在盐碱土壤中，微塑料暴露条件下微生物对土壤有机碳动态调控的宏基因组学见解

《Microbial Ecology》：Metagenomic Insights into the Microbial Regulation of Soil Organic Carbon Dynamics Under Microplastic Exposure in Saline-Alkali Soils

　　

摘要

微塑料（MPs）能够影响土壤微生物群落，进而可能影响盐碱土中土壤有机碳（SOC）的转化过程。然而，微塑料与不同盐度对该过程的综合影响仍不明确。我们结合了培养实验和宏基因组测序技术，研究了聚乙烯（PE）和可降解聚乳酸（PLA）微塑料对SOC动态及微生物代谢功能的影响。实验在三个不同的盐度梯度（EC值分别为4.75、20和40 mS/cm）下进行，同时设置了不同的微塑料添加量（0%、0.5%、1%和14%（重量百分比）。研究结果表明，添加微塑料可以增加微生物多样性。与PE相比，可降解的PLA显著增加了SOC和土壤微生物生物量碳（MBC），增幅分别达到了0.96%–118.71%和9.18%–362.46%。宏基因组分析显示，PLA主要通过Calvin–Benson–Bassham循环（Prk；3.31%–98.43%）和Wood–Ljungdahl途径（acsABCDE；0.035%–0.44%）促进了碳固定；而PE则主要促进了3-羟基丙酸循环（mcr；17.3%–163.06%）。此外，PE的添加还提升了TCA循环的代谢活性（0.8%–26.67%）。与对照组相比，PE和PLA的添加均增加了与乙醇发酵相关的基因（adh、mdh、ald）的相对丰度。在低至中等盐度条件下，某些碳固定基因的相对丰度高于高盐度条件；而在高盐度条件下，发酵途径得到增强，这表明碳循环更为复杂。KEGG代谢途径预测结果显示，PLA处理对盐度变化的响应在功能丰度上的变化幅度大于PE处理。PE的添加增加了代谢途径的丰度，但减少了翻译、复制和修复途径的丰度。同时，PLA在促进细胞过程方面比PE更具活性。本研究为评估微塑料对盐碱土中碳功能的影响提供了新的见解。

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