山东农业大学博士生和硕士生以第一作者在一区top期刊(IF=12.2)发表最新研究成果

学术   2024-09-06 12:23   法国  


近日,山东农业大学解志红教授团队Journal of Hazardous Materials发表了题为“Biodegradation of four polyolefin plastics in superworms (Larvae of Zophobasatratus) and effects on the gut microbiome”的研究论文。山东农业大学为该论文的第一完成单位,博士研究生王帅兵和硕士毕业生于宏为该论文的第一作者,王丹丹老师和解志红教授为该论文的通讯作者。

塑料因其耐用性和多功能性被广泛用于各个行业,其中最常用的四种塑料聚合物包括聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)和聚丙烯(PP)。然而,由于这些材料在自然环境中难以被生物降解,它们成为了严重的环境污染源。近年来的研究表明,某些昆虫种类,如它们的肠道微生物,能够有效地参与塑料的生物降解过程,例如黄粉虫和黑冰蝇幼虫可以通过生物氧化和侵蚀来分解长聚合物链及微塑料颗粒。

值得注意的是,大麦虫(Zophobas atratus幼虫)的体形和重量分别是黄粉虫的3至4倍和10至15倍,而且它们能够食用并降解多种聚烯烃泡沫塑料。不过,其进食效率、生物降解能力以及肠道微生物群落可能会受所摄入的微塑料类型和环境条件的影响。因此,在控制变量的情况下研究大麦虫对不同聚烯烃泡沫塑料的消耗情况,有助于理解其在塑料消化效率和降解选择上的差异。

研究结果显示,当仅以PE、PS、PVC 和PP作为食物来源时,大麦虫的存活率依次为PE高于PS,PS高于PVC,PVC又高于PP,这一顺序与提供麦麸作为补充食物时的情况相符。此外,添加麦麸还会影响大麦虫肠道内主导微生物的组成,这些发现对于制定有效的微塑料降解策略具有重要参考价值。

图1. 喂食塑料后大麦虫粪便与初始塑料的傅立叶变换红外光谱及热重分析图谱。


图2. GPC分析发现,与PE、PS、PVC 和PP 相比,虫粪中残留聚合物的分子量(Mn 和Mw)发生了变化。
图3. 肠道微生物群落组成与不同饮食条件之间的关系。

该研究得到了国家自然科学基金和山东省重点研发计划项目的资助。

论文链接:
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.135381

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