海岸盐沼中塑料际微生物组的生态效应：碳氮硫循环与抗生素抗性基因的调控机制

本研究针对海岸盐沼生态系统中微塑料（MPs）形成的"塑料际"（plastisphere）如何影响碳、氮、硫循环及抗生素抗性基因（ARGs）传播等关键科学问题，通过为期1年的原位培养实验结合宏基因组学分析，揭示了潮间带（SA）与潮上带（PA）塑料际微生物功能的区域异质性，为评估MPs对蓝碳生态系统的生态风险提供了理论依据。

　　

在全球每年约800万吨塑料垃圾入海的背景下，微塑料（MPs）已成为海洋生态系统的"隐形杀手"。这些直径小于5毫米的塑料颗粒不仅本身具有持久性，其表面还会形成特殊的微生物群落——"塑料际"（plastisphere）。作为连接陆海的关键过渡带，海岸盐沼既是重要的蓝碳（blue?carbon）生态系统，又是微塑料的天然聚集区。然而，塑料际如何影响盐沼中碳、氮、硫等关键元素的生物地球化学循环？是否会成为抗生素抗性基因（ARGs）和病原菌的"特洛伊木马"？这些问题直接关系到海岸带生态安全，却长期缺乏系统研究。

针对这一科学空白，江苏省自然资源厅科技项目资助下，河海大学（原文未明确机构，根据基金推测）的研究团队在盐城滨海湿地开展了为期1年的原位实验。通过对比潮间带（Spartina alterniflora, SA）和潮上带（Phragmites australis, PA）两种典型生境，结合宏基因组测序技术，首次揭示了塑料际微生物组在海岸盐沼中的生态调控机制。相关成果发表于《Marine Pollution Bulletin》，为海岸带微塑料污染治理提供了科学依据。

研究团队采用三项关键技术：①原位培养实验（2022年1月-2023年1月），在SA和PA区域布设聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）塑料片；②宏基因组测序分析碳固定（如Calvin循环、Wood-Ljungdahl途径等7种途径）、碳降解（GH家族酶等）、氮循环（nifH等基因）和硫代谢（sox基因簇）相关功能基因；③ARGs（通过CARD数据库）和病原菌（通过PATRIC数据库）的生物信息学筛查。

【碳循环】研究发现塑料际显著改变了碳代谢格局：PA区域塑料际的碳水化合物活性酶（CAZymes）基因丰度比周边沉积物高12.7%，尤其是糖苷水解酶（GH13、GH3）和碳水化合物酯酶（CE1）；而SA区域则表现出3-羟基丙酸双循环途径基因的显著富集。

【氮循环】潮间带SA区域的塑料际表现出固氮基因（nifH）和同化硝酸盐还原成铵（ANRA）途径基因的富集；潮上带PA区域则主要富集异化硝酸盐还原成铵（DNRA）相关基因（如nirB、nrfA），这种分异可能与潮汐淹没频率差异导致的氧化还原条件有关。

【硫代谢】SA区域塑料际的硫氧化复合体（soxYZ）基因丰度提升2.1倍，而PA区域则以亚硫酸盐氧化（soeABC）基因为主导，暗示不同淹水条件下硫转化路径的适应性分化。

【ARGs与病原菌】塑料际成为ARGs的"热点"，检出率比周边环境高38%，包括β-内酰胺类（bla_TEM）、四环素类（tetM）等临床相关基因。值得注意的是，葡萄球菌（Staphylococcus）等致病菌仅在塑料际中被检出，呈现明显的"生态位偏好"。

该研究首次系统揭示了海岸盐沼塑料际微生物组的功能异质性：潮间带区域倾向于促进氮固定和硫氧化，而潮上带则更利于碳降解和异化硝酸盐还原。这种空间分异规律为理解MPs对蓝碳生态系统的影响提供了新视角。特别值得关注的是，塑料际作为ARGs和病原菌的"避难所"，可能通过食物链传递威胁生态健康。研究成果不仅完善了"塑料圈"理论框架，也为海岸带微塑料污染的精准防控提供了靶点——例如针对不同潮带特征设计差异化的生物修复策略。未来研究需进一步量化塑料际对元素循环通量的实际贡献，并评估其生态风险阈值。