中国科学院生态环境研究中心谭志强团队EST｜纳米生物炭可有效缓解抗生素复合污染导致的水稻光合损伤

背景：抗生素复合污染对作物光合作用的影响日益受到关注，但复合污染下作物光合系统的损伤机制及调控策略目前仍不清晰。研究目的：本研究以水稻幼苗为模式植物，选取四环素（TC）和环丙沙星（CIP）作为典型抗生素污染物，设置单一与复合暴露体系，探究复合污染对水稻光合系统的损伤机制，并引入纳米生物炭（nBC）评估其缓解作用。结论：研究发现，TC和CIP复合暴露显著增加抗生素在水稻体内的累积，加剧幼苗生长抑制和光合色素损失，导致净光合速率显著下降。叶绿素荧光与透射电镜结果揭示，TC主要损伤PSII供体侧，CIP主要阻断PSII受体侧电子传递，二者共同诱导“双位点光抑制”并破坏类囊体结构。添加nBC后，通过吸附固定抗生素、降低其生物有效性，显著减少了水稻组织中的抗生素负荷，使光合功能得到有效恢复，光饱和速率从0.62提升至3.94 μmol CO₂ m⁻² s⁻¹。该研究建立了污染物累积、光合损伤、结构破坏与代谢重编程的多尺度诊断框架，为评估农田抗生素复合污染风险及利用nBC提升作物抗逆性提供了科学依据。