8分文章深入解析微塑料对小麦幼苗生长的影响机理 | 微生物专题

前面我们有发表过一篇微信稿，介绍了不同材质的微塑料对土壤微生物的影响（10分文章解读生物可降解塑料对土壤微生物的影响 | 微生物专题），但大多数情况下土壤中不可能只存在单一的微塑料。因此，为填补多种微塑料共同影响根际微生物的空白，本文作者将小麦的根际土壤中加入混合微塑料，以研究小麦根基微生物及农艺性状的变化，结果表明微塑料对植物的农艺性状有很大的影响。

发表时间：2022年02月01日

发表期刊：Environmental Pollution（IF 8.071）

研究对象：小麦根际土壤

研究方法：16S rRNA + ITS基因测序

01试验设计

使用混合的聚苯乙烯塑料模拟废水排入农田时含有的微塑料（MPs），聚苯乙烯珠（PS-beads）共有两种型号：M1（5μm）和M2（70nm）。使用前利用超声波处理10分钟，并稀释成10 or 100 mg kg−1的浓度，L和H分别代表低和高浓度组，设置两组对照，CK为不添加任何塑料组，CKD为不添加塑料，但添加可降解覆盖膜（DMF）的对照组，将不同的塑料的不同浓度进行组合（各组信息如下表所示），每组4个重复，所有样本的培养条件一致。

2周后，每组选择4个幼苗测量农艺性状，并采集所有样本的土壤用于测量理化性质及16S和ITS测序。

02主要结果

在生理指标及农艺性状的结果中，添加DMF的组中，微塑料对土壤溶解有机碳（DOC）、地上总生物量有显著影响，以下是土壤微生物方面的主要结果。

1. 物质组成及alpha多样性分析结果

在PS-beads和DMF的作用下下，导致土壤微生物均匀度的降低，进而导致群落的多样性显著降低。

各处理组间门层级真菌和细菌物种均无明显差异，有研究结果表明，Arthrobacter可以降解某些塑料，而DMF和PS-beads导致根部微生物 Arthrobacter的数量增加。

根基微生物群落结构的变化与土壤中PS-beads的有关，并且其浓度对微生物群落的变化也有一定的影响。

DMF和PS-beads单独存在时未改变门层级的优势物种，但两者同时添加时，两者的联合作用改变了属水平上的优势物种。

2. Beta多样性分析结果

聚类分析结果显示，与CK相比，CKD显著改变了微生物群落。这一结果与PCoA分析的结果一致。

Adonis试验结果也表明，不同处理间的微生物群落结构存在显著差异。而且，DMF和PS-beads可以增加小麦幼苗的病原菌丰度，从而对农业生产构成严重威胁。

不同来源的MPs的联合效应对特定的微生物具有选择性的作用，从而可能影响微生物群落的功能和代谢。这可能会进一步影响土壤的理化环境和土壤生物体。

3. 环境因子与植物生长及根际微生物的相关分析

小麦幼苗高度的降低可能是由于DMF阻碍了根际氮的吸收和代谢，影响幼苗对养分的吸收。在没有DMF的情况下，PS-beads对小麦幼苗高度的影响主要是由于浓度造成的，这可能与粒径和浓度对土壤DIC的影响有关。 对底径的影响结果类似。在含有  DMF  的土壤中，较低和较高浓度都会增加幼苗总质量，而较高浓度的  PS-beads对质量具有显著影响。此研究结果与先前报道的结果一致。

KEGG分析结果表明，MPs可以改变微生物群落的代谢功能，从而进一步影响土壤养分的循环，最终影响植物的生长。在加入了DMF的组中，物种多样性偏少，但基本代谢功能较大，这可能是由于特定的代谢功能对微生物的选择性作用。之前有研究表明，在小麦中，M2可以从根运输到茎和叶。地下生物量和平均基底直径较小可能与M2的毒性作用有关。

03结论

本文主要研究了多种MPs组合对小麦及其相关根际微生物幼苗存活和生长情况的影响。DMF和PS-beads联合作用可降低土壤微生物的α多样性，对特定微生物具有选择性作用，从而影响小麦幼苗的生长。

虽然在属层级上，DMF和PS-beads没有改变优势细菌，但它们对优势真菌有显著影响。M2LD和CKD的细菌群落结构相似。CKD优势真菌（Fusarium）会引起小麦结痂，进而降低小麦生长指数。M2LD优势真菌之一（Alternaria）也是小麦病原体，导致生长减弱。CK和M2HD的存在可提高小麦幼苗抗黄萎病。

聚类分析和PCoA分析表明，不同来源的不同MPs联合作用会改变微生物群落组成，说明MPs联合作用会对作物产生不利影响。

编者语：

作者通过将生理指标及菌群的分析结果整合到一起，通过阅读大量文献，找到不同处理对微生物及农艺性状的影响的可能因素，从而阐明微塑料对植物的影响机理。

本文作者的试验思路及多个结果整合讨论的部分非常值得我们学习，通过文献中已报道的内容，联系自身试验结果，发现不同微塑料的的作用及导致结果的可能性，透过现象看本质。

大家有兴趣可以查阅原文，原文网址：

https://www.journals.elsevier.com/environmental-pollution。

相关阅读
玉米内生菌：抵御真菌、促进生长| 微生物专题8分文章揭示两种地貌森林土壤微生物群落组成和相互作用差异 | 微生物专题
干旱胁迫对甘蔗根际微生物的影响 | 微生物专题
根际和内生微生物群落的相互作用对新疆棉花生长的影响|微生物专题
环境与生物地理因素对干旱单种红树林土壤群落研究 | 微生物专题

点击下方图片进入云平台资料汇总：

所见即所得，绘图高规格联川云平台，让科研更自由