摘要：本研究选取两个具有代表性的沿海城市水体（水库与海湾），探究了不同塑料中微生物群落及其胞外聚合物的分泌特征。

背景：随着社会的发展和工业生产的加剧，微塑料（MPs）已是广泛存在于多种水生态系统（河流、湖泊、水库及海湾等）中的环境污染物，并引发了一系列严重的环境问题。 在城市水生生态系统中，微塑料作为微生物群落定殖的载体，会形成塑料际（plastisphere）这一独特的生态位。然而，微生物、胞外聚合物（EPS）与微塑料之间的相互作用机制尚不清楚。本研究选取了本研究选取五种常见微塑料（TM、PS、PE、PP和PVC），在两个具有代表性的沿海城市水域样点（水库与海湾）进行实验，探讨了不同塑料际中的微生物群体及其EPS分泌行为。

主要结果：

水库的水体以Pseudomonas、Litorilinea等为主，而MPs上以Aggregatilinea和Fimbriiglobus为优势属。此外，菌属表现出MP偏好，Sphingomonas和Sphingobium在TM材料上较为优势，Phenylobacterium偏好于PS、PP和PE，PVC上携带一批早期演替类群（如Dechloromonas、Hydrogenophaga等）。在海湾中，Acidovorax、Flavitalea等菌属为主导，而Novosphingobium在不同MPs的都有出现。

图1.不同水生环境微生物群落结构和多样性的比较分析

与水库相比，海湾中EPS浓度更高，尤其是腐殖酸。在水库中，TM上的EPS分泌量最高，在PS上最少。PS和PP上的蛋白质分泌较弱；TM与PE上的多糖分泌较为稳定。在海湾中，PP与PE上的EPS浓度最高，PS上的EPS分泌仍较低。水库中的TM和PVC上，蛋白质/多糖比值较高；在海湾，该比值在PVC上最高达到1.5。而微生物群落结构是MPs上EPS分泌的主要驱动因素（27.3%）。在所有菌门中，Acidobacteria、Nitrospirae和Planctomycetes是主要贡献者。

图2.MPs表面的EPS在水生环境中的动态变化

微生物对不同MP表现出明显的底物特异性：与多糖相关的类群倾向定殖于TM；腐殖酸相关的系统发育关系更为广泛，每种MP上的相关菌属超过10个；而蛋白质相关的微生物类群系统发育范围较窄，每种MP上的相关菌属少于10个

对于蛋白质合成，水库中以参与嘌呤代谢并调节蛋白转运的xapD主导，海湾中以参与谷氨酰胺合成的glnA主导。此外，海湾中多个氨基酸合成相关基因均上调，促进蛋白前体生成。对于多糖合成，glmS和eno在海湾中显著上调，分别与脂多糖合成和糖酵解密切相关。对于群体感应，海湾中参与代谢调控的trpE和负责二肽转运的ddpD上调，尤其在PP上。而水库中的liv操纵子表达更高，反映细菌在营养贫乏环境中加强了自我调节。

图3.蛋白质生物合成、多糖生物合成和群体感应相关功能基因的相对丰度

主要结论：本研究系统探讨了微生物-EPS-MPs的互作关系，进一步揭示了MPs的生态学影响机制。特定菌属（Robiginitialea和Fimbriiglobus）为影响不同MPs上EPS组成的关键微生物。在水库中，蛋白质生物合成相关的主要基因为 xapD，在海湾则为 glnA；多糖生物合成相关基因在海湾以glmS和eno占主导。在水质较高的水库中，MP类型对微生物群落结构的影响更显著，PVC为微生物提供了独特的塑料际；而在选择压力较大的海湾中，则诱导了更为剧烈的EPS分泌，尤其是蛋白质的积累。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.est.5c03796#.