郭学涛教授团队首次揭示微塑料释放溶解性有机物的微生物代谢途径

近日，郭学涛教授团队在《The ISME Journal》上发表题为“Microbial metabolism influences microplastic perturbation of dissolved organic matter in agricultural soils”的研究论文，博士生仇欣然为该论文的第一作者，郭学涛教授和郑伟副教授为该论文通讯作者，梁旭军教授、柏林自由大学的许佰乐博士和Matthias C. Rillig教授也对本研究做出了贡献。

土壤环境中越来越多的塑料垃圾是一个全球性问题，除了持久性微塑料，生物可降解塑料的累积也越来越多，对土壤生态系统和粮食安全造成巨大威胁。商业塑料中往往含有多种添加剂，在紫外光、风化等环境因素的影响下，微塑料的结构损伤和老化会加速这些物质的释放，威胁土壤生态环境。但是微塑料释放溶解有机物的命运和组成，以及它们如何与农业系统中的土壤微生物相互作用还不明晰。

郭学涛教授团队长期从事微塑料环境行为及界面过程相关的研究。在前期工作的基础上，首次深入考察了微塑料释放的溶解性有机物在农业土壤中的微生物转化及其对土壤溶解性有机物演化的影响。结果表明:微塑料改变了土壤微生物的丰度、群落组成和功能基因，进而在土壤溶解性有机物的转化中发挥重要作用。微塑料添加后，低芳香性的活性组分被降解转化，导致芳香性和氧化程度增加，分子多样性降低，土壤可溶性有机氮和硫含量发生变化。聚乳酸微塑料释放的对苯二甲酸、乙酸盐、草酸盐和L-乳酸以及聚乙烯微塑料释放的4-硝基苯酚、丙酸盐是土壤微生物群落降解转化的主要塑料溶出有机物。参与微塑料释放溶解有机物代谢的细菌主要集中在变形菌门、放线菌门和拟杆菌门，真菌主要集中在子囊菌门和担子菌门。细菌对微塑料释放溶解有机物代谢的总体贡献大于真菌。与聚乙烯微塑料相比，可降解聚乳酸微塑料的掺入严重降低了农业土壤微生物多样性。本研究揭示了微塑料掺入对土壤溶解有机质分子组成的影响，阐明了微塑料释放溶解有机物的微生物代谢途径，为进一步揭示农业生产中微塑料影响下土壤溶解有机质与微生物群落的关系奠定了基础。

该研究得到国家自然科学基金、陕西省科技青年新星和学校双一流建设经费的支持。

文章链接: https://doi.org/10.1093/ismejo/wrad017

编辑：赵杰

终审：李志