Het is bekend dat microplasticvervuiling een negatieve invloed heeft op de ontkieming van zaden en de groei van zaailingen. Hoewel sommige onderzoeken de effecten van microplastics op de ontkieming van zaden hebben aangetoond, bleef de impact van microplastics op de interne biologische activiteit van zaden onbekend. Nu heeft een groep onderzoekers biospeckle optische coherentietomografie gebruikt om te onthullen dat microplastics de interne activiteit in linzenzaden tijdens het ontkiemen aanzienlijk belemmeren en in latere stadia tot groeiachterstand kunnen leiden.

Microplastics zijn kleine stukjes plastic met een diameter van minder dan 5 mm. Er zijn twee soorten microplastics:primair en secundair. Alle plastic deeltjes die al 5 mm of kleiner zijn voordat ze in het milieu terechtkomen, worden beschouwd als primaire microplastics. Ze komen voor in cosmetica, textiel, wasmiddelen en toiletartikelen. Aan de andere kant worden secundaire microplastics gevormd wanneer grotere plastic producten zoals flessen, containers, visnetten, de plastic mulch die wordt gebruikt voor de landbouw en plastic zakken in kleinere stukjes uiteenvallen als gevolg van natuurlijke verwering.

De afgelopen decennia is vervuiling door microplastics wereldwijd een belangrijke bron van zorg geworden. Door hun toegenomen gebruik en een gebrek aan goed afvalbeheer, hopen microplastics zich in een alarmerend tempo op in ecosystemen, wat een ernstige bedreiging vormt voor zowel planten, dieren als mensen.

Net als menselijke lichamen, hebben planten een methode om voedingsstoffen die door hun wortels worden opgepikt, naar andere delen van hun lichaam te transporteren. Ontwikkelende planten kunnen microplastics opnemen via scheuren in hun jonge wortels. Deze kunnen dan langs het xyleem (dat deel uitmaakt van het "distributiesysteem" van de plant) naar de eetbare delen van de plant reizen. De laatste tijd zijn er microplastics gevonden in veel gewone groenten en fruit en zelfs in keukenzout.

Als we begrijpen hoe microplastics via de voedselketen kunnen worden verspreid, rijst een belangrijke vraag:hoe beïnvloeden deze microplastics de planten die ze opnemen? Een team van onderzoekers probeerde dit te onderzoeken, te beginnen met de vroegste levensfase van een plant:ontkieming van zaden.

Het team, bestaande uit Prof. Uma Maheswari Rajagopalan van het Shibaura Institute of Technology (SIT), en Prof. Hirofumi Kadono samen met zijn Ph.D. studenten, Y. Sanath K. De Silva en Li Danyang van Saitama University, Japan, onderzochten de effecten van microplastics op de ontkieming van linzenzaden en de groei van zaailingen, waarbij ze zich richtten op hoe deze verontreinigende stoffen de interne activiteit van een zaadje beïnvloeden. Ze gebruikten biospeckle optische coherentietomografie (bOCT) - een techniek die ze hadden voorgesteld en waarvan ze vervolgens hadden bewezen dat ze de interne activiteit van planten nauwkeurig aantoonde - om hun waarnemingen uit te voeren, waarvan de details werden gepubliceerd in het tijdschrift Chemosphere .

De onderzoekers stelden linzenzaden zeven dagen bloot aan verschillende concentraties polyethyleenmicroplastics (PEMP's), waarbij bOCT-waarnemingen werden genoteerd om 0, 6, 12 en 24 uur. De bevindingen van bOCT werden vervolgens vergeleken met biologische parameters van kieming en groei, evenals antioxidatieve enzymactiviteit.

Hun bevindingen waren veelbelovend. Na slechts 6 uur toonden bOCT-gegevens aan dat de met PEMP's behandelde zaden een aanzienlijke afname van de interne activiteit hadden, wat de schadelijke effecten van microplastics op hun ontkieming en daaropvolgende plantengroei aantoont. Er werd ook een toename in antioxidatieve enzymactiviteiten waargenomen. De studie merkte op dat wanneer de PEMP-concentratie werd verhoogd, de daling van de interne activiteit meer uitgesproken was, wat wijst op een dosisafhankelijk effect van PEMP's op linzenzaden en -zaailingen.

"Onze bevindingen toonden voor het eerst aan dat microplastics de interne activiteit van zaden tijdens het ontkiemen belemmeren. Dit komt waarschijnlijk door de fysieke blokkering van de poriën, wat leidt tot groeiachterstand in latere stadia", zegt prof. Rajagopalan.

Hun unieke benadering van het wijzigen van OCT, een techniek die veel wordt gebruikt op het gebied van oogheelkunde, om OCT te biospeckleeren, waarbij de ruis die in een LGO verschijnt in zijn voordeel wordt gebruikt, bleek inderdaad zeer effectief. Conventional methods, which rely on lengths and weights, take about two days of exposure to show similar results, a feat bOCT achieved within hours.

The technique can be used to effectively observe the dose-dependent effects of microplastics on seeds. "Our results highlight the potential of bOCT as a screening tool for a speedy assessment of seed quality and environmental pollution," says Prof. Rajagopalan.

In conclusion, this study shows that PEMPs negatively impact the germination of lentil seeds that, in turn, affects their growth. This result has important implications for policymaking in relation to the control and management of microplastic pollution. + Verder verkennen

Microplastics bedreigen typische afgelegen cryosferische gebieden