《湖水微观环境中低密度聚乙烯微粒中微生物生物膜的形成和群落结构》

  • 来源专题:农业立体污染防治
  • 编译者: 季雪婧
  • 发布时间:2020-09-27
  • 环境中微塑料(MPs)的出现已引起全球广泛关注。微塑料在微生物上的定殖是微塑料对不同生态系统产生污染的重要一环,但是目前对此的研究还尚未明晰。为了在一定程度上解决这个问题,本研究采用培育的方法研究湖水中与低密度聚乙烯(LDPE)微塑料相关的微生物生物膜的形成,同时使用16S rRNA高通量测序确定微塑料对与之相关的微生物群落表面的影响。通过加入非离子型表面活性剂和紫外线辐照预处理,改变低密度聚乙烯(LDPE)微塑料的表面特性,更多的微生物被定殖在低密度聚乙烯(LDPE)表面。微生物群落分析表明,低密度聚乙烯(LDPE)微塑料主要被变形菌门细菌(phyla Proteobacteria)、拟杆菌属细菌(Bacteroidetes)和厚壁菌门细菌(Firmicutes)定殖。微塑料表明粗糙度和疏水性是影响与低密度聚乙烯(LDPE)微塑料相关微生物群落结构的重要因素。定殖于低密度聚乙烯(LDPE)上丰度最大的前20种微生物中,有一半是潜在的病原体,例如,植物病原体土壤杆菌、医院病原体杆菌、鱼类病原体黄杆菌等。本研究证明了湖水微观环境中细菌可以在低密度聚乙烯(LDPE)微塑料上快速定殖,微塑料可作为湖水中有害微生物的携带者。同时,本研究还首次探索了低密度聚乙烯(LDPE)微塑料表面特性对与之相关的微生物群落生物膜的影响。

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    • 编译者:季雪婧
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    • 随着越来越多研究的开展,人们对于微塑料污染的担忧已经从水生环境扩展到了地面系统。尽管如此,微塑料对土壤生态系统的潜在影响仍未得到充分研究。本研究评估了聚乙烯微塑料对土壤酶活性和生物群落的影响,并且还研究了小型生物群在微塑料上的定殖。微塑料修正(每千克土壤2000片段)在15天后显著增加了土壤中脲酶和过氧化氢酶的活性,未探及转化酶活性可辨别的改变。16S rRNA高通量测序结果表明,PE修正后土壤中微生物群的α多样性(丰度、均匀度和多样性)没有明显变化,而塑料片段上微生物群的多样性指数显著低于控制和修改土壤中的微生物群多样性指数。经过90天孵育后,在对照和改良土壤中观察到不同的生物分类组成。具有不同群落结构的细菌组合定殖在PE微塑料上。此外,包括塑料降解细菌和病原体在内的几种类群在微塑料上更为丰富。同时,预测功能谱表明,氨基酸代谢途径和异种生物的生物降解和代谢在微塑料上更高。这些结果表明,与水生环境相比,土壤中的微塑料也可以作为一个独特的微生物栖息地,可能改变土壤生态系统的生态功能。
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    • 编译者:mall
    • 发布时间:2017-08-03
    • 日本海洋科学与技术研究所(JAMSTEC)的AsahikoTaira发现,由地幔岩石蛇纹石化而产生的高碱性泉水中存在不同寻常的微生物群落基因组。 2011年和2012年,研究人员于加州北部的Cedars采集样本,此地的蛇纹岩化十分活跃,水与橄榄岩等超富地幔岩石发生反应,生成一套新的矿物,包括蛇纹石、超碱性流体、甲烷等,与此同时排出pH11或以上的高碱性液体。这种环境可能在地球早期很常见,因此,蛇纹石化环境被认为是早期微生物生存的条件。 根据对样本微生物的基因组分析,科学家在恶劣地质条件的泉水中发现了微生物的基因中有史以来最小的基因组。此外,尽管深水食源泉中的微生物群落主要由细菌主导,但宏基因组和基因组草图数据并没有包含细菌类型的ATPase基因;它们要么是有一种古细菌的ATPase,或者根本就没有可识别的ATP酶。这么一组古老而高度保守的酶是一种不同寻常的分布。这一现象不是由于pH的原因,因为在Cedars附近浅海海水区域存在一个嗜碱菌群落。 在Cedars的深水中,检测到的微生物在分类学上均被归为Candidate Phyla Radiation (CPR),这些微生物细胞和基因组尺寸都非常小,且缺乏独立生命所需的许多基因,因此其生存方式仍然未知。然而,根据科学家对基因组复制率的分析,这些细菌在蛇纹石化环境下的地下水中活跃地进行着基因组复制活动。这些细胞聚集在矿物颗粒状结构上,在蛇纹石或橄榄岩矿物中这些结构具有类似的元素成分。 以上发现表明,蛇纹石化可能为揭示深层地表环境中的基因、基因组、微生物和群落的进化以及地球早期生命奥秘提供了重要线索。 研究成果题为:“Unusual metabolic diversity of hyperalkaliphilic microbial communitiesassociated with subterranean serpentinization at The Cedars”,发表在7月21日的《International Societyfor Microbial Ecology》(ISME)期刊上。 (刘思青 编译)