海洋沉积物中硝酸盐和铁还原条件下塑料厌氧降解的关键细菌及其机制研究

《International Biodeterioration & Biodegradation》：Bacteria involved in plastic anaerobic degradation in marine sediments under nitrate and iron-reducing conditions

本研究首次揭示了海洋缺氧沉积物中聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）的厌氧生物降解过程，通过16S rRNA测序和共现网络分析鉴定出弧菌属（Vibrio）、希瓦氏菌属（Shewanella）等核心降解菌群，并证实变形菌门（Proteobacteria）与脱硫杆菌门（Desulfobacterota）的协同作用，为海洋塑料污染的生物修复提供了新视角。

　　

亮点

本研究首次系统揭示了海洋沉积物中聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）在硝酸盐还原和铁还原条件下的厌氧降解过程，通过多组学联用技术明确了关键微生物类群及其协同作用机制。

方法

沉积物样品采集自台湾海峡半封闭型三沙湾，以PE、PP、PS为唯一碳源，分别在硝酸盐还原和铁还原条件下进行厌氧富集培养。通过扫描电镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、热重分析（TGA）等技术评估塑料理化性质变化，结合16S rRNA测序及共现网络分析解析微生物群落结构。

结果

铁还原条件下，norank_Caulobacteraceae、Ralstonia、Shewanella和Vibrio为优势菌属；硝酸盐还原环境中Shewanella和Vibrio across all plastic types。网络分析表明Proteobacteria与Desulfobacterota通过互作关系共同驱动降解过程。分离菌株Vibrio alginolyticus被证实可在硝酸盐还原条件下于塑料表面形成生物膜，并引发PE、PP、PS的理化性质退化。

结论

海洋沉积物中存在活跃的塑料厌氧降解微生物群落，其中Vibrio和Marinobacter为关键枢纽类群。该发现为阐释海洋塑料的生物地球化学循环提供了理论依据。