近日，資源與環境學院汪傑副教授和李思副教授團隊在《自然》（Nature）旗下期刊《通訊·地球與環境》（Communications Earth & Environment）期刊上發表題為《土壤“塑膠際”是真菌群落的獨特生態位》（Terrestrial plastisphere as unique niches for fungal communities）的研究論文。
該研究聚焦微塑膠“塑膠際”的生態學效應，揭示了“塑膠際”真菌群落結構與土壤存在顯著差異，青黴菌屬和致病鏈格孢屬在“塑膠際”上顯著富集。與土壤真菌群落相比，“塑膠際”群落與環境變數之間的相關性更弱；隨機性過程主導“塑膠際”真菌群落構建過程，“塑膠際”真菌群落的擴散受到限制，可能潛在導致物種分離和多樣性喪失。不斷擴大的“塑膠際”可能對地球生態健康構成嚴峻挑戰。本研究結果強調了“塑膠際”為真菌群落提供了獨特生態位，受環境變數的影響較小，為土壤“塑膠際”生態學提供了新見解。
研究結果表明，與土壤相比，“塑膠際”真菌群落的Chao1豐富度指數顯著降低；“塑膠際” 擔子菌門的相對丰度顯著高於土壤。研究透過隨機森林分析發現，青黴菌屬和鏈格孢屬是“塑膠際”真菌群落的潛在生物標誌物，且LEfSe結果表明兩種菌屬在“塑膠際”表面特異性富集。對群落β多樣性的研究發現，“塑膠際”與土壤群落在主座標軸顯著分離。此外，研究發現物種週轉對“塑膠際”和土壤群落β多樣性貢獻較大；而物種巢狀對“塑膠際”真菌群落β多樣性的貢獻高於土壤，表明定殖於微塑膠上的真菌群落更易發生物種巢狀從而驅動其群落多樣性變化。
圖1 土壤和“塑膠際”真菌群落的β多樣性。基於Bray-Curtis差異性的主座標分析（PCoA）（A）。不同處理組物種週轉對beta多樣性的貢獻（B）。不同處理組物種巢狀對beta多樣性的貢獻（C）
研究進一步揭示了環境變數與真菌群落間的相關性。透過典範對應分析（CCA）發現，影響真菌群落變化的關鍵因子主要為：氣象條件（降水量和溫度）、緯度和土壤pH值。真菌群落與每個變數之間的偏Mantel相關性分析也表明，取樣地點的降水量與“塑膠際”和土壤群落組成的變化顯著相關；土壤養分（DOC和硝態氮）也與“塑膠際”和土壤群落顯著相關。此外，研究還發現與土壤群落相比，“塑膠際”真菌群落受環境變數的影響較小。
圖2 環境因子與真菌群落間的相關性。“塑膠際”（A和C）和土壤（B和D）群落的典範對應分析（CCA）和環境變數對群落影響的重要性。“塑膠際”和土壤真菌群落與土壤和氣候變數間的相關性（E）
研究還探究了土壤和“塑膠際”真菌群落構建與共現，發現土壤和“塑膠際”真菌群落均符合中性模型，但“塑膠際”群落中符合中性模型的丰度比例（14.0%）低於土壤真菌群落（43.8%），表明非中性過程可能主導“塑膠際”真菌群落的優勢群體。研究進一步計算了真菌群落的標準化隨機率（NST），結果發現“塑膠際”真菌群落主要受到隨機性過程的主導（58.1%），而土壤真菌群落主要受到確定性過程的主導（40.7%）。比較“塑膠際”和土壤真菌群落的共現網路發現，“塑膠際”群落網路的規模和複雜性均低於土壤群落；而塑膠際”群落網路的部分關鍵節點屬於具有致病性的Coniosporium屬、Alternaria屬和Coniosporium屬。
圖3 土壤和“塑膠際”真菌的群落構建過程。“塑膠際”（A）和土壤（B）真菌群落的中性模型。“塑膠際”和土壤真菌群落的標準化隨機率（C）
本研究揭示了不同土壤環境下“塑膠際”真菌群落的組成、共現相互作用和構建過程，加深了對“塑膠際”真菌群落生態學的認識。“塑膠際”真菌群落主要受到隨機過程驅動，土壤pH和可利用碳在“塑膠際”真菌群落塑造中起重要作用。“塑膠際”群落會特異性富集產生抗生素（青黴菌）的物種和真菌病原體鏈格孢屬，可能會對“同一個健康”的實現提出嚴重挑戰。鑑於當前微塑膠汙染問題已普遍存在，本研究的發現強調了將微塑膠列為全球健康因素的必要性。
中國農業大學博士畢業生孫源澤為論文的第一作者，資源與環境學院汪傑副教授為論文的通訊作者。中國農業大學資源與環境學院汪傑副教授和李思副教授團隊致力於新汙染物環境行為與生態效應等方面的研究。本研究獲得了國家自然科學基金和中國農業大學優秀青年科學家培育專項等專案的資助。
https://doi.org/10.1038/s43247-024-01645-8
來源：中國農業大學
