综述:海洋源塑料球作为弧菌载体对海洋生态系统的潜在影响:现状与未来展望

【字体: 时间:2025年06月16日 来源:Journal of Hazardous Materials 12.2

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  这篇综述系统探讨了微塑料(MPs)表面形成的"塑料球"(plastisphere)对海洋生态的潜在威胁,重点分析了弧菌(Vibrio spp.)在MPs表面的选择性富集机制及其生态风险。通过整合289篇文献(2008-2024),揭示了溶解有机质(DOM)和环境因子(温度/盐度)如何介导弧菌定植,阐明其作为病原载体加剧水产养殖病害风险(如弧菌病vibriosis)并干扰碳氮循环的生物地球化学过程。

  

Abstract
海洋微生物群落定植于微塑料(MPs)形成"塑料球",改变其理化性质与生态影响。弧菌作为塑料球中高频检出的病原体,对水产养殖和海洋健康构成显著风险。本综述综合实验室与实地研究,揭示弧菌在MPs表面的选择性富集机制及其生态连锁反应。

Introduction
全球海洋每年接收数百万吨塑料垃圾,这些塑料在环境作用下碎裂为<5mm的MPs。MPs不仅是污染物载体,更通过形成"塑料球"成为微生物的移动栖息地。弧菌等病原体在MPs表面的富集现象,可能重塑海洋微生物分布格局并加剧生态风险。

Characteristics of bacterial biofilms on marine plastic debris
MPs浸入海水后迅速吸附有机质形成营养层,促进细菌定植。高通量测序显示,变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)是塑料球优势菌群。MPs表面粗糙度和疏水性显著影响生物膜形成速率,而聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)更易富集弧菌属细菌。

Colonization of marine plastics by Vibrio
弧菌通过水平基因转移(HGT)获得环境适应优势,其基因组中碳水化合物活性酶(CAZymes)基因帮助降解MPs释放的有机质。研究发现,富营养化海域MPs表面弧菌丰度可达108
copies/L,是周围水体的100-1000倍。

Vibrio on MPs may exacerbate the pathogenic risk of aquaculture organisms
副溶血弧菌(V. parahaemolyticus)等病原株通过MPs载体扩大传播范围,导致养殖生物弧菌病爆发。MPs与弧菌的协同作用使对虾感染死亡率提升30%,且抗生素抗性基因(ARGs)的传播风险增加。

Combined effects of plastics and Vibrio on the marine elemental cycles
弧菌通过降解MPs有机碳参与碳循环,同时其硝化/反硝化功能基因(如nirK)影响氮循环。模型显示,MPs携带的弧菌可能将低纬度海域碳通量改变达15%。

Conclusion and future perspectives
亟需建立塑料球研究的标准化方法体系,重点探索:1)MPs-弧菌互作的分子机制;2)气候变暖对病原体传播的放大效应;3)基于微生物组调控的生物防治策略。该领域研究对保障蓝色食品安全和海洋生态健康具有战略意义。

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