近年来，纳米氧化锌（ZnO NPs）在农业生产中作为纳米肥料大量使用。已有研究表明，ZnO NPs能够增加植物的光合碳同化、水分利用效率和胁迫抗性。然而，ZnO NPs的过量使用会抑制根的生长，改变植物的生理过程，影响植物的生长和产量。另外，纳米塑料（nPS）的大量生产与应用也使塑料污染成为世界范围内的环境问题之一。然而，我们对ZnO NPs和nPS互作对植物生长的影响知之甚少。为此，东北地理所作物生理与栽培学科组研究人员以大麦（Hordeum vulgare）为研究对象，针对ZnO NPs和nPS互作影响大麦蛋白磷酸化的机制展开研究。 

　　研究发现，与单一纳米材料相比，ZnO NPs和nPS多重处理使过氧化氢（H2O2）含量增加了12.76%-38.30%，脱落酸（ABA）含量增加了10.42%-29.53%。通过蛋白磷酸化修饰组学分析发现，ZnO NPs和nPS共存改变了172个蛋白磷酸化位点，生物信息学分析发现这些位点分布在132个蛋白中。聚类分析发现，这些蛋白主要参与光合作用、碳固定、氮代谢、精氨酸和脯氨酸代谢。进一步的生化分析发现，与单一纳米材料胁迫相比，ZnO NPs和nPS多重处理降低了大麦根部细胞壁过氧化物酶（cwPOX）和谷胱甘肽还原酶（GR）的活性，从而加剧了植物抗氧化系统的损伤。此外，ZnO NPs和nPS多重处理改变了大麦蔗糖分解，淀粉合成和糖酵解等碳代谢途径。综上，研究结果表明蛋白磷酸化调节植物对ZnO NPs和nPS互作的生理响应，并且与单一纳米材料胁迫相比，两种纳米材料共存对植物产生了更严重的影响。 

　　研究成果发表于Journal of Hazardous Materials，由作物生理与栽培学科组博士研究生郭俊红（第一作者）、李向楠研究员（通讯作者）等共同完成。相关工作得到了中国科学院战略先导专项（XDA28020400），国家优秀青年基金（31922064）等项目资助。 

　　论文信息：Guo, J.H., Li, S.X., Brestic, M., Li, N., Zhang, P., Liu, L., Li, X.N., Modulations in protein phosphorylation explain the physiological responses of barley (Hordeum vulgare) to nanoplastics and ZnO nanoparticles, Journal of Hazardous Materials, (2022). 

　　论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.130196