《Journal of Hazardous Materials Advances》：Soil-on-chip for bioremediation studies in PAH-polluted soils: new insights into fungi-bacteria interactions and pollutant dynamics
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土壤芯片（Soil-on-chip）方法揭示了有机质对微生物摄取苯并[a]芘（B[a]P）的影响。荧光标记显示，B[a]P储存于细菌的脂质内含物中。在培养皿实验中，研究人员观察到Talaromyces helicus与Arthrobacter koreensi
土壤芯片（Soil-on-chip）方法揭示了有机质对微生物摄取苯并[a]芘（B[a]P）的影响。荧光标记显示，B[a]P储存于细菌的脂质内含物中。在培养皿实验中，研究人员观察到Talaromyces helicus与Arthrobacter koreensis之间存在拮抗作用。在微系统中，未检测到菌丝对B[a]P的宏观上游转运。
多环芳烃（PAH）是环境中广泛存在的持久性有机污染物，其化学稳定性和疏水性随环数增加而增强，且具有免疫毒性、遗传毒性、致癌性和致畸性。生物修复因其安全、环保和经济性成为PAH污染土壤治理的重要策略。丝状真菌凭借其胞外酶系和菌丝形态，在PAH降解中备受关注，但PAHs与土壤有机质及黏粒的相互作用降低了其生物可利用性，限制了降解效率。微生物如何获取难生物可利用的PAHs是设计高效修复方案的关键。真菌与细菌的相互作用可能影响PAH的降解过程，但机制仍不清楚。微流控技术可在透明微环境中模拟土壤微域，为研究微生物过程提供了新途径。
研究人员从工业污染土壤中分离了具备PAH降解能力的真菌Talaromyces helicus，从甜菜叶中分离了具有烃类修复潜力的细菌Arthrobacter koreensis和Exiguobacterium sibiricum，并采集法国凡尔赛Chevreloup植物园A1地块表层0–20 cm的真实土壤。研究团队利用光刻和PDMS复制技术构建了由两个腔室和50条平行微通道组成的微流控芯片；将刚玉颗粒或11–50 μm真实土壤颗粒填充于远端腔室，并负载B[a]P以模拟污染土壤；通过共聚焦和荧光显微镜追踪B[a]P在真菌菌丝和细菌中的时空分布，使用Nile Red染色定位细菌脂质内含物，利用气相色谱-质谱联用定量固体培养基中B[a]P的空间分布，并通过时间序列图像测量菌丝生长速率。共培养实验在液体矿质培养基和PDA固体培养基中进行。
### 3.1 污染物在真菌菌丝中的迁移
宏观实验中，研究人员在PDA平板一侧接种T. helicus，中部放置含B[a]P污染颗粒，19天后测定各区域B[a]P含量。结果显示，无真菌对照中区域B[a]P保留量为100%，而有真菌时降至53.8%，上游区域（33.7%）高于下游区域（12.5%），表明真菌可将B[a]P向菌丝老区域运输。但在微系统中，仅与污染颗粒直接接触的菌丝出现B[a]P荧光，远处菌丝未见标记，与宏观结果形成差异，可能与污染物在矿物颗粒上的低生物可利用性及检测灵敏度有关。
### 3.2 细菌的B[a]P染色与亚细胞定位
将A. koreensis和E. sibiricum暴露于B[a]P污染颗粒后，两种细菌在数分钟内即出现B[a]P荧光，而对照细菌无荧光，这是PAH标记细菌的首次报道。Nile Red共染色显示，B[a]P荧光与脂质内含物共定位，在E. sibiricum中B[a]P富集于细胞极区，与心磷脂簇的分布相似，提示B[a]P可能储存于脂质内含物及膜心磷脂区域。
### 3.3 细菌-真菌共培养对真菌生长、细胞内B[a]P染色及细菌迁移的影响
在微系统中，真菌生长完毕后加入细菌和B[a]P污染颗粒，t=0时细菌未见B[a]P标记，菌丝标记也弱于真菌单独培养；6小时后颗粒荧光下降，而对照无此现象，提示共培养下发生B[a]P降解。在PDA平板上，T. helicus与A. koreensis共培养时出现相互抑制区，菌丝附近产生红色色素，可能为具有抗菌活性的次级代谢物。菌丝生长速率测定显示，A. koreensis显著促进T. helicus生长，而E. sibiricum显著抑制真菌生长，表明不同细菌对真菌生长具有物种依赖性影响。
### 3.4 土壤芯片：T. helicus菌丝和内生细菌对土壤中B[a]P的解吸
在真实土壤颗粒填充的芯片中，真菌穿过微通道接触污染土壤后，菌丝和土壤内生细菌均出现B[a]P标记，表明污染物从土壤颗粒解吸并被微生物摄取。24小时后，颗粒荧光轻微下降，菌丝内标记更集中于细胞器，可能为脂质体。同时观察到菌丝外弥散荧光，可能与微生物产生的生物表面活性剂或细菌移动有关。
讨论部分指出，土壤有机质与B[a]P的相互作用影响微生物摄取速率；宏观与微观结果的差异可能源于定量方法与检测限不同。本研究首次采用土壤芯片技术研究PAH真菌修复机制，并首次观察到B[a]P在细菌细胞内的储存现象。研究表明，该微流控系统可用于筛选高效真菌-细菌组合，为PAH污染土壤生物修复提供新思路。
