喻婵团队发现微塑料暴露加速细菌与磷相关的代谢，促进甲基膦酸分解释放甲烷

近日，湖北大学生命科学学院、省部共建生物催化与酶工程国家重点实验室喻婵副教授联合北京师范大学环境学院王飞教授，在环境科学与生态学类著名综合期刊SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT（IF=10.8）上发表了题为“Microplastic accelerate the phosphorus-related metabolism of bacteria to promote the decomposition of methylphosphonate to methane（微塑料加速细菌与磷相关的代谢，促进甲基膦酸分解释放甲烷）”的文章。该文章运用转录组学联合代谢组学在分子水平上揭示了微塑料对能降解甲基膦酸的特定功能微生物的作用以及其对释放甲烷的影响。

通常直径小于5 mm的塑料被认为是微塑料，由于海水中的微塑料污染物的持久性和对生物体的潜在不利影响，微塑料污染已成为一个全球公共卫生问题。微塑料可以影响海洋微生物的生长和代谢，进而影响微生物的环境功能。海洋细菌大多数具有合成甲基膦酸的能力，由于甲基膦酸分解后会释放出甲烷被认为是“甲烷悖论”的起源。在沿海地区的表层含氧海水中，溶解的甲烷浓度通常是过饱和的，相对于大气中甲烷饱和度在105-175%之间，这种现象被称为“甲烷悖论”。而微塑料对具有分解甲基膦酸释放甲烷能力的功能性微生物的分子作用机制报道甚少。

在此，喻婵团队以具有将甲基膦酸降解为无机磷并释放甲烷能力的Burkholderia sp. HQL1813为实验对象，研究了细菌暴露于不同浓度聚乳酸微塑料时的分子水平反应。此外，结合转录组学和代谢组学在分子水平上揭示了具体的特异性扰动。结果表明，菌株Burkholderia sp. HQL1813通过加速甲基膦酸的分解代谢，提高了细胞内磷的利用率。而且磷转运相关基因（phn G-M, pst SCAB, phn CDE）在微塑料暴露后表达量上调。微塑料暴露后，与磷代谢相关的氨基酸代谢、磷酸转移酶系统和核苷酸代谢也受到影响。值得注意的是，微塑料暴露组释放的甲烷与未暴露组相比最高增加了29%。这些结果有助于阐明微塑料在分子水平上对特定功能微生物的作用。

本研究考虑了微塑料对细菌分解甲基膦酸释放甲烷的影响，将在分子水平上让我们对微塑料在水生生态系统中特定功能微生物和具有甲基骨架分解的有机磷酸盐化合物产生的甲烷的影响产生新的认识。

据悉，喻婵副教授长期从事以甲基膦酸为代表性物质的有机磷的环境地球化学行为以及磷酸盐氧同位素标记相关研究，近年来在PNAS、Science of the Total Environment、Chemical Geology、Chemosphere等期刊发表研究论文。