葉片POD活性，增幅為162.0%-164.0%。PE0.1和PE1.0處理顯著提高了生菜根系POD活性，增幅為24.8%-36.8%：PP0.5處理下，生菜根系POD活性顯著提高了52.7%；在0.5 g·L-1水平下，PP處理下生菜根系POD活性顯著高于PE處理。

PE1.0處理下，生菜葉片CAT活性顯著提高7.3倍；PP0.5和PP1.0處理顯著提高生菜葉片CAT活性，增幅為3.8-5.0倍；在0.5 g·L-1水平下，PP處理下生菜葉片CAT活性顯著高于PE處理；在1.0 g·L-1水平下，PE處理下生菜葉片CAT活性顯著高于PP處理。PE0.5和PE1.0處理顯著提高生菜根系CAT活性，增幅為3.0-12.7倍；PP0.1和PP1.0處理顯著提高生菜根系CAT活性，增幅為2.8-12.0倍。在0.5 g·L-1水平下，PE處理下生菜根系CAT活性顯著高于PP處理。

PE0.5和PE1.0處理顯著降低了生菜葉片APX活性，降幅為5 7.9%- 73.5%；3個濃度的PP處理均顯著降低生菜葉片APX活性，降幅為18.2%-46.2%；在0.5g·L-1和1.0 g·L水平下，PP處理下生菜葉片APX活性均高于PE處理。3個濃度的PE處理均顯著提高生菜根系A(chǔ)PX活性，增幅為3.5-5.1倍；PP0.5和PP1.0處理顯著提高生菜根系A(chǔ)PX活性，增幅為4.1- 8.1倍；在0.1 g·L-1水平下，PE處理下生菜根系A(chǔ)PX活性顯著低于PP處理；在1.0 g·L-1水平下，PP處理下生菜根系A(chǔ)PX活性顯著高于PE處理。

2.7 兩種微塑料對生菜MDA、ASA的影響

從圖7分析可知，與CK相比，PE0.1和PE1.0處理顯著增加了生菜葉片MDA含量，增幅為1.70-18.9倍；3個濃度的PP處理均顯著提高了生菜葉片MDA含量，增幅為5.0-21.0倍。PE和PP處理下，生菜根系MDA含量均顯著提高，增幅為1.2-8.3倍。3個相同濃度水平下，PP處理下生菜葉片MDA含量均顯著高于PE處理；而PP處理下生菜根系MDA含量均顯著低于PE處理。

PE0.5和PP0.5處理生菜葉片ASA含量均顯著提高，增加了9.7%- 12.3%；PP0.1和PP1.0處理顯著降低生菜葉片ASA含量，降低了6.9%-21.2%；在0.1 g·L-1和1.0 g·L-1水平下，PP處理下生菜葉片ASA含量顯著低于PE處理。PE0.1處理下，生菜根系A(chǔ)SA含量顯著提高了7.2%；PP0.5處理下，生菜根系A(chǔ)SA含量顯著提高了10.1%；而PP1.0處理下，生菜根系A(chǔ)SA含量顯著降低了9.1%。在0.5 g·L-1水平下，PE處理下生菜根系A(chǔ)SA含量顯著低于PP處理。

3 討論

3.1 兩種微塑料抑制了生菜的生長發(fā)育

根系是植物適應(yīng)環(huán)境條件的重要器官，外界環(huán)境的改變可直接影響根系生長，進而改變植物體內(nèi)的養(yǎng)分運輸和物質(zhì)合成。微塑料可被植物根系直接吸收進入植物體，對植物生長產(chǎn)生影響，直接體現(xiàn)為根系和地上部的生長發(fā)育受到抑制。微塑料會降低植物根系水通道蛋白活性，從而降低根系生物量。本試驗結(jié)果表明，PE和PP在1.0 g·L-1水平下顯著降低生菜根系全根長、根表面積和根體積（圖2），這與劉玲等的研究結(jié)果一致。而本試驗中，0.5 g·L-1 PE處理下生菜葉片和根系干質(zhì)量最低，這與Wang等的研究結(jié)果相似，推測可能是由于生菜對微塑料的種類和濃度的敏感度不同，導致生菜干質(zhì)量對0.5 g·L-1PE處理敏感性更高，毒害作用更強。崔遠遠等的研究指出，在塑料脅迫下，植物會通過構(gòu)建不同的根系構(gòu)型來適應(yīng)環(huán)境。同時微塑料可誘導根系分泌物的形成，加速根系活性氧的積累，改變根表皮細胞的形態(tài)，導致根尖成熟區(qū)膨脹，根系損傷加劇。另外，微塑料顆粒會附著在植物根系上，阻塞其細胞壁上的空隙，進而影響根系對水分和礦質(zhì)養(yǎng)分的吸收，導致植物地上部生長發(fā)育受到抑制。研究表明，聚乙烯微塑料會抑制玉米幼苗生長。栗敏等指出不同濃度的微塑料脅迫下，西紅柿和辣椒的幼苗生長均受到不同程度的影響。本試驗結(jié)果表明，PE和PP 3個濃度均顯著降低生菜葉片干質(zhì)量（圖1），說明兩種微塑料抑制了生菜葉片的生長發(fā)育。

3.2 兩種微塑料破壞生菜葉肉細胞結(jié)構(gòu)進而抑制葉片光合作用

完整的細胞結(jié)構(gòu)對于完成正常的生理功能至關(guān)重要。逆境條件下，植物葉片的伸展和結(jié)構(gòu)組分會受到影響，從而嚴重影響新葉的展開速度，造成葉片功能受損；植物的細胞器會出現(xiàn)不同程度的損傷。本試驗中，CK處理下生長的生菜葉肉細胞葉綠體結(jié)構(gòu)完整，葉綠素分布均勻（圖3），因此生菜能夠完成正常的光合作用，高效地將光能轉(zhuǎn)化為化學能，積累在生菜體內(nèi)。而1.0 g·L-1微塑料條件下的生菜葉片葉綠體形狀不規(guī)則，這可能是由于細胞內(nèi)滲透壓的改變和細胞內(nèi)H2O2過量積累，導致膜蛋白結(jié)構(gòu)和功能遭到破壞。當微塑料不斷在細胞膜積累時，生菜葉綠體會脫離細胞膜以緩解微塑料脅迫對其造成的損傷。同時，微塑料脅迫下葉肉細胞內(nèi)部淀粉粒明顯變大且數(shù)量增多，主要由于淀粉的水解和向外運輸受到阻礙。另外，在微塑料脅迫下，生菜根系細胞的細胞壁、細胞膜、細胞核等細胞器出現(xiàn)明顯的毒害癥狀，且PP處理比PE處理的毒害效果更強（圖5）。這可能是由于根尖頂端分生組織高度多孔，PE和PP均會被吸附于根尖；但是由于不同的物理作用力，如顆粒表面效應(yīng)、布朗運動、范德華力等，PP在根表聚集程度更大，且化學穩(wěn)定性更強。植物在遭受外界脅迫時，根尖細胞膜表面積擴大，根表皮細胞吸收和儲存物質(zhì)的能力增強，甚至具備傳遞細胞的特性，從而降低了外界脅迫對其吸收和運輸能力的影響。

植物通過光合作用進行有機物的合成，進而為植物生長提供能量，光合色素能反映光合作用的強弱。研究表明，外界環(huán)境脅迫會降低植物葉綠素含量，因為葉片水分運輸障礙造成葉綠素合成受阻，并導致葉綠素加速分解。類胡蘿卜素在光合作用的中心有著非常重要的作用，參與光合作用的能量傳遞過程。研究表明，微塑料會堵塞植物的毛孔，阻礙葉綠素的合成。本試驗結(jié)果表明，1.0 g·L-1的微塑料處理降低生菜葉綠素。和類胡蘿卜素含量（圖4）；同時，也能顯著降低生菜凈光合速率、蒸騰速率、胞間CO2濃度和氣孔導度（圖3）。植物受到外界脅迫時，葉片水分散失和水勢下降，導致蒸騰速率下降，氣孔導度的降低也會導致葉片對CO2的捕獲能力下降，同時，細胞內(nèi)光合作用相關(guān)的酶活性降低而導致物質(zhì)轉(zhuǎn)化受阻，最終引起光合速率降低。因此，1.0 g·L-1的微塑料處理會抑制生菜的光合作用（圖3），進而造成生菜葉片的光合參數(shù)和光合色素含量顯著降低。

3.3 生菜抗氧化系統(tǒng)對兩種微塑料的響應(yīng)

植物在遭受逆境脅迫時，體內(nèi)的代謝活動出現(xiàn)紊亂，并且會產(chǎn)生大量的活性氧（ROS），引起脂質(zhì)過氧化。植物體內(nèi)抗氧化機制分為兩種：一種是酶促系統(tǒng)，包括SOD、POD、CAT、APX等抗氧化酶類；另一種是通過非酶促物質(zhì)MDA、ASA等抑制ROS的產(chǎn)生。本試驗結(jié)果表明，1.0 g·L-1的微塑料處理下，生菜葉片SOD、POD和CAT活性及根系CAT和APX活性顯著提高（圖6），葉片和根系MDA含量也顯著提高（圖7），而生菜葉片中APX活性和ASA含量顯著降低，表明生菜的抗氧化系統(tǒng)對兩種微塑料脅迫產(chǎn)生了響應(yīng)。Li等的研究報道指出，1%的聚氯乙烯微塑料能夠顯著提高生菜體內(nèi)SOD的活性，這與本研究結(jié)果一致。郭冰林等指出小白菜葉片抗氧化酶活性隨著聚苯乙烯微塑料濃度升高，呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢。而Xu等的研究顯示，不同粒徑的聚苯乙烯微塑料可以顯著提高大豆根系的SOD活性。關(guān)于微塑料對植物體內(nèi)抗氧化指標的影響各不相同，其主要與微塑料的類型、粒徑、濃度、供試作物品種和栽培方式等有關(guān)。

4 結(jié)論

（1）PE在0.5 g·L-1水平下和PP在1.0 g·L-1水平下，抑制生菜根系正常的生長發(fā)育，進而降低其生物量。

（2）PE和PP在1.0 g·L-1水平下對生菜葉片和根系均產(chǎn)生毒害效應(yīng)，完整的根系細胞結(jié)構(gòu)遭受破壞，同時葉肉細胞的葉綠體也遭到破壞，造成生菜光合作用受阻，降低了生菜葉片的光合參數(shù)及光合色素含量。此外，為緩解微塑料的毒害作用，生菜體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)均產(chǎn)生應(yīng)激響應(yīng)。

基金項目：國家重點研發(fā)計劃項目（202IYFD1700900）；河南省自然科學基金面上項目（222300420464）；河南省高等學校重點科研項目（24A210010）