城市红树林系统中微塑料表面细菌群落结构特征分析

以城市红树林生态系统为研究对象,研究该系统水体中微塑料表面细菌群落结构的多样性与组分特征。采用野外原位暴露实验的方法,利用扫描电镜显微镜（SEM）和16S rDNA高通量测序技术,检测聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）和具有可降解性的聚乳酸（PLA）4种不同类型微塑料表面形貌特征和细菌群落结构。结果表明：4种微塑料暴露45 d后（标记为LPE、LPS、LPVC、LPLA）在其表面均能观察到明显微生物聚集体,主要以杆状细菌、球状细菌为主;不同类型微塑料表面生物膜总量存在显著差异,表现为LPE>LPLA>LPS>LPVC;4种微塑料表面的细菌群落主要包括变形菌门（Proteobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）,而水环境中以蓝细菌门（Cyanobacteria_Chloroplast）、变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）为优势菌群。基于细菌群落多样性分析,结果发现微塑料表面生物膜中的细菌群落结构和周围水体存在显著差异,各个类型的微塑料表面细菌群落结构组分相似。红树林系统是微塑料的重要收纳场所,研究微塑料表面生物膜微生物群落特征,为进一步开展城市红树林系统中微塑料的环境行为与生态风险评价提供重要参考依据。     

红树林退化对微塑料表面细菌群落特征的影响

为探讨红树林系统中微塑料（Microplastics,MPs）对微生物的生态效应,以及微生物在红树林持续退化中发挥的作用,以海南省东寨港红树林自然保护区为研究区域,以正常和退化的红树林为研究对象,以红树林区普遍存在的聚乙烯（Polyethylene,PE）为目标MPs,采用野外原位暴露试验,借助高通量测序技术,比较分析短期和长期暴露后PE-MPs表面细菌群落的结构和功能多样性特征。结果表明：暴露时间会显著影响红树林区PE-MPs表面细菌群落的丰富度和多样性,而红树林退化对其没有显著影响。变形菌门、放线菌门、拟杆菌门和绿弯菌门是定殖在PE-MPs表面的主要菌门,其相对丰度介于（0.87%±0.04%）~（91.98%±4.60%）之间。PE-MPs表面定殖的主要细菌群落组成及其功能与暴露时间和暴露位点紧密相关。短期暴露时,退化和正常红树林区PE-MPs表面的主要功能群为碳代谢相关功能群[相对丰度为（27.37%±1.37%）~（29.02%±1.45%）],而长期暴露后正常和退化红树林区PE-MPs表面的主要菌属及功能群呈现出明显的差异。长期暴露后正常红树林区PE-MPs表面拥有丰度更高的碳代谢相关功能群（47.24%±2.36%）,其中化合物降解功能群（17.87%±0.89%）是其重要组成部分,这可能与其表面高丰度的食烷菌属（14.76%±0.74%）等烃类降解菌有关。而退化红树林区PE-MPs表面与硫循环相关的功能群丰度（39.78%±1.99%）显著提高,可能与其表面更丰富的硫氧化菌和硫酸盐还原菌（32.80%±1.64%）有关。研究表明,时间效应下红树林退化影响着PE-MPs表面定殖的细菌群落的结构,进而改变了其表面菌落对生态功能的响应特征。