《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Moisture Content Modulates Microplastic Effects on Soil Carbon Responses, Microbial Genomic Potential, and Resistance–Related Gene Profiles in Tropical Soil
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水分调节的PE微塑料对土壤碳响应和ARG–MGE谱的影响。
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PE微塑料增加了活性碳库，
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水分调节的PE微塑料对土壤碳响应和ARG–MGE谱的影响。
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PE微塑料增加了活性碳库，但抑制了细胞外酶活性。
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ARG和MGE谱显示了对PE微塑料的水分依赖性响应。
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候选C–ARG MAGs显示了碳代谢基因和ARGs的基因组共现。
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在农业土壤中评估微塑料时应考虑土壤水分状况。
引言
微塑料（MPs）通常定义为小于5毫米的塑料颗粒，它们来源于塑料产品的直接释放或较大塑料碎片的风化、磨损和破碎[1]。由于长时间使用塑料覆盖物、有机肥料的应用、废水灌溉以及农业中广泛使用塑料材料，农业土壤越来越被认为是微塑料的主要汇集地，同时也是与抗生素抗性基因（ARGs）相关的风险热点[2], [3], [4], [5]。稻菜轮作系统改变了土壤水分条件，从而影响氧气扩散、氧化还原条件、孔隙连通性、碳（C）物质传输和微生物代谢过程[6], [7]。水分条件决定了土壤微环境的基线状态，并调节微塑料进入土壤后的效应强度和方向[8]。微塑料通过作为独特的物理界面和潜在的碳载体来改变土壤微环境，这得益于它们的高比表面积、疏水性、含氧的表面功能基团、添加剂的释放以及支持生物膜形成的能力[9], [10]。因此，土壤水分可以改变微塑料对土壤生态过程的影响方向和程度。微塑料通过改变孔隙结构、团聚体稳定性和水分分布来影响溶解有机碳（DOC）的释放、底物传输和微生物定植。此外，微塑料表面的生物膜可以调节局部碳供应和底物可用性，从而影响活性碳库的分配、细胞外酶活性以及微生物获取碳的策略[11], [12], [13]。然而，微塑料引起的土壤碳库变化是否伴随着细胞外酶活性、碳代谢相关基因以及ARG和移动遗传元件（MGE）组成的相应变化，以及这些关系在不同水分条件下的变化情况，目前仍知之甚少。因此，在不同水分条件下区分土壤碳库、测量的细胞外酶活性、编码的碳代谢潜力以及ARG和MGE谱对微塑料的响应，对于评估微塑料在农业土壤中的生态效应非常重要。
微塑料引起的土壤微环境变化可以通过重塑微生物栖息地和改变ARG和MGE组成来增加抗生素抗性的风险[14]。微塑料可以在土壤中形成与周围土壤环境不同的微生态位[15], [16]。塑料表面的生物膜可以选择性富集特定的微生物类群，并增加ARGs、MGEs和潜在病原体共同出现的可能性[17]。土壤水分含量的变化会进一步加剧PLASTISphere中ARGs和潜在病原体的富集风险，随着土壤水分含量的增加，潜在病原体的比例也会增加[18], [19]。ARGs和MGEs的富集可以由微塑料表面的生物膜、微生物定植热点以及水平基因转移的潜力等因素解释[20], [21]。然而，微塑料是否通过改变土壤碳资源的整体状态、微生物群落结构和功能代谢特性来影响不同水分背景下的ARG和MGE响应，还需要进一步研究。因此，将微塑料引起的碳微环境变化与ARG和MGE的响应结合起来，可以全面了解它们在不同水分条件下的生态效应。
传统的16S rRNA扩增子测序主要表征微生物群落组成和多样性，并能揭示处理相关的优势类群变化[22]。然而，从16S标记基因推断的功能谱是预测性的，这种方法无法建立ARGs与其微生物宿主之间的直接联系[23]。因此，仅凭群落组成无法确定由微塑料引起的碳代谢变化和ARG–MGE富集是否发生在同一微生物宿主体内。鸟枪法宏基因组测序可以同时提供高分辨率的分类信息和功能基因信息。结合宏基因组组装和分箱，这项技术可以重建宏基因组组装的基因组（MAGs），从而在基因组层面分析功能潜力和假定的宿主[24], [25]。单个MAGs中包含ARGs或毒力因子基因以及编码碳水化合物活性酶（CAZymes）的基因，表明在同一微生物宿主体内可能存在碳代谢和抗性或毒力特性的共存[26]。因此，检查同时包含碳代谢相关基因和ARG注释的MAGs（以下简称候选C–ARG MAGs），可以扩展当前的认知，而不仅仅是将PLASTISphere视为抗性基因的载体。
本研究旨在确定不同水分条件如何改变微塑料对土壤碳库、细胞外酶活性、微生物群落组成、碳代谢相关基因谱和抗性基因谱的影响。它旨在回答两个问题：（1）不同的水分制度如何改变微塑料对土壤碳库、细胞外酶活性、微生物群落组成和碳代谢相关基因谱的影响？（2）不同处理下的ARG和MGE谱有何差异，能否识别出同时包含碳代谢基因和ARGs的候选C–ARG MAGs？中等水分含量的土壤通常保持更好的氧气供应，有利于微生物获取碳底物，而洪水则限制了氧气扩散并促进了厌氧微生物代谢[27]。因此，假设水分条件可能决定了微塑料对土壤碳库、细胞外酶活性、微生物群落组成和碳代谢相关基因谱的影响方向和程度，而这些响应层可能不会同时变化。水分条件还可以重塑土壤微生物群落和抗性基因谱。此外，微塑料还可以改变ARG谱、MGE谱及其潜在宿主[28], [29]。因此，假设在不同水分条件下，抗性基因谱和候选C–ARG MAGs对微塑料的响应可能会有所不同。本研究考察了不同水分制度如何影响微塑料对土壤碳性质、微生物群落组成、碳代谢相关基因谱和ARG和MGE谱的影响。
章节片段
研究地点和土壤采样
研究地点位于中国海南省琼海市长坡镇（19°21′03″ N, 110°34′48″ E），属于热带季风气候，年平均温度为24.8°C，年降水量约为1700毫米。使用激光粒径分析仪（Beckman Coulter LS–230，美国加州Brea）确定了土壤质地，这种冲积-洪积水稻土被归类为壤土，含有21%的粘土、38%的沙子和41%的粉砂。初步的土壤性质包括pH值
水分调节了微塑料对碳微环境的影响
主成分分析显示，PC1根据水分条件分隔了样本，并解释了71.32%的变异，而PC2进一步根据微塑料处理分隔了样本，并解释了20.91%的变异。排序模式表明，水分条件是驱动土壤微环境差异的主要因素。同时，微塑料在每种水分背景下进一步修饰了环境状态（图1b）。与CP1处理相比，CP2
讨论
土壤中的微塑料可以创建微生态位，在这些生态位中，特定微生物类群得以富集，增加了ARGs和MGEs在同一微生物群落中共现的可能性，这可能会影响土壤碳循环和抗性基因谱。本研究的结果表明，不同的水分制度塑造了土壤碳微环境，并调节了碳库、细胞外酶活性、微生物群落组成和碳代谢相关基因的响应
结论
本研究表明，水分含量是塑造热带农业土壤对微塑料响应的主要因素。洪水创造了独特的碳、养分和微生物条件，在这些条件下，微塑料对土壤碳库、细胞外酶活性、微生物群落组成和碳代谢相关基因谱的影响与中等水分条件下的影响不同。微塑料的添加增加了几种碳组分，但总体上抑制了细胞外酶活性，
CRediT作者贡献声明
Jinfei Sai: 写作——审阅与编辑，撰写初稿，可视化，正式分析，数据管理，概念化。 Chunzhi Wang: 写作——审阅与编辑，调查。 Xiaoqian Dan: 写作——审阅与编辑，资金获取。 Zhensheng Deng: 写作——撰写初稿，可视化。 Qiqi Ni: 调查，数据管理。 Chuan Jin: 写作——审阅与编辑，验证，正式分析。 Zhengfu Yue: 写作——审阅与编辑，软件，方法学，概念化。
利益声明
作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或可能影响本文工作的个人关系。
致谢
本研究得到了海南省自然科学基金（326QN0501）、国家自然科学基金（42507480）和海南省研究生创新研究项目（Qhys2024–140）的财政支持。
>Jinfei Sai|Zhensheng Deng|Qiqi Ni|Chunzhi Wang|Xiaoqian Dan|Jing Hu|Huanyu Bao|Chuan Jin|Zhengfu Yue|Qilin Zhu|Ahmed S. Elrys|Lei Meng|Jinbo Zhang
