​西北农林科技大学博士生以第一作者在一区top期刊(IF=13.6)发文揭示微塑料和抗生素复合污染改变根际微生物群落组成和代谢

文摘   2024-05-18 20:31   澳大利亚  

通讯作者:何红花(西北农林科技大学)
第一作者:张泽坤
在线发表时间:2024.5.15
原文链接:
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.134618

微塑料和抗生素作为新兴污染物,其作为单一污染物对植物的毒性得到了广泛的研究。抗生素和地膜在农业中的广泛应用,导致了抗生素与微塑料共存造成的土壤污染的新特征。微塑料和抗生素复合污染对植物生长和根际土壤细菌群落及代谢的影响尚不清楚。

近日,西北农林科技大学水土保持研究所何红花课题组在期刊Journal of Hazardous Materials上发表题为“Combined contamination of microplastic and antibiotic alters the composition of microbial community and metabolism in wheat and maize rhizosphere soil”的研究论文,报道了微塑料和抗生素对小麦和玉米幼苗生长,以及根际土壤微生物群落和代谢的影响。

该研究主要选用聚乙烯(0.2%)、诺氟沙星和强力霉素(5 mg/kg)作为外源污染物,开展了温室盆栽试验,测定了小麦和玉米幼苗的生理生化特性、根际土壤细菌群落和代谢物,主要有以下发现:

(1)微塑料和抗生素复合污染对植株生长的损害大于单一污染,并加重了根系的氧化胁迫反应。
(2)微塑料和抗生素单一和复合污染对土壤细菌群落的多样性和结构没有明显改变,但细菌群落的组成、土壤代谢和代谢途径发生了变化。
(3)微塑料和抗生素复合污染可能通过简化土壤细菌与代谢物之间的相互关系,改变特定细菌和土壤代谢物的相对丰度来抑制小麦和玉米幼苗的生长。
图形摘要:

主要结果:

该论文研究了聚乙烯(PE)和两种抗生素诺氟沙星(NOR)和强力霉素(DC)对小麦和玉米幼苗生长、根系抗氧化活性、根际土壤细菌群落和代谢的影响。结果表明,单一PE污染和两种复合污染处理降低了小麦和玉米的地上部干物质量,而单独施用抗生素使地上部干物质量增加。单一抗生素和复合污染处理提高了小麦根系丙二醛(MDA)含量和过氧化物酶(POD)活性,而NOR和NP(NOR+PE)处理提高了玉米根系MDA含量。两种复合污染处理仅显著提高了小麦根际土壤细菌香农指数。

单一和复合污染处理改变了小麦和玉米根际土壤细菌群落组成、土壤代谢和代谢途径。土壤细菌属与代谢物之间的相互作用可能导致复合污染对小麦和玉米生长的抑制。这些发现对于了解微塑料和抗生素对植物-土壤系统的综合影响具有重要意义,并强调应仔细评估和约束抗生素和地膜的应用。未来的研究应进一步探讨微塑料和抗生素复合污染对土壤环境的影响,长期监测以明确土壤环境变化的过程和特征。

西北农林科技大学资源环境学院博士研究生张泽坤为第一作者,水土保持研究所何红花副研究员为通讯作者,课题组硕士研究生赵乐、金倩玮和罗琪参与了该研究。该研究得到国家重点研发计划项目(2021YFD1900700)和内蒙古自治区重点研发计划项目(2022YFHH0038)的资助。

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