日前，中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所海洋藻類(lèi)種質(zhì)創(chuàng)制與利用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在納米塑料生態(tài)毒理領(lǐng)域取得重要突破，相關(guān)研究成果發(fā)表于《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》。該研究首次揭示了環(huán)境相關(guān)濃度納米塑料對(duì)球形棕囊藻的促進(jìn)作用，并預(yù)測(cè)2060年全球海區(qū)微塑料污染將導(dǎo)致棕囊藻爆發(fā)風(fēng)險(xiǎn)顯著上升。

球形棕囊藻作為引發(fā)赤潮的主要藻種之一，其異常增殖常導(dǎo)致海洋生態(tài)系統(tǒng)失衡。此前，大多數(shù)研究集中在高濃度納米塑料對(duì)藻類(lèi)的生理和分子毒理機(jī)制，而忽略了環(huán)境相關(guān)濃度對(duì)赤潮爆發(fā)的影響。該團(tuán)隊(duì)首次將研究視角轉(zhuǎn)向?qū)嶋H海洋環(huán)境中0.01-10毫克/升的低濃度納米塑料的影響，填補(bǔ)了這一研究空白。

研究團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)了室內(nèi)模擬裝置與膠州灣原位培養(yǎng)系統(tǒng)，系統(tǒng)評(píng)估了納米塑料對(duì)藻類(lèi)生物量、囊體形成、光合效率及多糖分泌等關(guān)鍵生理指標(biāo)的調(diào)控作用，為研究納米塑料對(duì)藻類(lèi)的影響提供了新的方法學(xué)參考。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，室內(nèi)培養(yǎng)時(shí)，納米塑料暴露可使球形棕囊藻囊體直徑最大增加接53%，囊體密度最大增加接近76%。這種促進(jìn)作用與藻細(xì)胞多糖合成代謝的激活密切相關(guān)——納米塑料處理組胞外多糖含量較對(duì)照組顯著升高，而多糖正是囊體結(jié)構(gòu)形成的關(guān)鍵基質(zhì)。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)整合全球4071個(gè)海洋微塑料監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)構(gòu)建預(yù)測(cè)模型，結(jié)果顯示：忽略其它環(huán)境因素的影響，按當(dāng)前納米塑料污染趨勢(shì)，2060年由于全球微塑料污染而導(dǎo)致棕囊藻囊體細(xì)胞數(shù)量最高增至接近80%，赤潮爆發(fā)頻率與規(guī)模將顯著增長(zhǎng)。

在分子機(jī)制層面，轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)納米塑料暴露導(dǎo)致藻細(xì)胞中N-糖原合成相關(guān)基因表達(dá)顯著增加。能量代謝組學(xué)進(jìn)一步揭示，納米塑料通過(guò)上調(diào)己糖激酶、磷酸葡萄糖變位酶等關(guān)鍵酶活性，顯著增強(qiáng)藻細(xì)胞糖酵解途徑通量，促使多糖前體物質(zhì)UDPG（尿苷二磷酸葡萄糖）的積累。這種代謝重編程為囊體大規(guī)模形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

"這項(xiàng)研究突破了傳統(tǒng)毒理學(xué)研究的濃度框架，首次在環(huán)境真實(shí)濃度下揭示納米塑料的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。"論文通訊作者、黃海水產(chǎn)研究所研究員葉乃好指出，"赤潮防控需將納米塑料污染納入監(jiān)測(cè)體系，建議加強(qiáng)近海微塑料治理與藻類(lèi)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的協(xié)同管理。"

團(tuán)隊(duì)已著手開(kāi)展納米塑料與營(yíng)養(yǎng)鹽協(xié)同作用機(jī)制研究，為海洋生態(tài)災(zāi)害預(yù)警提供科學(xué)依據(jù)。

據(jù)世界自然基金會(huì)報(bào)告，全球每年約有800萬(wàn)噸塑料垃圾進(jìn)入海洋，其中粒徑小于100nm的納米級(jí)塑料因其強(qiáng)穿透性和生物累積性，正成為海洋污染研究的新焦點(diǎn)。本研究首次將納米塑料污染與典型赤潮藻種動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)，為評(píng)估新型污染物生態(tài)效應(yīng)提供了方法學(xué)參考。

論文相關(guān)信息：

https://doi.org/10.1021/acs.est.5c02570.