沉水植物对微塑料和抗生素的生理代谢响应机制

摘要：研究微塑料与抗生素对沉水植物的生态影响，为淡水系统生态效应的风险评估提供理论支持和依据。通过模拟试验，研究实验室环境下聚四氟乙烯微粉（PTFE-MPs，平均粒径5 µm，浓度50 mg/L），诺氟沙星（NFX，5 mg/L），以及两者联合处理（50 mg/L+5 mg/L）下沉水植物水蕴草的生理响应机制。结果显示，PTFE-MPs和NFX会诱导植物抗逆酶活性和光合作用的调节，并导致植物脂质过氧化，但对植物可溶性糖含量无显著影响；通过非靶向代谢组学检测比较了各处理组的代谢物变化和富集，结果表明各对比组有显著的差异代谢物变化以及代谢通路富集。从研究结果推测植物通过卵磷脂等脂类代谢物以及琥珀酸等氨基酸代谢物水平的调节对其他代谢途径以及生理生化途径进行调控，从而影响植物的生长，增强逆境适应能力。

关键词：沉水植物；微塑料；抗生素；非靶向代谢组学；生理响应机制

中图分类号：Q948.8 " " " "文献标志码：A " " " "文章编号：1674-3075（2024）06-0161-11

塑料因其价格低廉、耐腐蚀、重量轻、坚固耐用，且具有强大的隔热和绝缘性能，故使用广泛，全球塑料年产量达数亿吨（涂晨和骆永明，2023），塑料消费的不断增加也不可避免导致了塑料垃圾的增加，其中一些塑料垃圾通过不同的途径被排放到自然环境中，只有极小部分塑料被回收，绝大部分仍旧存在于自然界的各个角落，其漫长的自然降解过程中产生的塑料微颗粒更是无处不在。Thompson等（2004）提出了“微塑料”这一概念，泛指直径小于5 mm的塑料颗粒。近年来，淡水系统中的微塑料污染逐渐引起人们的注意（孙超等，2023）。微塑料包括初级和次级微塑料，它们大小不均且存在形式多种多样，成分复杂，可以通过水生生物体内的生物放大和生物积累进入食物链（Hamid et al，2018）。据报道，聚乙烯会对浮萍根系生长产生阻断作用，降低根细胞活力（Kalčíková et al，2017）；高浓度的聚苯乙烯微塑料会干扰狐尾藻的形态特征（van Weert et al，2019）；水体中的微塑料还会对微生物的群落多样性、物种组成和结构造成影响（郭佳宝和黄艺，2023）。因此，微塑料与持久性有机污染物、内分泌干扰物和抗生素并列为4大新兴污染物，引起了国际环境组织的广泛关注。

人造抗生素可以通过多种方式进入环境，从生产活性药物成分，到使用后残留物的排放或丢弃未使用的药物，这些不同阶段的抗生素在进入人体或动物体内后，会有5%～90%以母体结构形态或代谢产物形态（例如尿液或粪便）排出体外，这些通过间接或直接途径进入环境中的抗生素会在水环境中积累并对水生生态环境产生不同程度的影响（Sarmah et al，2006；Kümmerer，2009）。王朋等（2010）研究发现抗生素会影响农作物发芽率以及生长状况，Wei等（2023）的研究表明，抗生素对水生植物有毒性作用，包括代谢干扰、氧化损伤、光合系统损伤、抑制生长等。

除了微塑料本身能对生态环境产生危害外，其可能与水体中沉积的其他污染物相结合产生复合效应从而加重危害程度。例如，微塑料会吸附和积累铜进一步增加其对海洋微藻群的毒性（Davarpanah amp; Guilhermino，2015）；微塑料的异质聚集物会影响莱茵衣藻的生长（Lagarde et al，2016）。另有研究表明，微塑料由于体积小，比表面积高，能附着生物膜，增强在水环境中的吸附能力，并生物降解一些抗生素污染物（Zhuang amp; Wang，2023）。

沉水植物作为水生态环境的重要组成成分，亦是水生生态系统中主要的初级生产者之一。水蕴草[Elodea densa（Planch.）Casp.]作为淡水沉水植物具有结实且易于培育的优点，常被选作富集检测的试验物种。本研究选用聚四氟乙烯微粉（PTFE-MPs）和诺氟沙星（NFX）2种材料对经典沉水植物水蕴草进行暴露试验以及非靶向代谢组学检测，研究水蕴草在逆境中的生理生化调控机制，以期为微塑料和抗生素对淡水系统生态效应的风险评估提供理论支持和依据。

1 " 材料与方法

1.1 " 试验材料

本研究选用水蕴草作为受试植物，由河北保定颐安生态科技提供；聚四氟乙烯微粉（PTFE-MPs，5 µm）采购自麦克林化学试剂公司（货号：9002-84-0）；诺氟沙星（NFX）采购自阿拉丁化学试剂公司（货号：70458-96-7）；培养容器为口径15 cm、高30 cm的柱形玻璃容器。

1.2 " 水蕴草的驯化培养

将玻璃容器洗净后底部铺入5 cm深的底砂用于固定植物。将经过挑选后的水蕴草清洗干净，去除杂质，放入去离子水中浸泡2 h，将浸泡后的植物活体进行多次冲洗后截取植物活体顶端12 cm株体移入玻璃容器中进行驯化培养，每个容器中扦插20株个体，置于室内驯化培养7 d后，按照1：10的比例加入Hoagland营养液，继续驯化培养3 d。在预培养后，选取长势良好均匀的植物个体用作受试植物。

1.3 " 水蕴草的生长研究

将PTFE-MPs和NFX制成储备液，储备液浓度分别为1和0.5 g/L，使用涡旋混匀仪和超声波清洗机对储备溶液进行涡旋和简短超声处理，使材料在营养液中有效分散，用营养液稀释原液，制成工作溶液。

正式暴露试验前，通过设置多个浓度培养组进行预试验以确定植物的胁迫耐受性，预试验结果中，水蕴草对50 mg/L浓度下的PTFE-MPs和5 mg/L浓度下的NFX比较敏感，并且不至于死亡，当PTFE-MPs和NFX浓度高于试验所选浓度（PTFE-MPs大于100 mg/L，NFX浓度大于20 mg/L）时，植株变化与试验最高浓度基本无差别且污染物浓度设置过高对于生态风险评估无实际意义。

驯化后的水蕴草植株移植于玻璃容器中，加入5 L 10%的Hoagland营养液，模拟不同的环境对受试植株进行培养观察，并设置空白对照进行对比，根据预试验结果，各处理组浓度设置分别为：除10%的Hoagland营养液外不添加任何材料，记为CK；添加50 mg/L的PTFE-MPs，记为P；添加5 mg/L的NFX，记为N；添加50 mg/L的PTFE-MPs和5 mg/L的NFX，记为NP。试验共设置4个处理，每个处理设置3个重复，共12组，试验周期为3周，试验结束后立即进行统一取样并保存于超低温冰箱中待测。试验期间，每天进行水分（10%的Hoagland营养液）补充，温度为（30±3）°C，光暗周期为14：10。

1.4 " 植物生理指标测定

1.4.1 " 株长 " 用直尺（精确到0.1 cm）测量每组样品株长，统计并计算株长相对生长率（RRG，L），计算公式如下：

RRG，L=[lgN2−lgN1×1000t2−t1] " " " " ①

式中：N2为最终株长，N1为初始株长，单位均为cm；t2为结束时间，t1为初始时间。

1.4.2 " 生物量 " 每个分组随机捞取植株样品3株，用超纯水进行反复清洗，置于纱布上沥水30 min，用电子天平称量其鲜重（精确到0.001 g）。

1.4.3 " 光合色素含量 " 随机采集每组样品中植株叶片共0.5 g，剪碎置于研钵中磨碎，用乙醇溶液（96%，v/v）反复冲洗转置于10 mL比色管中，加乙醇溶液定容至10 mL，放置冰箱内48 h，采用分光光度法于649、665、470 nm波长下测定其吸光值（Hartmut amp; Alan，1983），用乙醇溶液（96%，v/v）调零，所用仪器为UV-5500型紫外-可见分光光度计，下同。分别计算叶绿素a（Ca，mg/L）、叶绿素b（Cb，mg/L）和类胡萝卜素含量（Cx+c，mg/L）：

Ca=13.95×A665－6.88×A649 " ②

Cb=24.96×A649－7.32×A665 ③

Cx+c=（1000×A470－2.05×Ca－114.8×Cb）/245 ④

1.4.4 " 抗逆酶活性和丙二醛含量 " 3种抗氧化指标依照试剂盒方法进行测定，所用3种试剂盒购买自索莱宝生物科技有限公司，过氧化物酶（POD）试剂盒货号为BC0095，过氧化氢酶（CAT）试剂盒货号为BC0205，丙二醛（MDA）试剂盒货号为BC0020。

1.4.5 " 可溶性总糖含量 " 取植物在110°C烘箱中烘15 min，然后调至70°C继续进行烘干，直至水分完全去除。干燥后的植物组织磨碎后称取0.05 g样品倒入刻度试管内，加入4 mL 80%乙醇溶液，置于80°C水浴中不断搅拌40 min，离心，收集上清液，其残渣加入2 mL 80%乙醇溶液重复提取2次，合并上清液。在上清液中加0.01 g活性炭粉，80°C脱色30 min，最后加入80%乙醇溶液定容至10 mL，过滤后取滤液测定。绘制标准曲线，根据标准曲线计算可溶性总糖含量（张志良，1990）。

1.5 " 基于非靶向代谢组学的检测分析

本试验将P组、N组、NP组与CK组水蕴草植株样本进行非靶向代谢组检测，每组检测6个平行样本，共4组；并进行对比分析，分别标记为P-CK、N-CK、NP-CK。

称取60 mg样本到1.5 mL离心管中，加入2颗小钢珠和600 μL甲醇-水（V：V=7：3，含混合内标，4 μg/mL）；在-40°C冰箱中预冷2 min后，放入研磨机中研磨（60 Hz，2 min）；冰水浴超声提取30 min，-40°C静置过夜；低温离心10 min（12 000 rpm，4°C），用注射器吸取150 μL的上清液，使用0.22 μm的有机相针孔过滤器过滤后，转移到LC进样小瓶，-80°C下保存，直到进行LC-MS分析。质控样本（QC）由所有样本的提取液等体积混合制备而成。所有提取试剂使用前均在-20°C进行预冷。

色谱柱：ACQUITY UPLC HSS T3 （100 mm×2.1 mm，1.8 μm）；柱温：45°C；流动相：A-水（含0.1%甲酸），B-乙腈；流速：0.35 mL/min；进样体积：3 μL。

离子源：ESI；样品质谱信号采集采用正负离子分开扫描，具体采集模式为DDA（data dependent acquisition）数据依赖型扫描模式。

1.6 " 数据统计分析

采用Excel 2019软件对数据进行统计处理，结果用平均值±标准差（mean±SD）表示；采用SPSS 25进行单因素方差分析（one-way ANOVA）及最小显著差异（LSD）分析（Plt;0.05），采用多重方差法分析显著性，对水蕴草在不同处理下的各参数变化进行差异性比较；采用Origin 2018软件作图。

2 " 结果与分析

2.1 " 水蕴草对环境变化的生理响应

图1a显示了不同处理下水蕴草的形态特征变化，图1b与图1c显示了不同处理组下植株的鲜重增长量和株长相对生长率。相较于CK组，N组植株生物量减少（图1a）。而NP组相较于CK组、P组以及N组，其鲜重明显降低，分别降低了76.68%、88.18%、78.70%（图1b）；株长增长被稍微抑制，低于总体水平（图1c）。

P组和N组水蕴草植株与CK组植株样本对比，都表现出了不同程度的氧化应激反应。P组植株与CK组对比，CAT酶活性降低了36.09%；N组比CK组的CAT酶活性稍有增加，增加了15.65%；NP组与CK组相比，CAT酶活性显著增加了51.42%（图2a）。3种不同处理下的水蕴草植株与CK组相比，POD酶活性都有所增加，P组和NP组分别显著增加了97.52%、123.67%；N组植株POD酶活性增加了24.24%（图2b）。3种处理下的植株样本MDA含量都要高于CK组，其中，P组植株MDA水平显著增加了60.99%；而N组和NP组的植株相比较于CK组增加了10.41%、26.61%（图2c）。与CK组可溶性糖含量相比，P组和N组的植株无明显变化；而NP组的植株可溶性糖含量显著增加了85.70%（图2d）。如图2e所示，与CK组相比，各处理组叶绿素a含量均有降低，其中P组植株叶绿素a含量降低了18.28%，而N组和NP组植株叶绿素a含量显著降低了64.14%、54.70%；各处理组植株叶绿素b也处于抑制状态，N组和NP组植株样本叶绿素b含量显著降低；除P组植株比CK组植株类胡萝卜素素增加了30.03%外，N组和NP组的植株类胡萝卜素分别比CK组降低了48.46%、37.80%。

2.2 " 水蕴草的代谢组学分析

在本研究中，建立多元统计分析模型分析样本数据，以确定组间代谢谱的总体差异。分析结果显示，每个组的样本都有较好的聚集情况，即在试验过程中每组的生物学重复间差异较小，组内变异在正常范围内。总体来讲，运用该种多元分析方法所建立的模型能基本解释样本间的代谢差异。

经检测得到代谢物共6 253种，其中，负离子模式下共检测出2 851种代谢物，正离子模式下共检测出3 402。2种模式下的差异代谢物表达模式相似，但数量上有所差异，正离子模式下检测到的差异代谢物更多，这证明与水蕴草植株响应PTFE-MPs、NFX 2种污染物关系密切的差异代谢物主要在正离子模式下被检出。将检测所得差异代谢物根据其化学分类归属信息进行分类，其中，除未分类化合物所占比例13.71%外，被检测出的化合物分类中脂质和类脂质分子（lipids and lipid-like molecules）占比最高为30.51%，另外有机杂环化合物（organoheterocyclic compounds）占比13.43%，有机酸及其衍生物（organic acids and derivatives）占比12.92%，以及其他代谢物占比如图3a所示。

对P组、N组以及NP组的水蕴草植株对比CK对照组进行代谢差异分析，采用单维多维相结合的分析办法，筛选各组间的差异代谢物。显著差异代谢物的筛选条件为VIPgt;1且Plt;0.05。为了更直观体现不同处理组水蕴草植株对比CK组的差异代谢物变化情况，将各组筛选出的所有差异代谢化合物根据P值、VIP值、FC值（fold change）进行可视化分析，如图3b、3c、3d。其中，P组对比CK组中（图3b），显著上调代谢物549种，显著下调代谢物226种；N组对比CK组中（图3c），显著上调代谢物352种，显著下调代谢物285种；NP组对比CK组中（图3d），显著上调代谢物463种，显著下调代谢物172种。

本试验还选取了各处理组前50种差异代谢物进行聚类分析（图4、5、6）。结果显示，各对比组组内聚类明显，各组样本生物重复比较一致。其中，P-CK对比组中（图4），42种代谢物上调，包括脂质和类脂质分子36种，有机酸及其衍生物2种，烃类化合物1种，有机杂环化合物1种及2种未分类化合物；8种代谢物下调，包括脂质和类脂质分子4种，有机酸及其衍生物1种，有机含氧化合物1种及2种有机含氮化合物。

N-CK对比组中（图5），32种代谢物上调，包括脂质和类脂质分子23种，有机酸及其衍生物1种，有机杂环化合物4种，苯基丙酮和多酮类化合物1种，有机含氧化合物1种以及2种未分类的化合物；18种代谢物下调，包括脂质和类脂质分子9种，有机酸及其衍生物2种，有机杂环化合物1种，有机含氧化合物1种，烃类化合物1种，苯基丙酮和多酮类化合物1种以及3种未分类的化合物。

NP-CK对比组中（图6），46种代谢物上调，包括脂质和类脂质分子26种，有机酸及其衍生物5种，有机含氧化合物3种，有机杂环化合物4种以及8种未分类化合物；4种化合物下调，包括脂质和类脂质分子3种以及1种未分类化合物。

基于KEGG pathway mapper功能对显著差异代谢通路途径进行代谢物变化网络图绘制。脂质代谢富集结果（图7）显示，PTFE-MPs处理组中水蕴草的花生四烯酸（Arachidonate）显著降低了34.64%（Plt;0.05），花生四烯酸是生物细胞膜的组成部分，赋予其流动性和柔韧性，有助于细胞增殖和组织再生（Hanna amp; Hafez，2018）。几种花生四烯酸代谢中间产物也有不同程度的变化，PGH2、9（S）-HOTrE、2，3-Dinor-8-iso PGF 1α、（8Z，11Z，14Z）-Heptadecatrie noic acid、6-Keto-PGF 1α显著性增长（Plt;0.05），分别增加了1.23、1.29、1.31、1.92、15.88倍；而13（S）-HpOTrE、12-Keto-LTB4、Traumatic acid、15（S）-HPETE几种代谢物显著性降低（Plt;0.05），分别降低了36.31%、37.11%、47.09%、48.19%这些生物活性代谢物，统称为类花生酸，类花生酸可能参与细胞调节的核心方面（Piomelli，1993）。

NFX处理组水蕴草植株中亚油酸（Linoleate）、花生四烯酸（Arachidonate）分别显著下调了24.24%、41.86%（Plt;0.05），与其相关富集的其他中间代谢产物15（S）-HPETE、PGH2、（8Z，11Z，14Z）-Heptadecatrie noic acid显著上调（Plt;0.05），分别上调了1.17、1.19、1.74倍；12-Keto-LTB4、13（S）-HpOTrE、13-OxoODE、9（S）-HPODE、12-OPDA、9（S）-HpOTrE显著下调（Plt;0.05），分别下调了42.86%、43.50%、44.44%、45.36%、46.24%、46.81%。亚油酸和花生四烯酸的代谢调节对植物调节免疫系统，保护植物免受环境伤害具有重要作用。

联合处理组水蕴草植株中卵磷脂显著增加（Plt;0.05），其增加倍率高达2 043倍，卵磷脂是胆碱的前体，是所有活细胞细胞膜的主要成分，它通过增加乙酰胆碱的合成、释放和可用性起作用，调节植株抗氧化活性（Ezzat et al，2022）。与其相关富集的代谢物PGH2、15（S）-HPETE、20-OH-LTE4显著增加（Plt;0.05），增加倍率分别为1.41、1.54、25.42倍；Linoleate、Arachidonate、12-OPDA、13（S）-HpOTrE、9（S）-HPODE显著下降（Plt;0.05），下降倍率分别为33.33%、34.21%、42.20%、43.50%、47.09%。

另外在3个对比组中，多种差异代谢物还显著富集在氨基酸代谢中（图8），例如琥珀酸、谷氨酸以及天冬氨酸等表现出不同程度的上调和下调，我们推测氨基酸代谢物的变化可能与植物抵抗PTFE-MPs和NFX胁迫有着密切关联。

3 " 讨论

本研究通过暴露试验以及非靶向代谢组学技术，对PTFE、NFX以及两者联合处理下的水蕴草进行了生理代谢的研究，并与空白组分析结果进行对照。暴露试验结果显示，单PTFE-MPs暴露主要影响水蕴草的生理效应，且影响比较小；而单NFX暴露会诱导水蕴草抗逆酶活性和光合调节，总体来说，NP组植株样本2种抗逆酶活性都高于其他3个组，水蕴草植株在2种污染物的复合毒性干扰下，其光合系统受到了极大的损伤，可能是株体中光合器官在受到PTFE-MPs和NFX胁迫后受损，导致植株光合色素合成受阻，而光合作用是植物生长发育的基础（Hu et al，2023），光合作用被抑制，也导致了植株生物量积累被限制（Wei et al，2024）。2种污染物的复合毒性要高于单独暴露下的毒性，植株反应更为强烈，这些代谢活动在应对胁迫方面具有不同的功能，会发挥协同保护作用，维持细胞稳定性和植物生长（Jiang et al，2019）。NP组的多糖含量要明显高于其他组，可能是植株在抵抗2种污染物的复合毒性时，通过积累糖类大分子化合物，维持自身水分平衡、提高细胞渗透压和保护细胞膜（Dong et al，2024），以增强自身抗逆性，对抗复合毒性的侵害。另外污染物暴露还导致植物体内MDA含量增加，影响水生植物的分子细胞效应、系统效应以及行为效应（Franzellitti et al，2019）。联合处理下的植株酶活性、MDA含量、可溶性糖含量显著增加，光合色素降低，可能是由于微塑料与抗生素的相互作用机制加深了NFX对水草植株的毒性作用，其主要毒性可能主要来自于过量的抗生素，微塑料在这一过程中起到了富集和转运的作用。

差异代谢物筛选结果显示，不同处理下都鉴定出了不同程度的代谢物显著差异，包括糖类、脂质以及氨基酸等多种代谢物，多种代谢物的调节可以共同影响酶促反应和其他代谢活动（Wang et al，2019），推测水蕴草在不同逆境中通过上调和下调某些化合物的代谢，从而影响各种抗逆酶和叶绿素的调节，以缓解毒害，适应逆境生长。PTFE-MPs及NFX处理后的水蕴草样本与空白组对比，其受调节的显著差异代谢物中大部分为脂质和类脂质分子、有机酸及其衍生物，脂类的主要生理作用为供能储能、构成生物膜、协助脂溶性维生素吸收和提供植物所必需的脂肪酸以及保护和保温作用（Bullon，2014），而有机酸的主要作用为促进植物生长以及提高植物抗逆性，这些代谢物的调节可能对水蕴草植株维持细胞稳定性和渗透作用有着重要作用（Leverett，2021）。

依据差异代谢物KEGG富集分析结果，得知差异代谢物主要富集的代谢通路有组氨酸代谢、ABC转运蛋白、不饱和脂肪酸的生物合成等，不同处理下的水蕴草通过提高或降低氨基酸、脂质等代谢途径中代谢物的含量，进而改变半乳糖、氨基酸及脂类等代谢过程，此过程有助于维持细胞形态，平衡氧化胁迫，减少微塑料和抗生素对水蕴草的毒害作用。植物在逆境胁迫中，琥珀酸、谷氨酸、组氨酸等氨基酸代谢物发挥作用，作为特殊的信号分子，调节CAT、POD等抗逆酶的合成与活化、激素以及植物光合色素的合成，清除多余的活性氧，减少过度氧化带来的损伤，使植物在抗逆性上表现出更好的性能，从而维持体内环境的稳态，适应逆境生长。推测琥珀酸等有机酸会影响酶促反应，在植物代谢中起主导作用，这与Litsanov等（2014）的研究结果相符。除氨基酸外，还有大量的脂质代谢物显著变化，植物在逆境胁迫下，不饱和脂肪酸含量会增加，有利于细胞膜的流动性，从而削弱植物所受毒害，增强植物逆境适应能力。另外，植物ABC转运蛋白利用水解ATP产生的能量，完成对小到各种离子大到蛋白的各种各样物质的转运，从而调节植物生理活动，为植物代谢提供原料。

4 " 结论

本研究探究了聚四氟乙烯微塑料（PTFE-MPs）和诺氟沙星（NFX）的浓度与水蕴草植株生长生理指标的关系，对比了PTFE-MPs和NFX 2种污染物对水蕴草的单一毒性和复合毒性作用以及处理前后差异代谢物的变化，评价了水蕴草植株的抗逆机制，结果可为新兴污染物积累的环境生态效应提供理论基础。具体研究结论如下：

（1）PTFE-MPs对水蕴草影响效应大多体现为生理效应，而NFX对水蕴草生物毒性显著。此外，由于PTFE-MPs与NFX的相互作用机制，会加剧NFX对水蕴草植株的复合毒性效应，这种复合毒性效应要高于二者的单一效应，加重水蕴草植株的损伤程度。

（2）PTFE-MPs和NFX处理后的植株差异表达代谢物调节均以脂质和脂类分子相关代谢物为主，其次还有一些有机酸和有机酸衍生物等代谢化合物，这些代谢物的调节可以帮助植株改善体内环境，提高抗逆性。

PTFE-MPs和NFX处理前后差异代谢物的变化进一步验证了PTFE-MPs和NFX 2种污染物的相互作用会对水蕴草植株产生负面影响。根据本研究结论，后续研究将考虑2种污染物在植株体内外的转运和传递，并将非靶向代谢组检测出的显著相关代谢物进行靶向鉴定，量化其大小，以验证2种污染物的实际影响，提高结论可靠性，对生物生理毒性和生态修复提供实际意义。

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（责任编辑 " 熊美华）

Physiological and Metabolic Response of Submerged Plants

to Microplastics and Antibiotics

ZHAO Jie， CHENG Jin‐cai， GONG Yan

（School of Life Sciences， Shanxi Normal University， Taiyuan " 030000， P.R. China）

Abstract： Accumulation of two emerging pollutants， microplastics （MPs） and antibiotics （Ats）， in the aquatic environment has attracted extensive scholarly attention and poses an international ecological challenge. Several studies have demonstrated the individual ecological effects of microplastics and antibiotics in aquatic ecosystems， but little is known about their combined effects， particularly their combined effects on aquatic plants. In a controlled laboratory environment， we investigated the physiological responses of Elodea densa （Planch.） Casp. when exposed to polytetrafluoroethylene micropowders （PTFE-MPs， average particle size 5 µm， concentration 50 mg/L）， norfloxacin （NFX， 5 mg/L）， and the two in combination （50 mg/L+5 mg/L）. The physiological and biochemical response mechanisms of E.densa "to stress were also investigated. The aim of the study was to provide the data and theory necessary to assess the risks posed by microplastics and antibiotics on freshwater systems. Four treatments were set， including a control group （CK） and three treatment groups： 50 mg/L PTFE-MPs （P）， 5 mg/L NFX （N）， and 50 mg/L PTFE-MPs plus 5 mg/L NFX （NP）. Exposure duration was 3 weeks and each treatment was run in triplicate. Results show that PTFE-MPs and NFX induced plant stress-resisting enzyme activity and photosynthesis， and led to lipid peroxidation， but had no significant effect on plant soluble sugar content. We also compared metabolite changes and enrichment among the treatments using a non-targeted metabolomics assay. Assay results indicate significant changes in metabolites as well as metabolite enrichment among the treatment groups. Based on these results， we hypothesized that plants activate additional metabolic pathways and physiological and biochemical pathways by adjusting the levels of lipid metabolites， such as lecithin， and amino acid metabolites， such as succinic acid， thereby affecting plant growth and enhancing adaptation to adverse conditions. In general， the effect of PTFE-MPs on E.densa. was manifested primarily as physiological effects， while NFX exhibited significant biotoxicity. Furthermore， PTFE-MPs and NFX in combination appear to act synergistically， exacerbating the toxic effect of NFX on E.densa.

Key words：submerged plants; microplastics; antibiotics; untargeted metabolomics; physiological response mechanism