论文部分内容阅读
海洋微塑料污染已经成为了全球性的海洋环境问题。由于微塑料粒径较小,相对比表面积较大,且性质稳定,在海水中很容易被海洋生物附着形成生物膜。微塑料生物膜不仅改变了微塑料性质,影响了微塑料在海洋中的垂直迁移,从而影响了微塑料在海洋中的命运和归趋,也给周围海洋环境带来了复杂的生态学效应。但是,目前针对微塑料附生生物膜的研究仍很有局限,基于此,本研究选取了两种材质的微塑料:聚丙烯(Polypropylene,PP)和聚氯乙烯(Polyvinyl chloride,PVC),分别于中国南海海域与中国黄海海域进行了为期一年的暴露实验,以期探明微塑料生物膜在自然海洋环境中的长期演替过程,以及海域、时间、塑料材质和环境因子等多种因素对生物膜中部分原核生物和真核生物群落结构的影响。本研究为阐明微塑料在海洋中的环境行为和生态效应的研究提供支持,为微塑料污染的迁移转化和治理提供科学依据。本论文主要研究内容如下:(1)采用Illumina Mi Seq高通量测序技术,调查了暴露于山东青岛(黄岛,麦岛)和广东百安近海的PP和PVC微塑料附生细菌群落结构在一年内的演替过程。暴露海域在最大程度上影响了生物膜中细菌群落多样性,暴露时间其次。生物膜中优势细菌主要为α-变形菌纲,尤以其中的红杆菌科细菌最为丰富,其次为γ-变形菌纲细菌。随着暴露实验的进行,生物膜中细菌群落结构出现了某些环境适应性的变化,包括多样性逐渐增加的群落结构、更为丰富的外源化合物降解代谢基因等,同时,微塑料材料表面也表现出了降解现象。(2)分析了微塑料附生生物膜中的真核生物多样性及其群落演替规律。通过对样品基因组的18S r RNA基因的V4区测序,共获得1299条OTUs,涵盖了66门、126纲、196目、222科和294属的真核生物。生物多样性分析结果表明,微塑料附生生物膜中包含海洋浮游植物、真菌、原生动物、后生动物及脊椎动物等多种真核生物。海域位置、暴露时间是影响真核生物群落结构的主要因素,且随着暴露时间延长,进化水平较高的真核生物所占比例升高。不同塑料类型对于真核生物的附着现象未表现出选择性。(3)基于微塑料附生细菌群落结构的研究结果,聚焦于生物膜中的特殊细菌群体—群体感应细菌,对其进行了分离、鉴定和分析。通过生物指示菌株Agrobacterium tumefaciens KYC55从生物膜中筛选得到了9株群体感应细菌,主要为α-变形菌,且集中于红杆菌目。反相-TLC与GC-MS分析表明,群体感应细菌产生了C6-HSL,C8-HSL,3-oxo-C6-HSL,3-oxo-C8-HSL和3-oxo-C10-HSL五种AHLs,生物膜中的QS细菌具有生物膜形成、抑菌和抑藻功能及DMSP的降解等一系列生态功能,且部分生态功能因为AHLs的存在增强。