Исследование проливает свет на влияние наночастиц серебра на использование неорганического углерода погруженными макрофитами

Погруженные макрофиты, представляющие собой группу высших растений, адаптированных к водной среде, поглощают неорганический углерод иначе, чем наземные растения. В последние десятилетия наблюдается снижение их разнообразия и численности, и одним из основных факторов могут быть загрязняющие вещества, попадающие в водные экосистемы.

Наночастицы серебра (AgNPs), широко используемые благодаря своим антибактериальным свойствам, стали новым загрязнителем. Однако их побочные эффекты на фотосинтетическое использование неорганического углерода у погруженных макрофитов изучены слабо.

Ученые из Уханьского ботанического сада Китайской академии наук исследовали влияние AgNPs на Ottelia alismoides — единственный погруженный макрофит, обладающий тремя механизмами концентрирования CO₂. Они выяснили, что AgNPs сразу после контакта с растением ингибируют активность внешней карбоангидразы, снижая способность использовать бикарбонат.

После поглощения AgNPs накапливались в клеточной стенке и хлоропластах. Внутри клетки они значительно подавляли активность рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилазы/оксигеназы (Rubisco), блокируя цикл Кальвина. Одновременно AgNPs нарушали C4-фотосинтез и кислотный метаболизм толстянковых (CAM), ингибируя активность фосфоенолпируваткарбоксилазы (PEPC), пируватфосфатдикиназы (PPDK) и NAD-зависимой малатдегидрогеназы (NAD-ME), что изменяло внутриклеточный биосинтез и декарбоксилирование малата.

Из-за разной чувствительности путей использования неорганического углерода (внешняя карбоангидраза, Rubisco, PEPC, PPDK, NAD-ME) к AgNPs, эти наночастицы могут нарушать баланс между видами с разными стратегиями утилизации углерода. Это, в свою очередь, способно изменить видовой состав сообществ пресноводных растений и повлиять на углеродный цикл в водных системах, особенно для видов, фиксирующих CO₂ и бикарбонат.

Результаты исследования опубликованы в журнале Environmental Pollution в статье под названием "Inorganic carbon utilization: A target of silver nanoparticle toxicity on a submerged macrophyte".