双酚A对沉水-浮水植物及附生生物膜的生态效应与协同修复机制研究

针对环境内分泌干扰物双酚A(BPA)对水生生态系统的影响机制不明问题，研究人员通过沉水植物苦草(V. natans)与浮萍(S. polyrhiza)的共培养体系，揭示BPA通过抑制叶绿素合成(降幅达13.1%)、诱导ROS生成(9.73 μs-1 kg-1)、改变生物膜EPS分泌等途径影响植物-微生物互作，为水生植物-生物膜系统在BPA生物修复中的应用提供理论依据。

　　

随着工业化进程加速，环境内分泌干扰物(Endocrine Disrupting Chemicals, EDCs)对水生态系统的威胁日益凸显。其中，双酚A(Bisphenol A, BPA)作为典型的合成环境雌激素，已在中国太湖(4.2-14 ng/L)、珠江(97.8-540.6 ng/L)等水域普遍检出，其浓度远超饮用水安全阈值。这种广泛存在于塑料制品中的化学物质，不仅通过生物累积效应危害生物链，更可能破坏水生植物的生理功能。然而，现有研究多聚焦于动物影响，对沉水-浮水植物系统及其共生生物膜的响应机制仍存在重大认知空白。

成都理工大学的研究团队在《Plant Physiology and Biochemistry》发表的最新研究，创新性地构建了沉水植物苦草(Vallisneria natans)与浮萍(Spirodela polyrhiza)的共培养体系，结合扫描电镜、共聚焦激光扫描显微镜等高通量技术，系统解析了BPA对植物-生物膜系统的复合效应。研究采用环境相关浓度BPA暴露实验，通过光合色素测定、ROS检测、微生物群落测序等方法，首次揭示了两种水生植物的协同抗逆机制及其对附生生物膜功能的调控作用。

主要技术方法
实验选取标准化的苦草和浮萍，在1/10 Hoagland培养液中预培养14天。通过分光光度法测定叶绿素a/b含量，化学荧光法检测ROS生成速率，高通量测序分析生物膜微生物群落，结合SEM观察EPS分泌特征，CLSM定量多糖/蛋白质空间分布，全面评估BPA的生态毒性效应。

研究结果

Effects of BPA on photosynthesis in S. polyrhiza and V. natans
BPA暴露显著抑制光合色素合成，使苦草和浮萍的叶绿素b含量分别降低13.1%和12.2%。共培养组ROS清除能力显著增强，其生成速率(9.73 μs^-1 kg^-1)低于浮萍单培组(4.79 μs^-1 kg^-1)，表明植物间存在抗氧化协同效应。

微生物群落响应
扫描电镜显示BPA改变了生物膜中藻类/细菌的丰度比例，刺激EPS分泌增加16.8%。α多样性分析表明BPA使生物膜物种丰富度降低23.5%，但共培养体系显著富集了降解功能菌(如变形菌门)的丰度。

群体感应调控
共聚焦成像揭示共培养组生物膜多糖/蛋白质比例发生特异性改变，伴随N-酰基高丝氨酸内酯类QS信号分子含量上升37.2%，暗示微生物通讯网络的重编程。

结论与意义
该研究首次阐明：1)沉水-浮水植物的协同作用可通过提升抗氧化酶活性(SOD/POD活性增加1.8倍)缓解BPA胁迫；2)BPA通过改变EPS分泌格局和QS信号传导，重塑生物膜的三维结构与功能；3)共培养体系能定向富集降解菌群，为构建"植物-微生物"联合修复系统提供新思路。这些发现不仅深化了对EDCs生态风险的认识，更为利用水生植物-生物膜系统治理BPA污染提供了关键技术参数，在流域生态修复领域具有重要应用前景。