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聚乳酸微塑料及铜离子对解淀粉芽孢杆菌的联合毒性研究认领

被引量： 1

作者：

陶嘉熙

学位授予单位：

湖南大学

摘要：

微塑料作为新型污染物之一,可借助大气循环、水流运动等转运至世界每个角落,同时对动物、植物、藻类等均表现出不同程度的毒性。但目前市场上所用的可生物降解塑料反而会更快地形成微塑料,而且也没有降低对生物的毒性影响。此外,由于微塑料的疏水性,环境中同时存在的污染物铜更倾向吸附于其表面并随之转运。有研究表明,微塑料与重金属的联合作用下增加了对生物的毒性,也有相反观点认为,微塑料的吸附反而降低了重金属的生物利用性,所以研究可生物降解塑料和铜的联合毒性是非常有必要的。而解淀粉芽孢杆菌由于其能够产生抑菌、促生长等其他物质,从而广泛应用于农业生产、食品加工和保鲜、医学和环保等领域。因此本实验拟研究聚乳酸微塑料和铜单独及联合作用下对解淀粉芽孢杆菌的毒性影响。具体研究内容包含宏观指标分析和转录组分析两部分,深入探究毒性机理,以及污染物暴露下对菌体的应用有何影响。实验结果表明:(1)三天实验的期间,单独的聚乳酸微塑料抑制了21.2%-27.5%的菌体生长,破坏了细胞壁中蛋白质和磷壁酸成分,诱发CAT清除自由基,但对细胞膜基本没有损伤。(2)联合作用下对菌体的毒性显著增加,抑制了21.4%-43.9%的菌体生长,细胞壁中除蛋白质、磷壁酸还破坏肽聚糖成分,细胞膜脂质过氧化严重,聚乳酸微塑料还促进了菌体吸附和积累铜离子,但两者并不是简单的加和或协同效应。(3)转录组分析发现,单独的聚乳酸微塑料降低菌体有关硫胺素等衍生物基因的表达,迫使菌体抗氧化能力下降,同时又上调与形成芽孢相关基因的表达;而联合作用下加快的是有关无机阳离子跨膜蛋白合成运输的基因的表达,通过螯合及外排铜离子减缓毒性,还降低吲哚衍生物有关基因的表达来促进细胞膜的形成抵御胁迫。(4)此外,铜离子反而增加解淀粉芽孢杆菌有关丰原素、伊枯草菌素和亚精胺的基因表达,提高了菌体的抑菌活性,也可促进被施用菌剂的植物的生长。综上,聚乳酸微塑料对菌体影响较小,会增加铜离子的毒性影响;然而菌体在受到污染物胁迫时所引发的调节机制并不完全一致。因此,未来还需进一步考虑在实际环境条件下,可生物降解塑料及联合其他污染物对生物的影响。

摘要译文

关键词：

微塑料; 重金属; 解淀粉芽孢杆菌; 毒性影响; 转录组分析

学位年度：

2022

学位类型：

硕士

学科专业：

环境科学与工程

导师：

黄丹莲

中图分类号：

X171.5[污染生态学]

学科分类号：

071306[修复生态学];083001[环境科学];083003[环境健康]

D O I：

10.27135/d.cnki.ghudu.2022.000720