近日，西部（重庆）科学城种质创制大科学中心茶树团队在Journal of Hazardous Materials在线发表最新研究论文：Integrated physiological, transcriptomic, and metabolic analysis reveals the effects of nanoplastics exposure on tea plants。该研究首次系统探讨了纳米级聚苯乙烯（PS-NPs）暴露对茶树生长的影响及其内在生理与分子机制。通过水培实验，结合生理指标测定、扫描电镜（SEM）、激光共聚焦显微镜（LSCM）、转录组学和代谢组学等多维度分析手段，揭示了PS-NPs在茶树体内的吸收、转运规律及其引发的系列响应。研究发现，50纳米粒径的PS-NPs能被茶树根系吸收，并通过维管系统向上运输，在茎、叶柄乃至嫩芽等代谢活跃的组织中积累，且呈现浓度依赖性。

研究发现， PS-NPs暴露下，茶树根系伸长受抑制、根系活力下降，以及根皮层和中柱木质化程度显著增强。地上部则在高浓度（400和600 mg/L）PS-NPs处理下出现叶片黄化、萎蔫现象。PS-NPs暴露抑制叶片光合作用，如叶绿素a和b含量降低，光系统II的最大光化学效率（Fv/Fm）、表观电子传递速率（ETR）、光化学猝灭系数（qP）等关键光合参数下降。虽然气孔形态（如孔径、密度）未发生显著变化，但气孔导度（Gs）和蒸腾速率（E）均降低，暗示PS-NPs可能在维管系统造成堵塞，影响水分运输。PS-NPs暴露诱导了活性氧（ROS）的积累，触发了茶树的氧化应激响应，抗氧化酶系统（如超氧化物歧化酶SOD、过氧化物酶POD）活性发生改变，非酶抗氧化剂还原型谷胱甘肽（GSH）含量显著上升。

研究整合转录组和代谢组学分析，进一步揭示了茶树响应PS-NPs的核心分子通路。在根系和叶片中，苯丙烷生物合成和类黄酮生物合成途径均被显著激活，与木质化相关的基因表达上调，同时，类黄酮途径中的关键基因也呈现上调，并伴随槲皮素（叶片）和杨梅素（根系）等具有强抗氧化活性的类黄酮物质的积累。这表明茶树通过强化细胞壁（木质化）和合成抗氧化次级代谢物（类黄酮）来协同应对PS-NPs胁迫。此外，谷胱甘肽代谢途径在叶片中显著富集，多个谷胱甘肽S-转移酶（GST）基因和ABC转运蛋白基因表达发生变化，提示谷胱甘肽介导的解毒过程及后续的液泡区隔化在茶树解毒中发挥重要作用。植物激素信号转导途径也受到干扰，吲哚乙酸（IAA）和脱落酸（ABA）含量升高，茉莉酸（JA）含量下降，反映了激素网络参与调控了茶树对PS-NPs的适应性反应。研究还鉴定出一系列PS-NPs响应的关键基因，包括编码转录因子（如AP2/ERF, WRKY, NAC）、细胞壁相关蛋白（如木葡聚糖内转葡糖基酶/水解酶）、泛素-蛋白酶体系统组分以及可能的表观调控因子（如DNA/RNA甲基转移酶）的基因，为进一步解析茶树抗性机制提供了候选靶点。

该研究为评估纳米塑料对茶园生态系统的潜在风险及保障茶叶安全生产提供了重要的理论依据和见解，也为创制高抗广适茶树种质资源以应对未来环境气候变化提供了丰富的基因资源和理论支撑。

硕士研究生邵会焮为论文第一作者，团队岳川副教授和曹红利博士后为论文共同通讯作者。西部（重庆）科学城种质创制大科学中心/西南大学食品科学学院为第一完成单位。研究工作获得国家重点研发计划等项目支持。