Mikroplastik und Nanokunststoffe haben in letzter Zeit viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen ihre schädlichen Wirkungen auf Wasser- und Meeresumwelt. Mikroplastik und Nanoplastik können entweder absichtlich für die Verwendung in bestimmten Produkten hergestellt werden oder durch Abbau oder größere Kunststoffe entstehen. Obwohl Anstrengungen unternommen werden, um die absichtliche Herstellung von Mikroplastik und Nanoplastik zu reduzieren, stellt die weit verbreitete Verwendung größerer Kunststoffe immer noch eine bedeutende Quelle für deren Eintrag in die Umwelt dar.

Hinzu kommt, dass wenig über die Auswirkungen von Mikro- und Nanoplastik auf die terrestrische Umwelt und die dort wachsenden Pflanzen bekannt ist. Dies ist sowohl bei der Betrachtung von Bedrohungen für die aktuelle Artenvielfalt von Pflanzen von Interesse, als auch bei der Betrachtung möglicher schädlicher Auswirkungen auf wichtige Nahrungspflanzen und der möglichen Einführung von Mikroplastik und Nanoplastik in die Lebensmittelversorgung. Um die möglichen Auswirkungen von Nanoplastik-Kontaminanten auf das Pflanzenwachstum in terrestrischen Umgebungen hervorzuheben, haben Xiao-Dong Sun und Kollegen in ihrem jüngsten Artikel in Natur Nanotechnologie Bewertung der Auswirkungen von zwei verschiedenen Nanokunststoffen auf das Wachstum von Arabidopsis und untersuchen, ob diese Kunststoffe von den Pflanzen aufgenommen werden.

Sun und Kollegen verwenden zwei Arten von Nanokunststoffen: einen mit positiver Oberflächenladung und einen mit negativer Oberflächenladung. Beim Mischen mit Erde oder Wachstumsmedium hatten sowohl positive als auch negative Nanopartikel nachteilige Auswirkungen auf das Wachstum von Arabidopsis über eine Reihe von Konzentrationen. Als das Wachstum der Primärwurzeln gemessen wurde, stellten die Autoren fest, dass das positiv geladene Nanoplastik das Wurzelwachstum schädlicher war als das negativ geladene Nanoplastik. Eine genauere Untersuchung ergab, dass beide Nanokunststoffe in einigen Teilen der Wurzel eine Zellschwellung sowie in mehreren Bereichen der Wurzel eine kürzere Zelllänge verursachten.

Um zu verstehen, wie Nanokunststoffe diese Pflanzenwachstumsdefekte hervorrufen können, analysierten Sun und Kollegen Veränderungen in der Genexpression, wenn die Pflanzen Nanokunststoffen ausgesetzt wurden. In Übereinstimmung mit ihrem größeren Einfluss auf das Pflanzenwachstum hatten die positiv geladenen Nanokunststoffe eine größere Wirkung auf die Genexpression als die negativ geladenen Nanokunststoffe. Die positiv geladenen Nanokunststoffe verursachten insbesondere eine Hochregulierung von Genen, die mit der Synthese von Pigmenten verbunden sind, von denen bekannt ist, dass sie vor reaktiven Sauerstoffspezies schützen, die häufig in Pflanzen produziert werden, die Stress ausgesetzt sind. In Übereinstimmung damit berichten die Autoren von einer Akkumulation von Wasserstoffperoxid in Wurzelspitzen und Wurzelreifungszonen in Pflanzen, die entweder positiv oder negativ geladenen Nanokunststoffen ausgesetzt waren.

Nanoplastik kann sich also zumindest im Versuchsaufbau von Sun und Kollegen negativ auf das Pflanzenwachstum auswirken. Die Autoren untersuchten auch, ob diese Nanokunststoffe von den aufgenommen werden können Arabidopsis Pflanzen, oder ob sie schädliche Wirkungen allein dadurch ausübten, dass sie sich im umgebenden Boden befanden. Unter Verwendung von fluoreszierend markierten Nanokunststoffen stellten die Autoren fest, dass beide Nanokunststoffe bis zu einem gewissen Grad von Pflanzenwurzeln aufgenommen zu werden schienen. Weitere elektronenmikroskopische Arbeiten zeigten auch, dass Nanoplastikpartikel in Wurzelepidermiszellen und im Lumen des Xylems gefunden werden konnten.

Wie Sun und Kollegen einräumen, gelten die in dieser Studie verwendeten Nanokunststoffe und Bedingungen nicht unbedingt für die unterschiedlichen Umgebungen, in denen Pflanzen wachsen, und für die Art von Nanokunststoffen, denen sie begegnen können. Es ist jedoch ein wichtiger Hinweis darauf, dass wir zumindest theoretisch Grund zur Sorge über die Auswirkungen von Nanoplastik auf die terrestrische Umwelt und die darin lebenden Organismen haben. Die Ergebnisse dieser Studie weisen auch darauf hin, dass es zumindest theoretisch möglich ist, dass Nanoplastik in wichtigen Nahrungspflanzen vorhanden sein könnte. Weitere Arbeiten sind daher erforderlich, um festzustellen, inwieweit Nanokunststoffe Pflanzen in natürlichen Umgebungen beeinträchtigen und wie besorgt wir über ihre Auswirkungen auf Land und Wasser sein sollten.