摘要
微塑料（Microplastics,MPs）是一种环境中长期存在的污染物，易吸附环境中的多环芳烃、硝基苯等污染物，聚集形成一个可迁移的污染源。MPs体积微小，容易被海洋生物误食，而海洋生物及海产加工副产品——鱼粉是蛋白质饲料的主要原料。误食MPs的海洋生物被加工成鱼粉，进而威胁畜禽生物安全。近年来，对MPs的研究有所增多，但大多数研究仅是针对微生物修复或单一MPs的毒性作用，对老化MPs对生物的影响尚未见报道。为揭示环境中的MPs对微生物的影响，寻找生物修复治理MPs途径，探究被降解后MPs对生物的毒性变化，本试验采集广东省湛江市高桥镇红树林自然保护区沉积物为样本，进行如下研究： （1）对沉积物进行微生物宏基因组测序并提取MPs，分析MPs与微生物的相互关系；（2）在数据分析的基础上，以红树林沉积物中含量最多的一种MPs为唯一碳源，利用无碳源培养基对沉积物中的微生物进行驯化、分离、鉴定；（3）通过傅里叶变换红外吸收光谱仪（FourierTransformInfraredSpectroscopy,FTIR）检测MPs表面官能团，探究目标菌株对MPs的降解效果；（4）利用降解菌处理红树林沉积物中的MPs（3、60、120d）和阳性对照组（降解菌）染毒斑马鱼后，分别于1d、7d、14d处死并取其肠道，制作石蜡切片，观察病理组织学变化；（5）降解后的MPs染毒斑马鱼后，于不同时期对斑马鱼肠道氧化应激（SOD、GPX1a、GPX1b）和免疫细胞因子（TNF-α、IL-1β、IL-6）的表达量进行检测，探索降解后MPs对斑马鱼肠道的氧化应激及免疫的影响。本论文的主要研究结果如下： （1）采用密度分离和湿式过氧化物氧化法提取红树林沉积物中的MPs，经FTIR定量定性分析，确定湛江红树林沉积物中MPs污染的平均含量为295.4items/kg，主要聚合物类型为聚乙烯（Polyethylene,PE）。 （2）将采样点按MPs的含量分为高低两组，结合高通量测序对湛江红树林沉积物中微生物进行聚类分析，发现MPs的存在降低了微生物的多样性与丰富度，Shannon与Simpson存在显著差异（Plt;0.05）。在微生物群落结构上，JG30_KF_CM45和脱硫菌门（Natranaerovirga）存在显著差异（Plt;0.05），MPs含量越高这两类微生物物种含量越多。此外，MPs还影响沉积物中微生物的辅助因子和维生素代谢、硝化作用和氧亚硝酸盐氧化作用，不利于环境的碳氮循环。 （3）通过对红树林沉积物样品进行富集驯化，得到S1-1、S1-2和S1-3三株拟降解菌，并确定S1-1、S1-2和S1-3三株拟降解菌分别属于假单胞菌属（Pseudomonasaeruginosa）、不动杆菌属（Acinetobuctervenetianus）和克雷伯菌属（Klebsiellapneumoniae）。 （4）通过降解验证，表明三株菌均能降解PE，其中S1-3克雷伯氏菌属（Klebsiellapneumoniae）降解效果最好，在120d后失重率可达4.25%，S1-1假单胞菌属（Pseudomonasaeruginosa）和S1-2不动杆菌属（Acinetobuctervenetianus)失重率分别为3.81%和3.88%，而在三菌混合状态下，失重率可达4.98%，说明菌株间可能存在协同作用。在FTIR观察下发现，三株菌能使PE内部结构发生变化，表示烷烃-CH2基团的峰值减弱，表示C=O伸缩振动峰加强，说明PE被氧化降解。 （5）降解后MPs暴露于斑马鱼，可以引起不同程度的肠道损伤，包括肠绒毛缺失，肠上皮细胞坏死，淋巴细胞与杯状细胞弥散分布等，并随着MPs暴露时间的延长而加重病变。 （6）降解后MPs暴露于斑马鱼，在斑马鱼肠道的氧化应激与免疫细胞因子上，能引起相关基因的mRNA相对表达量升高，并随着MPs被降解时间的延长呈现先升高后下降的趋势。 综上所述，湛江红树林沉积物存在MPs污染，其主要污染类型为PE，环境中MPs越多能使微生物多样性和丰富性受到抑制，同时还影响碳氮循环。利用沉积物分离出的三株降解菌S1-1（Pseudomonasaeruginosa）、S1-2（Acinetobuctervenetianus)和S1-3（Klebsiellapneumoniae）在一定条件下均能降解塑料。通过对提取物MPs进行降解处理后染毒斑马鱼，更加直观的模拟环境中MPs被降解后对斑马鱼肠道造成的影响。结果证实，降解后MPs能造成斑马鱼肠道组织结构受损，肠绒毛消失脱落，影响斑马鱼肠道的代谢与吸收；降解后MPs能使氧化应激（SOD、GPX1a、GPX1b）与免疫细胞因子（TNF-α、IL-1β、IL-6）的mRNA相对表达量升高，并随着降解时间的延长呈现先升高后下降的趋势。表明MPs在降解时间较短的情况下，能引起斑马鱼肠道的氧化应激与免疫反应，而随着MPs降解时间的延长，MPs明显减少，减弱了对斑马鱼肠道的影响。
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