郭學(xué)濤教授團(tuán)隊(duì)首次揭示微塑料釋放溶解性有機(jī)物的微生物代謝途徑

近日，郭學(xué)濤教授團(tuán)隊(duì)在《The ISME Journal》上發(fā)表題為“Microbial metabolism influences microplastic perturbation of dissolved organic matter in agricultural soils”的研究論文，博士生仇欣然為該論文的第一作者，郭學(xué)濤教授和鄭偉副教授為該論文通訊作者，梁旭軍教授、柏林自由大學(xué)的許佰樂博士和Matthias C. Rillig教授也對(duì)本研究做出了貢獻(xiàn)。

土壤環(huán)境中越來越多的塑料垃圾是一個(gè)全球性問題，除了持久性微塑料，生物可降解塑料的累積也越來越多，對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)和糧食安全造成巨大威脅。商業(yè)塑料中往往含有多種添加劑，在紫外光、風(fēng)化等環(huán)境因素的影響下，微塑料的結(jié)構(gòu)損傷和老化會(huì)加速這些物質(zhì)的釋放，威脅土壤生態(tài)環(huán)境。但是微塑料釋放溶解有機(jī)物的命運(yùn)和組成，以及它們?nèi)绾闻c農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的土壤微生物相互作用還不明晰。

郭學(xué)濤教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事微塑料環(huán)境行為及界面過程相關(guān)的研究。在前期工作的基礎(chǔ)上，首次深入考察了微塑料釋放的溶解性有機(jī)物在農(nóng)業(yè)土壤中的微生物轉(zhuǎn)化及其對(duì)土壤溶解性有機(jī)物演化的影響。結(jié)果表明:微塑料改變了土壤微生物的豐度、群落組成和功能基因，進(jìn)而在土壤溶解性有機(jī)物的轉(zhuǎn)化中發(fā)揮重要作用。微塑料添加后，低芳香性的活性組分被降解轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致芳香性和氧化程度增加，分子多樣性降低，土壤可溶性有機(jī)氮和硫含量發(fā)生變化。聚乳酸微塑料釋放的對(duì)苯二甲酸、乙酸鹽、草酸鹽和L-乳酸以及聚乙烯微塑料釋放的4-硝基苯酚、丙酸鹽是土壤微生物群落降解轉(zhuǎn)化的主要塑料溶出有機(jī)物。參與微塑料釋放溶解有機(jī)物代謝的細(xì)菌主要集中在變形菌門、放線菌門和擬桿菌門，真菌主要集中在子囊菌門和擔(dān)子菌門。細(xì)菌對(duì)微塑料釋放溶解有機(jī)物代謝的總體貢獻(xiàn)大于真菌。與聚乙烯微塑料相比，可降解聚乳酸微塑料的摻入嚴(yán)重降低了農(nóng)業(yè)土壤微生物多樣性。本研究揭示了微塑料摻入對(duì)土壤溶解有機(jī)質(zhì)分子組成的影響，闡明了微塑料釋放溶解有機(jī)物的微生物代謝途徑，為進(jìn)一步揭示農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中微塑料影響下土壤溶解有機(jī)質(zhì)與微生物群落的關(guān)系奠定了基礎(chǔ)。

該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、陜西省科技青年新星和學(xué)校雙一流建設(shè)經(jīng)費(fèi)的支持。

文章鏈接: https://doi.org/10.1093/ismejo/wrad017

編輯：趙杰

終審：李志