聚苯乙烯微塑料对铜绿假单胞菌生物膜形成和结构变化的影响

微塑料在水环境中的污染情况日益严重,对水生生物的生长发育造成严重影响,而目前有关微塑料对生物膜形成影响机制的研究十分有限.为探究聚苯乙烯微塑料（PS-MPs）对铜绿假单胞菌生物膜形成发育的影响,选用不同浓度和粒径PS-MPs进行暴露试验,研究其对生物膜内生物量、氧化应激水平、生物膜结构和群体感应系统的影响.结果表明,PS-MPs诱导严重氧化应激反应并抑制生物膜形成和发育,粒径越小,产生的抑制作用越强烈,抑制效果表现为0.1 μm>0.5 μm≈1 μm>5 μm.PS-MPs通过与细胞接触造成严重物理损伤,形成的生物膜厚度显著减小且结构稳定性遭到破坏,膜内细菌通过分泌胞外聚合物来抵御PS-MPs的胁迫作用.PS-MPs进一步通过干扰铜绿假单胞菌群体感应系统,下调关键基因lasI、lasR、rhlI和rhlR的表达水平,抑制信号分子和相关毒力因子的合成与分泌,降低细菌对毒性作用的防御功能,最终影响生物膜形成和结构稳定性.     

微塑料对变形杆菌生物膜生长发育的影响

微塑料对生物膜的影响现阶段主要集中于对成熟生物膜群落组成结构变化的研究,缺乏对不同发育阶段生物膜的研究.为探究微塑料对不同发育阶段生物膜的影响,选用环境中广泛存在的变形杆菌和1μm聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)作为研究对象,通过暴露实验研究PS-MPs对生物膜生物量、胞外聚合物(EPS)组成和胞外酶活性的影响.结果表明,PS-MPs对不同阶段生物膜的影响存在显著差异,其抑制效应随生物膜的发育显著减轻.不同生长发育阶段的生物膜对微塑料敏感度不同.可逆附着期生物膜EPS组成、活性氧(ROS)生成和胞外酶活性的抑制效应临界浓度(NOEC)明显低于其他发育阶段,但总抗氧化能力(T-AOC)和乳酸脱氢酶(LDH)活性NOEC值与其他阶段相当.这可能是ROS介导的蛋白质氧化的结果,其他阶段生物膜较为完整的EPS可以减少但不会完全消除这种作用,说明PS-MPs对生物膜存在低毒性作用.