运用微生物多样性测序上海海洋大学发现塑料等产品对贻贝的毒性热

　　前言
　　磷酸三（2氯丙基）酯（TCPP）是最常见的有机磷酸酯之一，常被作为阻燃剂用于塑料、泡沫等产品中。人工纳米颗粒（如纳米二氧化钛nTiO）由于其小颗粒尺寸、大比表面积和强吸附能力，被广泛应用于化妆品、食品添加剂等领域。释放到环境中的TCPP和nTiO可能会对海洋生物产生毒性。但关于nTiO与TCPP在水环境中的联合作用以及它们如何交互影响水生动物的生理学尚缺乏研究。
　　近日，上海海洋大学王有基教授、浙江大学林道辉教授为共同通讯作者，在环境科学与生态学TOP期刊ScienceoftheTotalEnvironment（IF：10。753）在线发表了题为“nTiOalleviatesthetoxiceffectsofTCPPonmusselsbyadjustingrespiratorymetabolismandgutmicrobiota”的研究论文，报道了TCPP影响厚壳贻贝的呼吸代谢并改变肠道菌群的群落结构，而nTiO减轻了TCPP的毒性，为nTiO在调节TCPP毒性方面的作用提供了新见解。
　　研究结果
　　厚壳贻贝分别置于4个处理条件下Control（0gLTCPP0nTiO）、T1（100gLTCPP0nTiO2）、T2（100gLTCPP0。5mgLnTiO2）、T3（100gLTCPP1。0mgLnTiO2），暴露14天后，通过检测酮酸激酶（PK）、己糖激酶（HK）、乳酸脱氢酶（LDH）、琥珀酸脱氢酶（SDH）的活性，乙酰胆碱（Ach）、肌肉乳酸（LD）的含量，以及肠道微生物群落组成，来评估TCPP与nTiO对厚壳贻贝的毒性。
　　结果显示，与对照相比T1的PK活性显著升高，但PK活性随nTiO浓度增加呈下降趋势（图1A）。HK活性与对照组无明显差异，但T3组HK活性显著高于T1和T2（图1B）。与对照相比，T1的LDH、SDH活性和LD含量显著降低，但随nTiO浓度增加呈上升趋势（图1CE）。Ach浓度随nTiO处理浓度增加呈上升趋势（图1F）。
　　图1暴露14天后PK、HK、LDH、LD、Ach的变化
　　微生物多样性测序结果显示，T2与对照组之间Chao1指数有显著差异，T2中微生物丰度显著增加；T2与T3组之间Chao1和Shannon指数也存在显著差异，T2中微生物丰度显著增加（图2）。
　　图2贻贝肠道菌群的Alpha多样性指数
　　在门水平上，相对占比最高的3类细菌为Proteobacteria、Bacteroidetes和Firmicutes（图3）；在属水平上，相对占比最高的3类细菌为BurkholderiaCaballeroniaParaburkholderia、Sphingomonas和Bacteroides（图4）。
　　图3肠道微生物相对丰度top15的门
　　图4肠道微生物相对丰度top15的属
　　LEfSe分析显示，在所有组中和是属水平的生物标志物。LDA评分显示，是T1组属水平生物标志物。T2组有8种特异性微生物，其中和是唯一的微生物。和是T3组中的特异性微生物。和是对照组的特殊属（图5A）。
　　在科水平上，Weeksellaceae、Microbacteriaceae、Flammeovirgaceae分别在对照组、T1组、T2组中丰度较高，而Defluviitaleaceae是T3组特异的科（图5B）。
　　图5肠道微生物的LEfSe分析
　　肠道微生物的KEGG功能预测分析显示，不同处理改变了厚壳贻贝的肠功能（图6）。对照组的“消化系统”、“排泄系统”、“运输和分解代谢”增加。与对照组相比，T1组“免疫系统”增加，但“消化系统”、“排泄系统”和“运输和分解代谢”减少。T2组“细胞通讯”和“神经系统”途径增加，但其他途径减少。T3组“膜转运”和“感觉系统”显著增加，但“消化系统”和“神经系统”途径减少。添加TCPP导致贻贝的消化、排泄和代谢功能下降，因此，贻贝的免疫系统开始工作，以应对TCPP的威胁。此外，当nTiO浓度为00。5mgL时，TCPP的毒性增强，神经系统功能被激活。当nTiO浓度为0。51。0mgL时，可以减轻TCPP对贻贝的毒性。
　　图6肠道微生物预测功能的聚类热图
　　研究结论
　　nTiO可吸附有机污染物以产生交互作用，并改变其在水环境中的生物利用度和行为。本研究表明，在1。0mgL时，nTiO可以减轻TCPP对厚壳贻贝呼吸代谢和肠道微生物的影响。本研究为复杂水环境中双壳类中TCPP的生态风险评估以及nTiO在调节TCPP毒性中的作用提供了新的见解。
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