近日，中国农业大学资源与环境学院汪杰副教授和李思副教授团队在《自然》（Nature）旗下期刊《通讯·地球与环境》（Communications Earth & Environment）期刊上发表题为《土壤“塑料际”是真菌群落的独特生态位》（Terrestrial plastisphere as unique niches for fungal communities）的研究论文。
该研究聚焦微塑料“塑料际”的生态学效应，揭示了“塑料际”真菌群落结构与土壤存在显著差异，青霉菌属和致病链格孢属在“塑料际”上显著富集。与土壤真菌群落相比，“塑料际”群落与环境变量之间的相关性更弱；随机性过程主导“塑料际”真菌群落构建过程，“塑料际”真菌群落的扩散受到限制，可能潜在导致物种分离和多样性丧失。不断扩大的“塑料际”可能对地球生态健康构成严峻挑战。本研究结果强调了“塑料际”为真菌群落提供了独特生态位，受环境变量的影响较小，为土壤“塑料际”生态学提供了新见解。
研究结果表明，与土壤相比，“塑料际”真菌群落的Chao1丰富度指数显著降低；“塑料际” 担子菌门的相对丰度显著高于土壤。研究通过随机森林分析发现，青霉菌属和链格孢属是“塑料际”真菌群落的潜在生物标志物，且LEfSe结果表明两种菌属在“塑料际”表面特异性富集。对群落β多样性的研究发现，“塑料际”与土壤群落在主坐标轴显著分离。此外，研究发现物种周转对“塑料际”和土壤群落β多样性贡献较大；而物种嵌套对“塑料际”真菌群落β多样性的贡献高于土壤，表明定殖于微塑料上的真菌群落更易发生物种嵌套从而驱动其群落多样性变化。
图1 土壤和“塑料际”真菌群落的β多样性。基于Bray-Curtis差异性的主坐标分析（PCoA）（A）。不同处理组物种周转对beta多样性的贡献（B）。不同处理组物种嵌套对beta多样性的贡献（C）
研究进一步揭示了环境变量与真菌群落间的相关性。通过典范对应分析（CCA）发现，影响真菌群落变化的关键因子主要为：气象条件（降水量和温度）、纬度和土壤pH值。真菌群落与每个变量之间的偏Mantel相关性分析也表明，采样地点的降水量与“塑料际”和土壤群落组成的变化显著相关；土壤养分（DOC和硝态氮）也与“塑料际”和土壤群落显著相关。此外，研究还发现与土壤群落相比，“塑料际”真菌群落受环境变量的影响较小。
图2 环境因子与真菌群落间的相关性。“塑料际”（A和C）和土壤（B和D）群落的典范对应分析（CCA）和环境变量对群落影响的重要性。“塑料际”和土壤真菌群落与土壤和气候变量间的相关性（E）
研究还探究了土壤和“塑料际”真菌群落构建与共现，发现土壤和“塑料际”真菌群落均符合中性模型，但“塑料际”群落中符合中性模型的丰度比例（14.0%）低于土壤真菌群落（43.8%），表明非中性过程可能主导“塑料际”真菌群落的优势群体。研究进一步计算了真菌群落的标准化随机率（NST），结果发现“塑料际”真菌群落主要受到随机性过程的主导（58.1%），而土壤真菌群落主要受到确定性过程的主导（40.7%）。比较“塑料际”和土壤真菌群落的共现网络发现，“塑料际”群落网络的规模和复杂性均低于土壤群落；而塑料际”群落网络的部分关键节点属于具有致病性的Coniosporium属、Alternaria属和Coniosporium属。
图3 土壤和“塑料际”真菌的群落构建过程。“塑料际”（A）和土壤（B）真菌群落的中性模型。“塑料际”和土壤真菌群落的标准化随机率（C）
本研究揭示了不同土壤环境下“塑料际”真菌群落的组成、共现相互作用和构建过程，加深了对“塑料际”真菌群落生态学的认识。“塑料际”真菌群落主要受到随机过程驱动，土壤pH和可利用碳在“塑料际”真菌群落塑造中起重要作用。“塑料际”群落会特异性富集产生抗生素（青霉菌）的物种和真菌病原体链格孢属，可能会对“同一个健康”的实现提出严重挑战。鉴于当前微塑料污染问题已普遍存在，本研究的发现强调了将微塑料列为全球健康因素的必要性。
中国农业大学博士毕业生孙源泽为论文的第一作者，资源与环境学院汪杰副教授为论文的通讯作者。中国农业大学资源与环境学院汪杰副教授和李思副教授团队致力于新污染物环境行为与生态效应等方面的研究。本研究获得了国家自然科学基金和中国农业大学优秀青年科学家培育专项等项目的资助。
https://doi.org/10.1038/s43247-024-01645-8
来源：中国农业大学
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