納米塑料與鹽脅迫對菠菜種子和幼苗的毒性效應(yīng)

郭琳琳，劉盼，王晶晶，諶柄旭

（1.滄州師范學(xué)院生命科學(xué)系，河北 滄州 061001；2.大連大學(xué)生命健康學(xué)院，遼寧 大連 116622；3.滄州環(huán)創(chuàng)環(huán)保技術(shù)服務(wù)有限公司，河北 滄州 061001）

塑料在我們的日常生活中被廣泛使用，大約99%的塑料制品在使用后被排放到陸地環(huán)境中[1]。塑料在外界條件的作用下，可降解為粒徑<5 mm 的顆粒或碎片，即微塑料（MPs）[2]。近年來，MPs 因其分布廣、粒徑小、遷移快、難降解以及可能帶來的生態(tài)風(fēng)險等因素，已成為全球廣泛關(guān)注的環(huán)境問題。在已有的研究中，大量有關(guān)MPs污染的報道多集中在水生生態(tài)系統(tǒng)，而對土壤生態(tài)系統(tǒng)卻缺乏研究[3]。土壤生態(tài)系統(tǒng)作為人類糧食生產(chǎn)的主要載體，也是MPs的主要分布場所。環(huán)境中的MPs 通過廢水灌溉、大氣沉積、塑料地膜降解、聚合肥的施用等途徑進(jìn)入土壤，并對植物的生長發(fā)育產(chǎn)生危害，其影響直接關(guān)系到農(nóng)產(chǎn)品的安全，進(jìn)而威脅人類健康[4]。

一個微塑料顆?？梢云扑槌?014個量級以上的直徑≤100 nm 的納米塑料（NPs）顆粒[5]。Sun 等[6]的研究發(fā)現(xiàn)不同表面電荷的NPs 可以顯著降低擬南芥植物的高度和質(zhì)量，且?guī)д姷腘Ps不容易穿透植物組織，對植物生長有更顯著的影響。NPs 通過增加生菜活性氧的含量，進(jìn)一步破壞葉綠體結(jié)構(gòu)，抑制光合活性，從而降低葉綠素和類胡蘿卜素的含量[7]。也有研究發(fā)現(xiàn)，NPs 會對植物的氧化應(yīng)激產(chǎn)生影響，例如50 mg·L-1和100 mg·L-1的粒徑20 nm 的NPs 會提高過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化物酶（POD）的活性，而當(dāng)濃度為10 mg·L-1時，則不存在這種影響[5]。NPs 因粒徑小而更容易附著到生物體表面，引起更為復(fù)雜的毒理效應(yīng)，但是NPs 對植物影響的研究還非常少，需進(jìn)一步開展更為有效的研究。

另外，土壤除受到塑料污染外，還受到鹽漬化的威脅。河北東部濱海地區(qū)處在水陸交接地帶，土壤鹽漬化程度較為嚴(yán)重[8]。微量的鹽分對植物的生長代謝有一定的促進(jìn)作用，而濱海地區(qū)鹽漬土壤中鹽分較高，養(yǎng)分貧瘠，因此會抑制農(nóng)作物和植物的生命代謝過程[9]。環(huán)境中絕對意義的單一污染極少，更多的是多種污染物共同存在[10]。土壤MPs 和土壤鹽漬化作為兩類重要的污染來源，其單一作用和聯(lián)合脅迫對農(nóng)作物的影響還未見報道。

菠菜作為河北地區(qū)主要的蔬菜作物被廣泛種植，有關(guān)鹽脅迫對菠菜的影響已有較多研究，而單一MPs尤其是較小的NPs脅迫，以及其與鹽脅迫復(fù)合作用對菠菜種子萌發(fā)和幼苗生長的研究還未見報道。因此，本文以菠菜作為供試植物，以NaCl 和聚苯乙烯納米塑料（PSNPs）為研究對象，研究單一PSNPs 或NaCl以及兩者復(fù)合污染對菠菜種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，為探究共污染對農(nóng)作物的毒理學(xué)效應(yīng)以及評估NPs對土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 供試種子

供試小葉菠菜種子購于當(dāng)?shù)啬侈r(nóng)貿(mào)市場。

1.1.2 供試微塑料

單分散聚苯乙烯微球購于無錫瑞格生物技術(shù)有限責(zé)任公司，粒徑為（100±10）nm。

1.2 試驗設(shè)計

1.2.1 種子萌發(fā)實驗

選取顆粒飽滿、大小均勻、狀態(tài)良好的種子剝掉外殼，浸泡于1% H2O2溶液消毒30 min，再用蒸餾水沖洗多次，吸干表面水分后晾干備用。將10 粒菠菜種子放入鋪有紗布的直徑為9 cm 的培養(yǎng)皿中。結(jié)合我國西南部地區(qū)可耕種土壤每千克土的MPs 含量為7.1×103~4.3×104個[11]，參考Giorgetti 等[12]和黃獻(xiàn)培等[13]的研究，以及前期的預(yù)試驗結(jié)果對PSNPs 的濃度進(jìn)行設(shè)置。NaCl 濃度的設(shè)置主要參考U?gun 等[14]的研究，以及前期的預(yù)試驗結(jié)果。

單一脅迫試驗：在上述培養(yǎng)皿中分別加入2 mL濃度為200、400、800、1 600 mg·L-1的PSNPs 懸浮液；或分別加入2 mL濃度為50、100、150、200 mmol·L-1的NaCl溶液。

PSNPs-NaCl 復(fù)合污染組：在上述培養(yǎng)皿中加入2 mL PSNPs（200 mg·L-1和800 mg·L-1）及NaCl（50 mmol·L-1和150 mmol·L-1）的復(fù)合溶液。

對照組：加入2 mL蒸餾水進(jìn)行培養(yǎng)。

以上所有處理組均設(shè)置3次重復(fù)。

將處理好的培養(yǎng)皿置于人工氣候培養(yǎng)箱（RY-QH-250F，上海姚氏儀器設(shè)備廠）內(nèi)培養(yǎng)（25 ℃恒溫、光照14 h），培養(yǎng)過程中及時觀察種子萌發(fā)情況并補(bǔ)充適量的蒸餾水。

1.2.2 幼苗生長實驗

將已洗凈消毒后的菠菜種子置于鋪有紗布的培養(yǎng)皿（直徑為9 cm）中，每個培養(yǎng)皿中加入2 mL 蒸餾水以及2 mL Hoagland 營養(yǎng)液，待種子萌發(fā)后置于人工氣候培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)（25 ℃恒溫、光照14 h）。待菠菜幼苗第二片真葉展開之前，將幼苗移栽到裝有1/4 Hoagland 營養(yǎng)液的三角瓶中，放入人工氣候培養(yǎng)箱中繼續(xù)培養(yǎng)，光暗周期為12 h∶12 h，溫度23 ℃，濕度60%[15]，每3 d 更換一次培養(yǎng)液。在菠菜第三片真葉展開后，選取長勢較好且一致的幼苗分別移栽到裝有不同處理液的三角瓶中（處理組濃度設(shè)置同1.2.1，且每個處理組均設(shè)置3 次重復(fù)）繼續(xù)培養(yǎng)，每日更換培養(yǎng)液，繼續(xù)培養(yǎng)14 d后進(jìn)行各項生理指標(biāo)的測定。

1.3 測定方法

1.3.1 種子生長指標(biāo)測定

每日觀察并記錄種子的發(fā)芽數(shù)，在第7 天統(tǒng)計并計算各生長指標(biāo)，具體計算公式如下[16]：

發(fā)芽率=（7 d 內(nèi)供試種子發(fā)芽數(shù)/供試種子總數(shù)）×100%

發(fā)芽勢=（3 d內(nèi)供試種子發(fā)芽數(shù)/供試種子總數(shù))×100%

發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt（Gt為t天內(nèi)的發(fā)芽數(shù)；Dt為對應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)）

活力指數(shù)=發(fā)芽指數(shù)×胚芽長度

1.3.2 幼苗生理指標(biāo)測定

稱取新鮮健康的菠菜幼苗，低溫研磨，經(jīng)離心后，分別采用氮藍(lán)四唑法測定SOD 活性，采用愈創(chuàng)木酚法測定POD 活性，采用考馬斯亮藍(lán)G-250 染色法測定可溶性蛋白的含量[17]，采用有機(jī)溶劑浸提法提取葉綠素并用可見分光光度計（TU-1810SPC，北京普析）測定葉綠素含量[18]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用GraphPad Prism 8軟件制圖，使用SPSS 23.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，采用單因素方差分析法（ANO-VA）對不同處理組和對照組的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 PSNPs與NaCl脅迫對菠菜種子萌發(fā)的影響

2.1.1 PSNPs或NaCl單獨脅迫對菠菜種子萌發(fā)的影響

（1）對菠菜種子發(fā)芽率的影響

發(fā)芽率是衡量種子活力的重要指標(biāo)，在不同的脅迫條件下，菠菜種子均從第3 天起開始發(fā)芽。在PSNPs 單獨脅迫下（圖1），第3~7 天不同的暴露時間內(nèi)，相比于對照組，200 mg·L-1低濃度PSNPs對種子的發(fā)芽率沒有顯著影響，而400、800、1 600 mg·L-1中高濃度PSNPs脅迫均會極顯著降低菠菜種子的發(fā)芽率。在NaCl 單獨脅迫下（圖2），從第3 天至第7 天，50 mmol·L-1低濃度NaCl 脅迫對菠菜種子發(fā)芽率無顯著影響，150、200 mmol·L-1高濃度NaCl脅迫極顯著降低了菠菜種子的發(fā)芽率，而100 mmol·L-1中濃度NaCl脅迫在第3 天至第5 天對菠菜種子發(fā)芽率無顯著影響，在第6天和第7天顯著降低了種子的發(fā)芽率。

圖1 聚苯乙烯納米塑料脅迫下菠菜種子的發(fā)芽率Figure 1 Effects of PSNPs on seeds germination rate of spinach

圖2 氯化鈉脅迫下菠菜種子的發(fā)芽率Figure 2 Effects of NaCl on seeds germination rate of spinach

（2）對菠菜種子生長特征的影響

由表1可知，相比于對照組，除200 mg·L-1低濃度PSNPs 對種子的各項生長指標(biāo)無顯著影響外，400、800、1 600 mg·L-1中高濃度PSNPs 脅迫對菠菜種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均表現(xiàn)為抑制作用（P<0.05）。而NaCl單獨脅迫基本表現(xiàn)出和PSNPs相同的效應(yīng)，即低濃度50 mmol·L-1NaCl 對菠菜種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)無顯著影響，而100、150、200 mmol·L-1中高濃度脅迫對種子的3項生長指標(biāo)基本表現(xiàn)為抑制作用（P<0.05）。

表1 單一聚苯乙烯微塑料或氯化鈉脅迫對菠菜種子生長特征的影響Table 1 Effects of PSNPs or NaCl on growth of spinach seeds

2.1.2 PSNPs和NaCl復(fù)合污染對菠菜種子萌發(fā)的影響

（1）對菠菜種子發(fā)芽率的影響

由圖3 可知，相比于空白對照組，低濃度PSNPs與低濃度NaCl（PSNPs 200-NaCl 50）復(fù)合污染對菠菜種子的發(fā)芽率無顯著影響，而其余3 個復(fù)合污染組（PSNPs 800-NaCl 50、PSNPs 200-NaCl 150、PSNPs 800-NaCl 150）均會顯著降低菠菜種子的發(fā)芽率（P<0.05）。與NaCl 單獨脅迫相比，低濃度（200 mg·L-1）PSNPs 與NaCl 復(fù)合污染對種子的發(fā)芽率無顯著影響，而高濃度（800 mg·L-1）PSNPs 與NaCl 復(fù)合會在不同暴露時間內(nèi)顯著降低菠菜種子的發(fā)芽率（P<0.05），進(jìn)一步抑制種子的發(fā)芽。

圖3 聚苯乙烯納米塑料與氯化鈉復(fù)合污染條件下菠菜種子的發(fā)芽率Figure 3 Combined effects of PSNPs and NaCl on seeds germination rate of spinach

（2）對菠菜種子生長特征的影響

由表2 可知，相比于空白對照組，除低濃度PSNPs 與低濃度NaCl（PSNPs 200-NaCl 50）復(fù)合污染對菠菜種子各項生長特征無顯著影響外，其余3 個復(fù)合污染組（PSNPs 800-NaCl 50、PSNPs 200-NaCl 150、PSNPs 800-NaCl 150）均會顯著降低菠菜種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)（P<0.05）。與NaCl 單獨脅迫相比，低濃度（200 mg·L-1）PSNPs 與NaCl 復(fù)合作用下，僅PSNPs 200-NaCl 150處理組的種子活力指數(shù)顯著低于150 mmol·L-1NaCl處理組，其余復(fù)合污染條件下無顯著差異；而高濃度（800 mg·L-1）PSNPs 與NaCl復(fù)合會降低菠菜種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，進(jìn)一步抑制種子的萌發(fā)。

表2 聚苯乙烯納米塑料與氯化鈉復(fù)合污染對菠菜種子生長特征的影響Table 2 Combined effects of PSNPs and NaCl on growth characteristics of spinach seeds

2.2 PSNPs與NaCl脅迫對菠菜幼苗生長的影響

2.2.1 PSNPs或NaCl單獨脅迫對菠菜幼苗生長的影響

（1）對菠菜幼苗SOD和POD活性的影響

由圖4 可知，相比于空白對照組，200、400 mg·L-1低中濃度PSNPs 脅迫對菠菜幼苗SOD 活性無顯著影響（P>0.05），而800、1600 mg·L-1高濃度PSNPs 脅迫顯著降低菠菜幼苗SOD 的活性（P<0.05）；400、800 mg·L-1PSNPs脅迫顯著提高菠菜幼苗中POD的活性，而1 600 mg·L-1最高濃度脅迫下，POD 活性受到顯著抑制（P<0.05）。相比于空白對照組，50、100、150 mmol·L-1NaCl 單獨脅迫均會顯著提高菠菜幼苗的SOD、POD 活性（P<0.05），而最高濃度200 mmol·L-1NaCl單獨脅迫對SOD、POD活性無顯著影響。

圖4 聚苯乙烯納米塑料或氯化鈉單獨脅迫對菠菜幼苗酶活性的影響Figure 4 Effects of PSNPs or NaCl on enzyme activity of spinach seedlings

（2）對菠菜幼苗可溶性蛋白含量的影響

由圖5 可知，PSNPs 單獨脅迫對菠菜幼苗體內(nèi)可溶性蛋白的影響均表現(xiàn)為一定的促進(jìn)作用，但僅在800、1 600 mg·L-1高濃度PSNPs 脅迫條件下可溶性蛋白的含量顯著高于對照組（P<0.05）。相比于空白對照組，不同濃度的NaCl 單獨脅迫均會顯著降低可溶性蛋白的含量（P<0.05）。

圖5 聚苯乙烯納米塑料或氯化鈉單獨脅迫對菠菜幼苗可溶性蛋白的影響Figure 5 Effects of PSNPs or NaCl on soluble protein of spinach seedlings

（3）對菠菜幼苗葉綠素含量的影響

由圖6 可知，相比于空白對照組，PSNPs 或NaCl單獨脅迫對菠菜幼苗葉綠素的含量影響規(guī)律基本相同，即低濃度200 mg·L-1PSNPs 或50 mmol·L-1NaCl能夠顯著提高葉綠素的含量（P<0.05），而隨著PSNPs或NaCl 脅迫濃度的升高，菠菜幼苗的葉綠素含量逐漸下降，且葉綠素含量在400、800、1 600 mg·L-1PSNPs 濃度組和150、200 mmol·L-1NaCl 濃度組顯著低于對照組（P<0.05）。

圖6 聚苯乙烯納米塑料或氯化鈉單獨脅迫對菠菜幼苗葉綠素含量的影響Figure 6 Effects of PSNPs or NaCl on chlorophyll content of spinach seedlings

2.2.2 PSNPs和NaCl復(fù)合污染對菠菜幼苗生長的影響

由表3 可知，相比于空白對照組，低濃度200 mg·L-1PSNPs與不同濃度NaCl復(fù)合會顯著降低菠菜幼苗體內(nèi)的SOD 活性（P<0.05），對葉綠素含量無顯著影響，而高濃度800 mg·L-1PSNPs與不同濃度NaCl復(fù)合會顯著提高SOD 活性，顯著降低葉綠素的含量（P<0.05）。而不同濃度PSNPs與不同濃度NaCl復(fù)合均會提高POD 的活性，以及顯著提高可溶性蛋白的含量（P<0.05）。

表3 聚苯乙烯納米塑料與氯化鈉復(fù)合污染對菠菜幼苗生長的影響Table 3 Combined effects of PSNPs and NaCl on growth of spinach seedlings

NaCl 單獨脅迫可提高POD 的活性，而4 個PSNPs-NaCl復(fù)合污染處理組的POD活性均顯著低于同濃度NaCl 單一脅迫（P<0.05），表明PSNPs 可減弱NaCl 單獨脅迫對POD 活性的促進(jìn)作用；另外，不同復(fù)合污染處理組的可溶性蛋白含量顯著高于NaCl 單獨脅迫組（P<0.05），表明PSNPs 能夠緩解NaCl 單獨脅迫對可溶性蛋白的抑制作用。

與NaCl 單獨脅迫相比，低濃度（200 mg·L-1）PSNPs與NaCl復(fù)合顯著降低SOD的活性（P<0.05），而高濃度（800 mg·L-1）PSNPs與NaCl復(fù)合顯著提高SOD活性（P<0.05）；不同濃度PSNPs與低濃度50 mmol·L-1NaCl 復(fù)合，葉綠素的含量顯著降低（P<0.05），PSNPs能夠減弱低濃度NaCl 對幼苗葉綠素含量的增加作用，而不同濃度PSNPs與高濃度150 mmol·L-1NaCl復(fù)合顯著提高葉綠素的含量（P<0.05），PSNPs 能夠減弱高濃度NaCl 對菠菜幼苗葉綠素的抑制作用。由此可知，PSNPs 與NaCl 對菠菜幼苗的影響基本表現(xiàn)為拮抗作用。

3 討論

3.1 PSNPs與NaCl脅迫對菠菜種子萌發(fā)的影響

本研究表明，400、800、1 600 mg·L-1中高濃度PSNPs 脅迫顯著降低菠菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，抑制菠菜種子的萌發(fā)，而200 mg·L-1低濃度脅迫對種子的萌發(fā)無顯著影響。已有研究發(fā)現(xiàn)，不同濃度PSNPs 均抑制大豆種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和平均發(fā)芽速度[19]；Guo等[20]的研究發(fā)現(xiàn)，粒徑為80 nm 的PSNPs 會顯著降低鳳仙花（Im-patiens balsamina）種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢，對種子的萌發(fā)起到抑制作用。這些結(jié)果均與本文的研究結(jié)果一致。Bosker 等[21]采用50 nm 和500 nm 的綠色熒光NPs 和MPs 暴露水芹種子，發(fā)現(xiàn)8 h 后發(fā)芽率均降低，進(jìn)一步采用熒光顯微鏡觀測后發(fā)現(xiàn)，大部分NPs 和MPs會聚集在種皮的孔隙中，少部分MPs會進(jìn)入到種子的胚乳中，抑制種子對水分和營養(yǎng)物質(zhì)的吸收作用；對蠶豆的掃描電鏡結(jié)果顯示，100 nm的PSNPs會進(jìn)入到根尖內(nèi)，使根尖營養(yǎng)物質(zhì)吸收受阻[22]。這些可能是MPs抑制植物種子萌發(fā)的主要原因。

本研究中，NaCl 單獨脅迫與PSNPs 單獨脅迫對菠菜種子的萌發(fā)影響類似，即100、150、200 mmol·L-1中高濃度組顯著降低菠菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)，抑制種子的萌發(fā)，而50 mmol·L-1低濃度組對種子的萌發(fā)無顯著影響。已有的研究發(fā)現(xiàn)，NaCl 脅迫會顯著降低菠菜種子的發(fā)芽率和發(fā)芽速度[14]，降低野榆錢菠菜種子的萌發(fā)率和萌發(fā)指數(shù)[15]，上述研究結(jié)果與本研究的結(jié)論一致。而較高濃度的NaCl 抑制種子萌發(fā)的主要原因可能是其導(dǎo)致菠菜種子滲透調(diào)節(jié)紊亂、吸水率下降、胞內(nèi)離子失衡等[23]。

PSNPs 與NaCl 復(fù)合污染的研究表明，高濃度800 mg·L-1PSNPs 與NaCl 復(fù)合會進(jìn)一步降低菠菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，即加劇NaCl對種子萌發(fā)的抑制作用，而低濃度200 mg·L-1PSNPs與NaCl復(fù)合相比于NaCl單獨脅迫并未引起各指標(biāo)的顯著變化。已有的研究表明，MPs可以通過吸附作用富集金屬離子，當(dāng)二者聯(lián)合作用于生物體時，MPs 會通過增加攝入濃度、加劇組織損傷等方式增強(qiáng)金屬離子對生物體的毒性效應(yīng)[24]。例如，已有的研究發(fā)現(xiàn)，聚乙烯微塑料會加劇Cd 對小麥種子發(fā)芽的抑制作用[25]，加劇Cd對玉米的毒性[26]；粒徑為20 nm的PSNPs通過增加萊茵衣藻細(xì)胞質(zhì)膜的滲透性，使其體內(nèi)的Ag+含量增加，從而增加PSNPs 與Ag+的聯(lián)合毒性[27]。已有的研究發(fā)現(xiàn)，鹽度能夠影響MPs對有機(jī)污染物的吸附效應(yīng)，但具體機(jī)制尚不明確[28]，而有關(guān)MPs 與鹽脅迫復(fù)合污染對植物的影響尚無報道。

3.2 PSNPs與NaCl脅迫對菠菜幼苗生長的影響

SOD 和POD 是組成植物抗氧化系統(tǒng)的主要酶，二者相互協(xié)同維持植物體內(nèi)的自由基穩(wěn)態(tài)。本研究中，PSNPs 單獨脅迫下，菠菜幼苗的SOD 活性在200、400 mg·L-1中低濃度下無顯著變化，而在800、1 600 mg·L-1高濃度組顯著降低，POD 活性隨著PSNPs 濃度的增加，先逐漸升高后在最高濃度1 600 mg·L-1下顯著低于對照組。廖苑辰等[29]采用100 nm 的聚苯乙烯熒光微球暴露小麥幼苗的研究發(fā)現(xiàn)，葉片內(nèi)SOD 活性顯著低于對照組，而POD 的活性先顯著升高后降低，這與本研究的結(jié)果基本一致?？寡趸富钚缘纳呤侵参镌诘挚雇饨绛h(huán)境脅迫時產(chǎn)生的調(diào)節(jié)反應(yīng)，而活性的降低表明脅迫超出機(jī)體自身的承受范圍。已有研究發(fā)現(xiàn)，低濃度的MPs會加強(qiáng)植物體內(nèi)活性氧簇的相關(guān)酶的編碼基因，從而提高不同抗氧化酶的活性，而高濃度的MPs 會提高植物體內(nèi)的丙二醛含量，破壞機(jī)體的抗氧化酶防御系統(tǒng)，從而導(dǎo)致酶活性的降低[30]，這可能是本研究中SOD 和POD 兩種酶活性變化的主要機(jī)制之一。另外，在本研究中，NaCl 單獨脅迫會誘導(dǎo)菠菜幼苗的SOD 和POD 活性。已有的研究發(fā)現(xiàn)，NaCl 脅迫會誘導(dǎo)紅葉石楠幼葉SOD 活性升高，而抑制POD 的活性[31]，單獨NaCl 脅迫小麥幼苗6 d，SOD活性升高而POD 活性降低[32]，上述結(jié)果與本研究一致，表明菠菜幼苗主要通過提高SOD 和POD 的活性調(diào)節(jié)鹽脅迫作用后機(jī)體的生理變化。

可溶性蛋白含量也是植物參與外界脅迫的重要指標(biāo)之一，其參與機(jī)體的滲透調(diào)節(jié)。本研究中，PSNPs 單獨脅迫能夠增加菠菜幼苗體內(nèi)可溶性蛋白的含量，且在800、1 600 mg·L-1高濃度處理組含量顯著升高。已有研究發(fā)現(xiàn)，5 μm 聚苯乙烯熒光微球脅迫會提高小麥葉片可溶性蛋白的含量[26]，這與本研究結(jié)果一致。而高濃度PSNPs 單獨脅迫引起可溶性蛋白含量的顯著升高，這可能與對應(yīng)濃度下SOD 活性降低引起機(jī)體的抗氧化防御機(jī)制有關(guān)。另外，在本研究中，NaCl 單獨脅迫會降低菠菜幼苗的可溶性蛋白含量。已有研究表明，低濃度NaCl 脅迫可促進(jìn)植物可溶性蛋白的合成以適應(yīng)鹽環(huán)境，但隨著NaCl 濃度的增加，脅迫達(dá)到一定程度時，可溶性蛋白的合成受到嚴(yán)重抑制[33]。周峰等[34]的研究發(fā)現(xiàn)，5~20 mmol·L-1低濃度NaCl 可促進(jìn)菠菜幼苗可溶性蛋白的合成，當(dāng)NaCl 濃度大于30 mmol·L-1時，菠菜幼苗的可溶性蛋白含量開始明顯下降；另外，鹽脅迫也會降低黃瓜、紫松果菊、千屈菜幼苗內(nèi)的可溶性蛋白含量[33，35-36]，這與本研究的結(jié)果一致。

外源物質(zhì)可以通過改變植物體內(nèi)葉綠素的含量進(jìn)一步影響光合作用。本研究中，200 mg·L-1低濃度PSNPs 單獨脅迫引起葉綠素含量升高，而隨著PSNPs濃度的升高，葉綠素含量顯著降低。廖苑辰等[29]的研究發(fā)現(xiàn)，低濃度的聚苯乙烯熒光微球能夠提高小麥幼苗葉綠素含量，隨著聚苯乙烯暴露濃度的升高，葉綠素含量逐漸降低；張晨等[37]采用聚苯乙烯微塑料暴露沉水植物黑藻，低濃度50 mg·L-1MPs 會引起黑藻體內(nèi)葉綠素含量增加，隨著暴露濃度增加葉綠素含量逐漸降低并顯著低于對照組；Liu 等[38]采用聚乙烯微塑料暴露小麥幼苗，其體內(nèi)葉綠素的含量也表現(xiàn)為先升高后降低的規(guī)律，這些結(jié)果與本研究一致。已有的研究發(fā)現(xiàn)，低濃度碳納米管能夠提升水稻葉綠素含量的原因主要與該濃度微塑料能夠促進(jìn)葉片的生長有關(guān)[39]，這也是本研究中低濃度PNSPs 提高葉綠素含量的可能原因之一。而高濃度的PNSPs 降低葉綠素含量的主要機(jī)制可能是高濃度暴露會提高植物體內(nèi)的ROS 含量，破壞葉綠體結(jié)構(gòu)，從而降低葉綠素的含量[7]。另外，也有研究發(fā)現(xiàn)，50 nm 和500 nm 的聚苯乙烯熒光顆粒暴露于維管植物紫萍后，并未引起紫萍體內(nèi)葉綠素含量的顯著變化[40]；Lian 等[7]采用粒徑為93.6 nm 的PSNPs 暴露生菜幼苗，幼苗葉綠素含量降低。以上結(jié)果與本研究并不一致，這可能與不同植物種類，以及所采用的PSNPs的粒徑、形狀和自身所含添加劑的差異有關(guān)[41]。另外，在本研究中，低濃度NaCl單獨脅迫提升菠菜幼苗的葉綠素含量，中高濃度NaCl顯著降低葉綠素的含量，這與前人的研究結(jié)果一致[42-44]。

PSNPs 與NaCl 復(fù) 合污 染的 研究 表明，PSNPs 與NaCl 對菠菜幼苗POD、可溶性蛋白、葉綠素的影響基本表現(xiàn)為拮抗作用。已有的研究發(fā)現(xiàn)，聚苯乙烯微塑料會減弱Pb 對水稻幼苗根系POD 的抑制作用[45]，能夠緩解Cu 和Cd 對小麥幼苗葉綠素的抑制作用[46]，聚苯乙烯微塑料與上述金屬離子之間表現(xiàn)為拮抗作用，這些與本文的研究結(jié)果相一致。另外，本研究中低濃度PSNPs 會抑制NaCl 對SOD 的誘導(dǎo)作用，二者表現(xiàn)為拮抗效應(yīng)，而高濃度PSNPs 會進(jìn)一步加強(qiáng)NaCl 的誘導(dǎo)，二者表現(xiàn)為協(xié)同效應(yīng)。已有的研究發(fā)現(xiàn)，低濃度的MPs會緩解As對水稻幼苗葉片中SOD 的抑制作用，MPs與As發(fā)揮拮抗效應(yīng)，而高濃度MPs會加劇As對SOD 的抑制，二者發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)[47]，這與本研究的結(jié)果一致。原因是由于MPs 對金屬離子具有吸附作用，低濃度的PSNPs可能攜帶Na+浮于培養(yǎng)液上，或占據(jù)幼苗根系Na+的吸附位點，從而降低了菠菜幼苗對NaCl 的利用度，而高濃度的PSNPs 可以攜帶更多的Na+進(jìn)入植物體內(nèi)發(fā)揮協(xié)同作用[48]。不同濃度的PSNPs 與不同濃度的NaCl 復(fù)合對幼苗不同指標(biāo)的影響存在一定差異，因此推測PSNPs對鹽脅迫條件下植物的影響機(jī)理較為復(fù)雜，還有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

（1）單獨的PSNPs脅迫對菠菜種子的影響為降低其發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，抑制種子的萌發(fā)；單獨的PSNPs 脅迫對菠菜幼苗的影響為抑制SOD的活性，提高可溶性蛋白的含量，低、中濃度提高POD 的活性，最高濃度抑制POD 活性，最低濃度提高葉綠素的含量，中、高濃度抑制葉綠素的合成。

（2）單獨的NaCl 脅迫抑制菠菜種子的萌發(fā)，誘導(dǎo)菠菜幼苗SOD和POD活性升高，降低可溶性蛋白的含量，對葉綠素的影響表現(xiàn)為“低促高抑”的作用規(guī)律。

（3）PSNPs 會加劇NaCl 對菠菜種子萌發(fā)的抑制作用，二者表現(xiàn)為協(xié)同作用；而二者復(fù)合對菠菜幼苗的影響表現(xiàn)為拮抗作用。