Nanobiochar Mitigates Photosynthetic Impairment in Rice Caused by Antibiotic Cocontamination: A Mechanistic Elucidation of Dual-Site Photoinhibition and Metabolic Reprogramming
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Le résumé fourni par la source
Antibiotic cocontamination poses a severe but poorly understood threat to crop photosynthesis. This study employed an integrated multiscale framework to uncover the phytotoxicity of tetracycline (TC) and ciprofloxacin (CIP) on rice seedlings and evaluate the mitigation potential of nanobiochar (nBC). Coexposure to TC and CIP amplified antibiotic residues in both root and shoot, exacerbating growth inhibition and photosynthetic pigment depletion, with the net photosynthetic rate plummeting to 1.44 μmol CO 2 m –2 s –1 . Mechanically, chlorophyll fluorescence and transmission electron microscopy revealed complementary photoinhibition pathways: TC impaired the donor side of photosystem II, whereas CIP blocked the acceptor side, jointly disrupting the electron flow and causing extensive thylakoid disintegration. Critically, nBC amendment effectively reduced tissue antibiotic burden, restored photosynthetic function (light-saturated rate recovered to 3.94 μmol CO 2 m –2 s –1 ), and attenuated metabolomic disturbance, decreasing differential metabolites from 981 to 858. These coordinated recoveries demonstrate that nBC mitigates toxicity primarily by reducing antibiotic bioavailability. This work establishes a novel diagnostic framework linking physiological impairment to subcellular damage and metabolic reprogramming, providing a mechanistic basis for using nBC to safeguard crop productivity against antibiotic mixtures in agroecosystems.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Nanobiochar Mitigates Photosynthetic Impairment in Rice Caused by Antibiotic Cocontamination: A Mechanistic Elucidation of Dual-Site Photoinhibition and Metabolic Reprogramming
- Date Crossref
- 04/05/2026
- Éditeur
- American Chemical Society (ACS)
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Chinese Academy of Sciences pays non établi dans la noticeOrganisme public
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Culture Resource Égypte (code pays fourni par la source)Organisation à but non lucratif
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Research Center for Eco-Environmental Sciences pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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University of Chinese Academy of Sciences pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Farmland Irrigation Research Institute pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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China Agricultural University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Hebei University of Technology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Hubei Polytechnic University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Hebei University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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College of Resource and Environment pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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State Key Laboratory of Environmental Chemistry and Ecotoxicology pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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School of Environment Zhejiang Key Laboratory of Environment and Health of New Pollutants pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
Chinese Academy of Sciences, Culture Resource (Égypte) et Research Center for Eco-Environmental Sciences, avec 9 autres affiliations. Pays d’affiliation : Égypte.
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