微塑料（MPs）构成了一个新兴的环境威胁，因其对生态系统稳定性和人类健康的负面影响，已引起广泛关注，成为全球关注的焦点。由于薄膜覆盖、废水灌溉、有机肥料、农药和城市垃圾倾倒等因素，农田生态系统已成为MPs的重要汇集地。MPs具有独特的聚合物组成和复杂性质，包括有毒的化学添加剂、较大的比表面积、强耐降解性和对有机污染物的高吸附能力，这些特性对植物的生长和发育产生了重要影响。锌（Zn）作为一种微量营养素，在植物生长和发育过程中起着至关重要的作用。然而，由于不利的土壤条件和不当的耕作实践，土壤Zn缺乏已成为一个重要的非生物胁迫因素，影响了全球超过49%的耕地。低Zn胁迫通常会导致植物光合作用被抑制，从而使植物生长受阻，表现为节间缩短、叶片变小、叶脉间黄化、成熟延迟，甚至组织坏死。尽管许多研究探讨了土壤低Zn胁迫对植物生长的影响，但目前尚不确定农田生态系统中大量积累的MPs是否会改变植物对低Zn胁迫的光合作用响应，这严重阻碍了我们对植物在自然生境中可能面临的复合胁迫的全面理解及有效应对。

中国环境科学研究院檀文炳团队以易受MPs污染和低Zn胁迫双重影响的苹果砧木湖北海棠（Malus hupehensis (Pamp.) Rehd）为研究对象，通过盆栽实验和¹³C稳定同位素示踪技术，研究了MPs污染和低Zn胁迫对湖北海棠幼苗生长、光合生理和叶绿素荧光特性以及光合产物合成和分配的联合影响。研究结果表明，与对照组（未受MPs污染及低Zn胁迫）相比，MPs污染和低Zn胁迫的单独及联合效应均显著降低了幼苗的生物量、气体交换参数、碳水化合物代谢酶活性以及包括Fv/Fm、ΦPSII、ETR和qp在内的光合参数。此外，在MPs污染和低Zn胁迫的联合影响下，植物根生物量的抑制作用（响应比= -0.42）比MPs污染（响应比= -0.26）或低Zn胁迫（响应比= -0.37）单一处理下更为显著。随机森林分析结果显示，MPs通过抑制叶绿素荧光参数（Fv/Fm和ΦPSII）进一步增强了低Zn胁迫下对植物光合作用（Pn和Gs）的抑制。此外，¹³C同位素示踪结果表明，与对照组相比，MPs污染和低Zn胁迫及其联合处理下，湖北海棠幼苗根部¹³C积累和分配率降低，而叶片中的¹³C分配率则更高。总之，MPs的加入加剧了低Zn胁迫对光合参数的抑制，削弱了叶片碳同化能力，阻碍了光合产物在叶片中的合成及其向根部的运输，从而进一步抑制了根系生长。本研究揭示了MPs污染与低Zn胁迫对陆生植物的联合压力，深化了对潜在生态风险的理解，并为制定有效的减缓措施提供了科学依据，以保护植物生态系统。

该研究成果发表在期刊Emerging Contaminants上。

Graphical Abstract

文章信息

Microplastics aggravate zinc deficiency-induced inhibition of physiological-biochemical characteristics in apple rootstock Malus hupehensis (Pamp.) Rehd seedlings

Haoyan Xiao, Hanxia Yu, Wenbing Tan, Adam Frew, Wei Jiang, Yusen Wu, Cheng Wang, Beidou Xi

Emerg. Contam. Volume 11, 2025, 100421

https://doi.org/10.1016/j.emcon.2024.100421

第一作者简介

肖好燕，福建师范大学生态学博士，师从国家杰青获得者黄志群研究员。2023年在澳大利亚西悉尼大学访问。主要研究方向是土壤温室气体（N2O）排放及微生物机制、植物功能性状、植物生理等。以第一作者和共同作者在国内外生态环境领域权威期刊Plant Physiology and Biochemistry、Environmental Research、Journal of Environmental Sciences、Environmental Science: Processes & Impacts、Geoderma、Ecotoxicology and Environmental Safety、应用生态学报、生态学报等期刊发表论文十余篇。获得“国家留学基金委（CSC）公派奖学金”、“国家奖学金”等多项荣誉称号。曾被东南卫视《新闻启示录》、《龙岩TV》等科普栏目采访。

共同第一作者简介

余涵霞，女，福建福州人，广东省农业科学院植物保护研究所助理研究员，福建师范大学博士。主要从事除草剂抗性机理、土壤氮循环微生物和植物生理生态研究等。发表学术论文30多篇，其中以第一作者在New Phytologist、Geoderma、Biological Invasions、Environmental Research、Journal of Environmental Sciences、Plant Physiology and Biochemistry、Ecology and Evolution、微生物学报、热带亚热带植物学报、生物安全学报等期刊发表论文10多篇。SCI论文他引300余次，获选SCI封面论文1次；H-Index指数为9。入选New Plant Protection青年编委。

期刊简介

Emerging Contaminants是世界领先的研究解决由新兴污染物引起的环境污染问题及其解决方案的期刊，该刊入选2020年中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊项目。

Emerging Contaminants所有文章将经过严格的同行评审，一经收录将发表在月活用户超过1700万的ScienceDirect平台，供领域内的学者、及全球读者免费阅读、下载及引用。

目前，期刊已被ESCI、Scopus、DOAJ等数据库收录。

主编：余刚 教授

北京师范大学珠海校区

环境与生态前沿交叉研究院

研究领域：持久性有机污染物的环境行为和控制技术、水的物理化学处理技术、水环境修复技术等方面的研究工作

主编：Stuart Harrad 教授

University of Birmingham

研究领域：持久性有机污染物的人体暴露评估、室内污染的意义、利用持久性有机污染物的特性洞察其来源及环境归宿

推荐阅读

• Emerging Contaminants颁发2023年度优秀论文奖

• Emerging Contaminants 2022年度高被引文章免费下载

• 绿色批量制备碳磷共掺杂三维海胆型二氧化钛用于提高对甲氧苄啶的降解和矿化性能

• 玩具中的塑化剂和铅对儿童健康的影响